Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.5
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pp.253-264
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2019
Storm surges caused by a typhoon occur during the summer season, when the sea-level is higher than the annual average due to steric effect. In this study, we analyzed the sea-level pressure and tidal data collected in 1 h intervals at Incheon, Kunsan, Mokpo, Seogwipo stations on the Yellow Sea coast to analyze the summer season storm surge and wave overtopping. According to our analyses, the summer mean sea-level rise on the west and south coasts is approximately 20 cm and 15 to 20 cm higher than the annual mean sea-level rise. Changes in sea-level rise are closely related to changes in seasonal sea-level pressure, within the range of 1.58 to 1.73 cm/hPa. These correlated mechanisms generates a phase difference of one month or more. The 18.6 year long period tidal constituents indicate that in 2090, the amplitude of the $M_2$ basin peaks on the southwest coast. Therefore, there is a need to analyze the target year for global warming and sea-level rise in 2090. Wave overtopping was simulated considering annual mean sea-level rise, summer sea level rise, the combined effect of nodal factor variation, and 100-year frequency storm surge. As a result, flooding by wave overtopping occurs in the area of Suyong Bay, Busan. In 2090, overtopping discharges are more than doubled than those in Marine City by the recent typhoon Chaba. Adequate coastal design is needed to prepare for flood vulnerability.
In this study we quantified the long-term change in discharge against precipitation in a forested watershed and investigated how the growth of forest trees influences these changes. We found a proportional relationship between precipitation and discharge for each year, and discharge decreased gradually with time. Precipitation and discharge were highest in July and August, and the changes in precipitation, discharge, and runoff rate did not always coincide, given that high runoff rate was shown in August and September. The monthly coefficient of variation (CV) for discharge was larger than that for precipitation, and the deviation between precipitation and discharge increased gradually. From 2011 to 2017, the gradient of the trend line for the change of total discharge and direct runoff against precipitation decreased, whereas the gradient of the base flow increased in this same time period. A possible explanation is that the water holding capacity of soil deposits increased as the forest soil of the Palgong Mountain watershed developed and the increase of base flow rose with groundwater level together with that of outflow quantity. The coefficient of flood recession was lower in the period 2011 to 2017 than in 2003 to 2010; thus, the reduction of discharge was mitigated and remained steady as time progressed. We conclude from these results that the discharge of surface runoff decreased as tree growth and base flow increased; however, the water yield function of the forest increased gradually.
Riverine tree management is crucial in realizing a balance between flood control and ecological preservation, which requires an accurate assessment of the impact of trees on river water elevations. In this study, eight different formulas for evaluating vegetation roughness considering the drag force acting on trees, were reviewed, and the characteristics and applicability of these methods were evaluated from a practical engineering perspective. The study compared the characteristics of vegetation roughness measurement methods for calculated roughness coefficients at different water depths and analyzed factors such as effects of tree canopy width, tree density and diameter, and tree stiffness coefficient, and water level estimation results. A comparison of roughness coefficients at the same water depths revealed that the Kouwen and Fathi-Moghadam formulas and the Fischenich formula yield excessive drag coefficients compared to other formulas. Factors such as channel geometry, tree diameter, and tree density showed varying trends depending on the formula but did not exhibit excessive outliers. Formulas considering the tree stiffness coefficient, such as the Freeman et al.'s formula and the Whittaker et al.'s formula, showed significant variations in drag coefficients depending on the stiffness coefficient. When applied to small- and medium-sized virtual rivers in South Korea using the drag coefficient results from the eight formulas, the results indicated a maximum increase in water level of approximately 0.2 to 0.4 meters. Based on this review, it was concluded that the Baptist et al., Huthoff et al., Cheng, Luhar, and Nepf's formulas, which exhibit similar characteristics and low input data uncertainties, are suitable for practical engineering applications.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4D
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pp.513-521
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2008
