• 한국습지학회지
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• 제20권4호
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• pp.446-457
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• 2018

홍수 도달시간의 예측은 하천의 수량 관리와 운영 측면에서 매우 중요하다. 최근에는 다기능보의 건설로 수문환경이 변화하였기 때문에 운영조건에 따라 하류부에 미치는 영향이 상이할 것으로 예상되어 정밀한 홍수파 도달시간의 산정이 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 영산강을 대상으로 2차원 해석이 가능한 HEC-RASver5.0.3 모형을 적용하여 주요지점의 홍수파 도달시간을 분석하고자 하였다. 분석 결과, 주요 지점의 방류량 증가와 하류부 운영조건에 따른 홍수파 도달시간의 비선형적인 특성을 재현하였다. 본 연구 결과를 활용한다면, 하천 운영에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권6호
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• pp.397-409
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• 2019

우리나라는 지형적인 특성과 강우 발생 특성에 따라 댐이나 다기능보 등 수리구조물의 수문 운영이 하천의 적절한 관리를 위해 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 홍수도달시간에 대한 이론을 정립하고, 금강하류부의 금강하굿둑~백제보 구간을 대상으로 1차원과 2차원의 연계해석이 가능한 HEC-RAS 모형을 활용하여 홍수도달시간을 홍수파도달시간과 수위상승도달시간으로 구분하고 보의 방류조건에 따라 홍수도달시간을 분석 예측하고자 한다. 분석 결과, 방류량이 증가하는 시점에 하도를 범람하여 하천 폭의 급격한 증가로 인해 도달시간이 증가하는 형태가 나타났으며, 홍수파 도달시간이 수위상승 도달시간보다 약 2배정도 빠르게 나타나 실제 도달하는 유수의 양보다 수파가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 본 연구결과를 활용한다면, 하천 관리에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2022

임진강 수계는 북측 지역이 다수를 차지하는 유역 특성으로 예고 없는 상류 급방류, 강우 등으로 인해 댐 운영에 근본적 어려움이 있으며, 이에 따라 홍수조절지 및 댐 하류 계측 가능 지역의 취득 자료를 고려한 하천 수위 변화에 대한 사전 예측을 필요로 하고 있다. 홍수기 하천 도달시간 및 수위예측 기법으로는 물리 기반 및 데이터 기반 모델들이 다양하게 연구되어 왔으며, 일부 연구성과들은 현업에 활용하고 있다. 물리기반 모델은 하천 지형 변화에 대한 자료 취득 및 분석에 많은 시간을 요하는 단점은 있으나, 설명 가능한 모델을 구현할 수 있을 것으로 사료 된다. 반면, 데이터 기반 인공지능 모델은 짧은 시간 및 비용으로 모델을 개발할 수 있으나, 복잡한 알고리즘구현 시 설명이 불가하여 일관성을 의심 받을 수 있다. 본 논문에서는 홍수 도달시간과 하류 수위 상승에 대하여 설명 가능한 인공지능 알고리즘 및 시뮬레이션 프로그램을 개발하고자 하였다. 홍수 도달시간 예측은 기존 조견표 방식에서 고려하지 않았던 홍수파의 영향을 추가 변수화 하고, 데이터의 전후처리를 통하여 도달시간을 예측하였다. 실시간 하류 수위 예측은 댐 방류량, 주변 강우, 조위 등을 고려하여 도달시간 후 수위를 예측할 수 있도록 구현하였으며, 자료 동화 기술을 일부 적용하였다. 미래 방류조건에 대한 시뮬레이션을 위해서는 미래 방류량, 예상 강우 입력 시 하천 지점별 수위 상승을 예측할 수 있도록 알고리즘 및 프로그램을 개발하였다. 이를 구현하기 위하여 다양한 인공지능 알고리즘을 이용한 학습, 유전자 알고리즘을 이용한 가중치 학습 제한 조건내 최적화, 수위파와 조위파의 중첩의 정리 등을 이용하여 예측 정확도 및 신뢰성을 제고 하였다. 인공지능 분석결과의 현업활용성 제고를 위하여 시뮬레이터 프로그램을 개발하여 현업에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.152-152
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• 2015

도달시간은 강우에 의한 유역반응을 나타내는 시간매개변수로서 홍수유출에 큰 영향을 미치는 중요한 인자이며, 이에 따라 도달시간을 산정하기 위한 여러 가지 경험공식이 개발되어 사용되고 있다. 하지만 Kirpich, Kraven 및 Rziha 공식 등과 같은 대부분의 경험공식은 자연유역을 대상으로 개발되었으며 지형학적 인자만을 고려한 산정방법이기 때문에 높은 불투수율, 짧은 도달시간 등의 복잡한 수문학적 특성을 갖고 있는 도시유역에 적용하기에는 현실적으로 적합하지 않다. 현재까지 자연유역을 대상으로 한 도달시간 산정에 관한 연구는 국내 외에서 많이 수행되었으나 도시유역에서의 도달시간 산정에 관한 연구는 특히 국내에서 부족한 실정이다. 해외에서는 도시유역의 도달시간을 계산하기 위한 산정식으로 Kerby 공식과, 평평하게 포장된 지표면을 대상으로 개발된 Izzard 공식을 주로 사용하고 있다. Kerby 공식은 유역길이(L), 표고차(H), 그리고 조도계수(n)과 같은 지형학적 인자만 고려하는 반면, Izzard 공식은 지형학적 인자와 더불어 실제 유역의 수문특성인 강우강도를 함께 고려하고 있다. 본 연구에서는 도시유역인 사당천을 대상으로 Kerby 공식과 Izzard 공식을 적용하여 실제 수문특성의 반영 여부가 도달시간 산정 값에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 또한 사당천 소유역 단위에서의 Kerby 및 Izzard 공식 적용과 더불어 도시유출모형에 주로 사용되고 있는 ILLUDAS 모형을 적용하여, 기존 도달시간 산정식의 결과와 운동파 해석 모형을 적용한 결과를 비교 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.69-78
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• 1986

