• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.2
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• pp.404-411
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• 2019

In this study, the HEC-HMS was applied to determine rainfall-runoff processes for the Gokgyuchun basin. Several sub-basins have large-scale reservoirs for agricultural needs and they store large amounts of initial runoff. Three infiltration methods were implemented to reflect the effect of initial loss by reservoirs: 'SCS-CN'(Scheme I), 'SCS-CN' with simple surface method(Scheme II), and 'Initial and Constant rate'(Scheme III). Modeling processes include incorporating three different methods for loss due to infiltration, Clark's UH model for transformation, exponential recession model for baseflow, and Muskingum model for channel routing. The parameters were calibrated using an optimization technique with trial and error method. Performance measures, such as NSE, RAR, and PBIAS, were adopted to aid in the calibration processes. The model performance for those methods was evaluated at Gangcheong station, which is the outlet of study site. Good accuracy in predicting runoff volume and peak flow, and peak time was obtained using the Scheme II and III, considering the initial loss, whereas Scheme I showed low reliability for storms. Scheme III did not show good matches between observed and simulated values for storms with multi peaks. Conclusively, Scheme II provided better results for both single and multi-peak storms. The results of this study can provide a useful tool for decision makers to determine master plans for regional flood control management.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.387-387
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• 2022

기존 홍수기시 댐 운영은 예측 강우와 실시간 관측 강우를 이용하여 댐 운영 모형을 수행하며, 예측 결과에 따라 의사결정 및 댐 운영을 실시하게 된다. 하지만 이 과정에서 반복적인 분석이 필요하며, 댐 운영 모형 수행자의 경험에 따라 예측 결과가 달라져서 반복작업에 대한 자동화, 모형 수행자에 따라 달라지지 않는 예측 결과의 일반화가 필요한 상황이다. 이에 댐 운영 모형에 AI 기법을 적용하여, 다양한 강우 상황에 따른 자동 예측 및 모형 결과의 일반화를 구현하고자 하였다. 이를 위해 수자원 분야에 적용된 국내외 129개 연구논문에서 사용된 딥러닝 기법의 활용성을 분석하였으며, 다양한 수자원 분야 AI 적용 사례 중에서 댐 운영 예측 모형에 적용한 사례는 없었지만 유사한 분야로는 장기 저수지 운영 예측과 댐 상·하류 수위, 유량 예측이 있었다. 수자원의 시계열 자료 활용을 위해서는 Long-Short Term Memory(LSTM) 기법의 적용 활용성이 높은 것으로 분석되었다. 댐 운영 모형에서 AI 적용은 2개 분야에서 진행하였다. 기존 강우관측소의 관측 강우를 활용하여 강우의 패턴분석을 수행하는 과정과, 강우에서 댐 유입량 산정시 매개변수 최적화 분야에 적용하였다. 강우 패턴분석에서는 유사한 표본끼리 묶음을 생성하는 K-means 클러스터링 알고리즘과 시계열 데이터의 유사도 분석 방법인 Dynamic Time Warping을 결합하여 적용하였다. 강우 패턴분석을 통해서 지점별로 월별, 태풍 및 장마기간에 가장 많이 관측되었던 강우 패턴을 제시하며, 이를 모형에서 직접적으로 활용할 수 있도록 구성하였다. 강우에서 댐 유입량을 산정시 활용되는 매개변수 최적화를 위해서는 3층의 Multi-Layer LSTM 기법과 경사하강법을 적용하였다. 매개변수 최적화에 적용되는 매개변수는 중권역별 8개이며, 매개변수 최적화 과정을 통해 산정되는 결과물은 실측값과 오차가 제일 적은 유량(유입량)이 된다. 댐 운영 모형에 AI 기법을 적용한 결과 기존 반복작업에 대한 자동화는 이뤘으며, 댐 운영에 따른 상·하류 제약사항 표출 기능을 추가하여 의사결정에 소요되는 시간도 많이 줄일 수 있었다. 하지만, 매개변수 최적화 부분에서 기존 댐운영 모형에 적용되어 있는 고전적인 매개변수 추정기법보다 추정시간이 오래 소요되며, 매개변수 추정결과의 일반화가 이뤄지지 않아 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.5
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• pp.1373-1382
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• 2014

This paper presents a hydraulic performance graph model in which the flow carrying capacity of a channel system was determined by accounting the interacting backwater effect among channel reaches and incoming lateral flow. The method utilizes hydraulic performance graphs (HPGs), and the method is applied to a natural channel Nakdong River to examine its applicability. This research shows that estimation results using HPG are close to records from the stage station and the results from a widely-accepted model, HEC-RAS. Assuming that a water level gage site is ungaged, water level estimations by HPGs compared with observation show that with a flood event, the HPGs underestimate in the water level ascension phase, but in the recession phase they overestimate results. The accuracy of estimation with HPGs was greatly improved by considering the time difference of flooding between the observation and estimation locations.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.4
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• pp.859-866
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• 1994