The objective of this study is the evaluation of the impact on the construction condition due to historical observation data and IPCC SRES A2 climate change scenario. For this purpose, daily precipitation and daily mean temperature data which have been observed over the past 30 years by Korea Meteorological Administration are collected and applied. Also, A2 scenarios during 2011~2040 and 2051~2080 are used for this analysis. According to the results of trend analyses on annual precipitation and annual mean temperature, they are on the increase mostly. The available working day and the day occurred an extreme event are used as correlation indices between climate factor and construction condition. For the past observation data, linear regression and Mann-Kendall test are used to analyze the trend on the correlation index. As a result, both working day and extreme event occurrence day are increased. Likewise, for the future, variation analysis showed the similar result to that of the past and the occurrence frequency of extreme events is increased obviously. Therefore, we can project to increase flood damage potential on the construction site by climate change.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.4B
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pp.389-398
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2006
The present study compositely applied the self-organizing map (SOM), which is a kind of artificial neural networks (ANNs), and the back propagation algorithm (BPA) for the rainfall-runoff prediction model taking account of the irregular variation of the spatiotemporal distribution of rainfall. To solve the problems from the previous studies on ANNs, such as the overestimation of low flow during the dry season, the underestimation of runoff during the flood season and the persistence phenomenon, in which the predicted values continuously represent the preceding runoffs, we introduced SOM theory for the preprocessing in the prediction model. The theory is known that it has the pattern classification ability. The method proposed in the present research initially includes the classification of the rainfall-runoff relationship using SOM and the construction of the respective models according to the classification by SOM. The individually constructed models used the data corresponding to the respectively classified patterns for the runoff prediction. Consequently, the method proposed in the present study resulted in the better prediction ability of runoff than that of the past research using the usual application of ANNs and, in addition, there were no such problems of the under/over-estimation of runoff and the persistence.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.3B
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pp.259-267
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2009
Generalized Extreme Value (GEV) distribution is recommended for flood frequency and extreme rainfall distribution in many country. L-moment method is the most common estimation procedure for the GEV distribution. In this study, the relationships between the cross-site correlations between extreme events and the cross-correlation of estimators of L-moment ratios (L-moment Coefficient of Variation (L-CV) and L-moment Coefficient of Skewness (L-CS)) for data generated from GEV distribution were derived by Monte Carlo simulation. Those relationships were fit to the simple power function. In this Monte Carlo simulation, GEV+ distribution were employed wherein unrealistic negative values were excluded. The simple power models provide accurate description of the relationships between cross-correlation of data and cross-correlation of L-moment ratios. Estimated parameters and accuracies of the power functions were reported for different GEV distribution parameters combinations. Moreover, this study provided a description about regional regression approach using Generalized Least Square (GLS) regression method which require the cross-site correlation among L-moment estimators. The relationships derived in this study allow regional GLS regression analyses of both L-CV and L-CS estimators that correctly incorporate the cross-correlation among GEV L-moment estimators.
This study investigates the geomorphic changes and Bed Relief Index of the river downstream of the Yeongju Dam by Nays2DH, a two-dimensional numerical model, in order to grasp the dynamics of the downstream river while applying various flow patterns such as pulse discharge. It shows that the geomorphic and the bed elevations changes are the largest under the condition of the normalized pulse discharge. The total change in the riverbed is 29.88 m for uniform flow, 27.46 m for normalized hydrograph, 29.63 m for pulse flow and 31.87 m for pulse flow with normalized hydrograph which result in the largest variation in scour and deposition. The Bed Relief Index (BRI) increases with time under conditions of uniform flow, pulse flow and pulse flow with normalized hydrograph. However, BRI increased rapidly until 30 hrs after the peak flow (14 hrs), but decreased from 56 hrs under the condition of normalized hydrograph. Therefore, the condition of normalized hydrograph gives greater dynamics than the condition of a single flood or constant flow, and the dynamics increase downstream than upstream, resulting in an effect on improving the environment of the river downstream of the dam.