본 연구에서는 earth dam의 파괴로부터 야기되는 유출수문곡선을 유도하고, 홍수파가 자연하도를 통하여 하류로 전파되어 나가는 과정을 추적하기 위하여 dynamic wave equation을 구성하고, 이 식을 Preissmann scheme과 double sweep법을 이용하여 해석하는 DBF(Dam Break Floodwave) 요형을 개발하였다. 본 모형을 Teton dam에 적용하여 댐 파괴로 인한 홍수파의 첨두수위, 청두유량, 도달시간 및 범람 범위 등을 계산하였고, 실측자료와의 비교검토를 통하여 본 모형의 적용성을 입증하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.65-72
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• 2010

본 연구에서는 댐 붕괴로 인한 홍수파에 영향을 미치는 도시지역의 효과에 대해 두 가지 수리모형실험에 근거하여 수치적으로 분석되었으며, 계산된 지점별 수심은 측정결과와 비교적 잘 일치하였다. 첫 번째 수리모형실험에 대해 도시지역 전반부에서 상대적으로 높은 수심영역과 흐름의 지체현상이 발생하였으며, 홍수파의 원활한 전파에 큰 장애요소가 됨을 알 수 있었다. 두번째 수리모형실험에 대해서는 유입량의 증가에 따라 도시지역의 전반부에서 후반부로 전파될 때 수심은 급격히 감소하는 구간과 느리게 감소하는 구간으로 구별되며, 도시지역 전반부에 도달하는 홍수파의 최초시간은 유입량이 증가함에 따라 감소되는 경향을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.426-429
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• 2011

본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 직렬보 운영에 따른 홍수예측을 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 직렬보 운영에 따른 하도의 주요지점에 대한 홍수예측을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.421-424
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• 2011

본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 일반 하천유역의 홍수예측을 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 하도의 주요지점에 대한 홍수예측을 수행하였다. 지금까지 낙동강유역을 대상으로 연구된 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1789-1793
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• 2010

본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 일반 하천유역의 홍수예측을 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 하도의 주요지점에 대한 홍수예측을 수행하였다. 지금까지 낙동강유역을 대상으로 연구된 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.405-405
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• 2019

최근 기후변화 및 지구온난화의 영향으로 집중호우, 돌발홍수, 가뭄 등 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있어 물관리의 불확실성과 복잡성이 매우 높아지고 있다. 대규모 하천의 경우 다목적댐과 다기능보를 이용하여 홍수 및 가뭄에 대응이 비교적 용이하나, 중소하천의 경우 하천길이가 짧고 하천경사가 급해서 홍수파의 이동시간이 짧기 때문에 홍수대비를 위한 시간이 매우 짧다. 또한 중소하천 관리를 담당하는 지자체는 열악한 재정 여건과 전문인력 및 기술력 부족으로 인해 예방보다 사후복구에 집중하는 상황이며, 최근 하천 고수부지를 수변공원, 천변주차장 등으로의 공간적 활용이 증가됨에 따라 홍수발생시 위험성도 증가하고 있어 예방 및 대응 중심의 홍수 모니터링 기준 수립이 시급하다. 이에 K-water는 공익사업의 일환으로 K-water의 홍수 및 하천관리 노하우를 지자체와 공유하고 있다. 해당지자체의 과거 기상 및 수문자료들을 활용하여 홍수분석을 수행하고 지자체 중소하천에 최적화된 우량 및 수위 홍수 모니터링 기준을 수립하여 선제적 홍수대응을 할 수 있는 여건을 조성하였다. 또한 해당지자체의 우량 수위관측소의 분포와 용수전용댐 및 농업용저수지를 반영하여 유역특성을 고려한 홍수분석모형을 구축하였으며, 예상강우에 따른 주요 지점별 예상수위 및 도달시간 분석으로 지자체 담당자의 홍수대응을 지원하고자 한다. 하천 수위국 기준의 우량 알람은 하천 수위 상승 전 예비 알람의 성격으로 수위국의 수위가 상승하기 전 대비할 수 있는 선제적 대응 예방시간 확보에 도움이 될 수 있다. 또한 단계별 수위모니터링 기준에 의거하여 보행자 및 차량 통행제한 등의 조치를 취할 수 있으며, 제방월류 전 사전대응시간을 확보할 수 있어 자자체에서 능동적으며 선제적인 홍수 대응이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 하천 수위국의 상황이 홍수에 따라 변화될 수 있으며, 홍수량 재산정 또는 하천기본 계획의 재수립 등 정책적, 현실적인 상황의 변화로 인해 모니터링 기준이 변화되어야 하는 경우에는 지속적인 보완이 필요할 것으로 사료된다.