It is difficult to make an exact estimate of the peak discharge or the runoff depth of flood and establish the proper measure for the flood protection since the water stage or discharge has been nearly measured at most medium or small river basins. The objective of this study is to estimate parameters of the discrete, linear, input-output model for medium or small river basin. The On-Cheon River basin in Pusan was selected for the study area. The runoff data used in the study has been observed since June 1993, and the effective rainfall was determined using the storage function method. The parameter sets of the discrete, linear, input-output model were estimated using the least squares method and the correlation function method, respectively. The calculated hydrographs by the discrete, linear, input-output model regenerated the observed outflow hydrographs well, and also the simulated flood hydrograph was comparable to the observed one. Therefore, it is believed that the discrete, linear, input-output model is simpler than other runoff analysis methods, and can be applied to a medium or small river basin.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.10
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• pp.755-768
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• 2007

The purpose of this study is to analyse the characteristics of Manning's roughness coefficient according to change of discharge by using observed data obtained from a stable gravel-bed river and to investigate the applicability of the relevant existing empirical methods to it. Observed water level and discharge data are used as input data for the USGS computer program NCALC model for calculation of the roughness coefficient. Calculated values are compared with roughness values which are estimated with four widely used methods. The results show that though the empirical methods are able to give similar roughness values only for flood flow, they seem to have rather high uncertainty because of necessity of subjective judgement and differences of resultant values. Roughness coefficients for normal-low flow cannot be estimated from the existing empirical formulae. Especially, using the Manning equation for calculating them should be careful as this provides a wide range of estimated values in normal-low flow. The relations between the roughness coefficient and characteristic size of bed materials are different from them in flood flow even though they have a close relations.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.3 s.134
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• pp.455-464
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• 2003

In this paper, the experiments with installing a rainfall storage tank in the sub-surface were conducted and the reduction rates of the total runoff volume were investigated. The analysis were conducted based upon the variations of the rainfall intensity, surface coverage and surface slope. The reduction rate of the runoff volume was varied from 42.3% to 52.9% with the soil in the bank of the Seung Gi stream. In the experiments, the rainfall intensities were varied from 40mm/hr to 100mm/hr and the results indicate that the direct runoff reduction can be obtained with the installation of the rainfall storage tank in the sub-surface. The variation of the stored volume in the tank is very large in the mild slope but very small in the steep slope with over 3% slope. With this results, the reduction of the direct runoff volume for the longtime flood is expected with the installation of the rainfall storage tank in the region haying the steep slope such as the mountain area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.149-154
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• 2005

최근에 이르러 농촌 인구의 도시유입으로 도시의 주거공간이 절대적으로 부족해지고 있으며, 이는 대도시의 아파트 가격 상승을 유발하는 등 부수적인 사회/경제적 문제를 일으키고 있다. 정부나 지방자치단체에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 대규모의 신도시 개발계획을 추진하고 있으며, 이러한 신도시 개발은 도시화로 인하여 환경적, 수문학적으로 부정적인 영향을 미치는 것으로 조사되고 있다. 도시화는 수문학적으로 산림이나 농경지와 같은 투수지역을 건물, 도로 등의 불투수지역으로 변화시키는 것이며 (Im 등, 2003), 이로 인하여 홍수파의 도달시간이 줄어들고 첨두유량이 증가하는 등의 수문변화를 수반하게 된다. 도로나 건물 등이 대부분을 차지하고 있는 도시지역에서는 지표면이나 식생으로부터 대기중으로 방출되는 증발산량이 농촌이나 산림지역보다 상대적으로 적으며, 강우시 토양중의 침투량과 지표면의 저류량도 도시지역에서는 매우 적게 나타난다. 신도시 개발 전후의 수문순환을 평가하는 방법 중의 하나는 개발예정지에 대한 장$\cdot$단기의 수문/수질 관측을 통하여 개발 전과 개발 후의 유출특성과 수질부하를 정량적으로 비교하는 것이다. 본 연구에서는 도시화로 인하여 대규모의 토지이용 변화가 예상되는 신도시 개발예정지구를 시험유역으로 선정하여 장기적인 수문/수질 모니터링을 실시하고자 한다. 또한, 시험유역에서 계측된 자료와 유역수문모형을 활용하여 개발전후의 홍수 및 유출특성을 분석하고 도시화가 하천의 수문 및 수질에 미치는 영향을 정량적으로 비교분석 함으로써 효율적인 저감 대책의 수립에 활용할 계획이다. 본 연구에서는 국내$\cdot$외의 시험유역의 운영 실태를 조사하고, 신도시 개발 등으로 인하여 급격한 도시화가 진행되고 있는 지구를 시험유역으로 선정하여 유역의 물순환 체계를 조사하고자 한다. 이를 위하여 신도시 개발지구와 도시정비사업지구를 대상후보지로 선정하여 개발계획 및 유역의 특성 등을 조사하고, 시험유역의 선정기준을 수립하여 연구의 목적과 부합되는 지구를 시험유역으로 선정하였으며 선정된 시험유역에 대하여 수문$\cdot$수질 조사 계획을 수립하고, 계측시설을 설치하여 시험운영을 실시하고, 향후 시험유역의 수문계측 및 관리방안을 수립하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.3
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• pp.221-233
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• 2018