Weekly changes of water environments and phytoplankton community with the salinity gradients were investigated at Gyoungpo Lake from April to November in 1998 and 2012. Underwater crossam in Gyoungpo Lake was removed in 2004. Thereafter, average salinity of Gyoungpo lake increased from 7.5 ppt in 1998 to 20 ppt in 2012. A total of 99 and 80 species of phytoplankton was observed from the sampled in 1998 and 2012, respectively. The number of common species during the 2 separate years was 40. Transparency, SS, $NO_3-N$ concentration and N/P ratio in 2012 were lower than those in 1998. During the period of water shortage (April, May) of 2012 transparency decreased due to decreased salinity and increased SS and Chl. a. Correlation coefficients between species and community scores of DCA ordination based on data matrix of the phytoplankton revealed larger variation among sampling seasons in 1998 than in 2012. The increase of seawater influx and conversion rates following the removal of the underwater crossbeam might explain such a differential variation. Gymnodium sp., Peridinium sp., Prorocentrum sp., Nitzschia longissima, Schroederia setigera, Lyngbya sp., Asterococcus limneticus, Asterococcus superbus and Cyclotella meneghiniana were found to well adapt at the high salinities in 2012. Comparatively, Asterrionella formosa, Nitzschia frustulum, Chlorella ellipsoidea, Scenedesmus bijuga and Scenedesmus ellipsoideus were observed at lower salinities in 1998. Two quite contrasting phytoplankton communities were found in the two seasons of a year, spring with limited precipitation and summer, the flood season.
During April 1993 to November 1994, cations, anions, and conductivity were analyzed to examine how summer monsoon influences the ionic content of Taechung Reservoir, Korea. Interannual variability of ionic content reflected hydrological characteristics between the two years(high-flood year in 1993 vs. draught year in 1994). Cations, anions and conductivity were lowest during peak inflow in 1993 and highest during a drought in 1994. Floods in 1993 markedly decreased total salinity as a result of reduced Ca$^{2+}$ and HCO$_{3}\;^{-}$ and produced extreme spatial heterogeneity (i.e., longitudinal, vertical, and horizontal variation) in ionic concentrations. The dominant process modifying the longitudinal (the headwaters-to-downlake) and vertical (top-to-bottom) patterns in salinity was an interflow current during the 1993 monsoon. The interflow water plunged near a 27${\sim}$37 km-location (from the dam) of the mid-lake and passed through the 10${\sim}$30m stratum of the reservoir, resulting in an isolation of epilimnetic high conductivity water (>100 ${\mu}$S/cm) from advected river water with low conductivity (65${\sim}$75 ${\mu}$S/cm), During postmonsoon 1993, the factors regulating salinity differed spatially; salinity of downlake markedly declined as a result of dilution through the mixing of lake water with river water, whereas in the headwaters it increased due to enhanced CaCO$_{3}$ (originated from limestone/metamorphic rock) of groundwaters entering the reservoir. This result suggests an importance of the basin geology on ion compositions with hydrological characteristics. In 1994, salinity was markedly greater (p<0.001) relative to 1993 and ionic dilution did not occur during the monsoon due to reduced inflow. Overall data suggest that the primary factor influencing seasonal ionic concentrations and compositions in this system is the dilution process depending on the intensity of monsoon rainfall.
This study utilized the 1/25,000 topographic map of the upper area from the Geum-ho watermark located at the middle of Geum-ho river from the National Geographic Information Institute. For the analysis, first, the influence of the size of critical area to the hydro topographic factors was examined changing grid size to $10m{\times}10m,\;30m{\times}30m\;and\;50m{\times}50m$, and the critical area for the formation of a river to $0.01km^2{\sim}0.50km^2$. It is known from the examination result of watershed morphology according to the grid size that the smaller grid size, the better resolution and accuracy. And it is found, from the analysis result of the degree of the river according to the minimum critical area for each grid size, that the grid size does not affect on the degree of the river, and the number of rivers with 2nd and higher degree does not show remarkable difference while there is big difference in the number of 1st degree rivers. From the results above, it is thought that the critical area of $0.15km^2{\sim}0.20km^2$ is appropriate for formation of a river being irrelevant to the grid size in extraction of hydro topographic parameters that are used in the runoff analysis model using topographic maps. Therefore, the GIUH model applied analysis results by use of the river level difference law proposed in this study for the explanation on the outflow response-changing characters according to the decision of a critical value of a minimum level difference river, showed that, since an ogival occurrence time and an ogival flow volume are very significant in a flood occurrence in case of not undertow facilities, the researcher could obtain a good result for the forecast of river outflow when considering a convenient application of the model and an easy acquisition of data, so it's judged that this model is proper as an algorism for the decision of a critical value of a river basin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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