Recently, the flood damage by the localized heavy rainfall and typhoon have been frequently occurred due to the climate change. Accurate rainfall forecasting and flood runoff estimates are needed to reduce such damages. However, the uncertainties are involved in guage rainfall, radar rainfall, and the estimated runoff hydrograph from rainfall-runoff models. Therefore, the purpose of this study is to identify the uncertainty of rainfall by generating a probabilistic radar rainfall ensemble and confirm the uncertainties of hydrological models through the analysis of the simulated runoffs from the models. The blending technique is used to estimate a single integrated or an optimal runoff hydrograph by the simulated runoffs from multi rainfall-runoff models. The radar ensemble is underestimated due to the influence of rainfall intensity and topography and the uncertainty of the rainfall ensemble is large. From the study, it will be helpful to estimate and predict the accurate runoff to prepare for the disaster caused by heavy rainfall.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.13 no.2
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• pp.498-504
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• 2013

Recently, the frequency of typhoons have increased due to the effects of climate change. As a result, in mountain streams, it has caused streamflow increase upstream and frequent water surface elevation downstream. This study analyzed the effects of the heavy rainfalls caused by Typhoon Sanba, which had a direct impact on Korea between September 17 and 18, on the water level variations downstream in mountainous streams. In addition, the drainage basin of Samcheok Oship stream was chosen as the object of this study. This study analyzed the flood level by applying HEC-RAS model. The observed water level measured in 2012 and the water level simulated by HEC-RAS model showed similar results. In addition, the simulation results showed the maximum flood level was 5.32m the mean flow velocity was 2.33m/sec and the maximum channel water depth was 7.51m. The analysis showed that the heavy rainfalls caused by Typhoon Sanba had an impact on the water surface elevation in Oship stream. The final results from this study will give a reasonable and important data to perform the Design of Hydraulic Structure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.347-347
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• 2011

하천에서의 유사량의 추정은 하천유사 해결을 위한 자료획득이 기본이고, 하천내의 수리구조물의 설계 및 유지관리, 하천개수 및 하도의 안정, 홍수터 관리, 저수지의 설계 및 운영 등 하천계획에 필요한 기본적 요소 중 하나이다. 유사량을 추정하는 방법은 Einstein(1950) 공식이나 Toffaleti(1968) 공식 등과 같은 하천 유사량 공식을 이용한 간접적인 계산방법과 현장 실측을 통한 직접적인 방법이 있다. 그러나 유사량 공식을 이용한 추정은 아직도 그 신뢰성이 떨어지며, 대부분의 기존 유사량 공식들이 하상토 유사량을 위주로 추정하여, 소류사가 지배적인 경우에는 이런 공식들을 이용하여도 어느 정도 신뢰성이 확보되는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단되나, 부유사가 지배적인 하천의 경우 정확도가 많이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 현재까지 가장 신뢰할 수 있는 방법은 현장실측에 의한 방법이며, 유사량 공식은 부득이한 경우에만 이용하는 것이 바람직하다. 실측 유사량 산정을 위하여 하천 규모에 따라 구분하였으며, 국가하천인 경우 임진강을 대상으로 민간인 출입이 가능한 구간(L = 84.5km), 중소규모하천인 경우 안성천 수계의 황구지천과 인천의 계양천을 대상으로 하였고, 임진강의 경우에는 부유사의 대부분이 이토나 점토로 구성되어 있고 중 상류에서 하상재료의 구성이 대체로 호박돌이나 암반으로 이루어진 부분이 많아 주로 모래로 이루어진 충적하천에서 이용되는 수정 Einstein(1955) 방법에 의한 총 유사랑 추정은 의미가 없기 때문에(한국건설기술연구원, 1992) 본 조사에서는 임진강의 총유사량을 부유사양으로 간주하였으며 다른 유사량 공식을 이용한 부유사량과 비교를 통하여 공식을 제안하였다. 유사량 측정은 하천별로 2007년부터 2009년까지 평수기와 홍수기로 구분하여 측정하였으며, 수리량과 하상토자료를 이용하여 종유사량을 산정하는 Einstein(1950) 공식, Rijn(1984) 공식, Toffaleti(1968) 공식, Shen & Hung(1971) 공식, Yang(1973) 공식, Yang(1979)공식, Ackers & White(1973) 공식, Engelud & Hansen(1967) 공식, Ranga Raju(1981) 공식을 이용하여 결과 값을 비교하였다.