• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.291-291
• /
• 2022

북한의 황강댐은 우리나라와 북한이 공유하고 있는 대표적인 하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배의 규모를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 함께 유역 외 지역인 예성강 지역으로 방류량의 일부를 도수시키며 이를 통해 예성강 1, 2호 발전소에서의 발전을 실시하고, 생활, 공업, 농업용수를 예성강 유역에 공급하는 것으로 파악된다. 2009년 9월 6일 임진강 상류 황강댐에서의 대규모 방류로 인해 경기도 연천군 일대에 홍수가 발생하였으며 이로 인한 인명 및 재산피해가 발생한 바 있다. 이에 우리나라에서는 임진강 하류에 군남홍수조절지를 설치하고 상류의 필승교 수위표를 이용하여 홍수경보체제를 운용하고 레이더 강우와 수문모형을 이용한 감시체계를 유지하고 있으나 황강댐 운영현황이 불확실함에 따라 정확한 예보가 어려운 실정이다. 본 연구에서 미계측 지역의 홍수예보를 위해 산정한 상당상수량이란 저수지의 현재 수위로부터 특정 수위까지 도달하는데 요구되는 강우량을 말하며 강우예보 시점에서 저수지의 최대 수위를 신속하게 파악할 수 있는 홍수예경보 수단이다. 미계측 유역인 임진강 상류 황강댐 유역의 상당강우량을 산정하기 위해 인공위성영상에서 획득한 댐 수위의 시계열 자료를 활용하여 간접적으로 보정된 황강댐 상류의 수문모형을 이용하였으며 현재 댐 수위로부터 주요 수위(방류개시수위, 상시만수위, 계획홍수위)에 도달하게 되는 상당강우량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.118-118
• /
• 2022

지속적인 학문의 발전을 위해서는 선행연구에 대한 재현성이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다. 하지만 컴퓨터와 소프트웨어의 급속한 발달로 인한 컴퓨터 환경의 다양화, 분석 소프트웨어의 지속적 최신화로 인해서 최근 구축된 모델도 짧게는 몇 달, 길게는 1~2년후면 다양한 에러로 인하여 재현성이 불가능해지고 있다. 이러한 재현성의 극복을 위해서 온라인을 통한 데이터와 소스코드의 공유의 필요성이 제시되고 있으나, 실제로는 개인마다 컴퓨터 환경, 버전, 소프트웨어 설치에 필요한 라이브러리의 버전 또는 디렉토리 등이 달라 단순히 온라인을 통한 데이터와 소스코드의 공유만으로 재현성을 개선하기는 힘든 것이 현실이다. 따라서 이러한 컴퓨터 모델링 환경의 공유는 과거의 형태와 같이 데이터, 소스코드와 매뉴얼의 공유만으로 불가능하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수자원 모델링의 재현성 개선을 위해 1) 온라인 저장소, 2) 클라우드기반 JupyterHub 모델링 환경과 3) 모델 APIs 3개의 핵심 구성요소를 제시하고, 최근 미국에서 개발된SUMMA(Structure for Unifying Multiple Modeling Alternative) 수자원 모델에 적용하여 재현성 달성을 위한 3개의 핵심 구성요소의 필요성과 용이성을 검증하였다. 첫 번째, 데이터와 모델의 온라인 공유는 FAIR(Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) 원칙으로 개발된 수자원분야의 대표적인 온라인 저장소인 HydroShare를 활용하여 모델입력자료를 메타데이터와 함께 공유하였다. 두 번째, HydroShare에서 Web App의 형태로 제공되는 클라우드기반 JupyterHub환경인 CUAHSI JupyterHub(CJH)와 일루노이대학에서 제공하는 CyberGIS-Jupyter for water JupyterHub(CJW)환경에 수자원모델링 환경을 컨테이너(Docker) 환경을 통해 구축·공유하였다. 마지막으로, 클라우드에서 수자원모델의 효율적 이용을 위해 Python기반의SUMMA모델 API인 pySUMMA를 개발·공유하였다. 이와같이 구축된 3개의 핵심 구성요소를 이용하여 2015년 Water Resources Research에 게재된 SUMMA 논문의 9개 Test Cases 중에서 5개를 누구나 쉽게 재현할 수 있음을 증명하였다. 재현성의 중요성에 대한 인식의 증가로 Open과 Transparent Hydrology에 대한 요구가 증대되고 있으며, 이를 위해서 클라우드 기반의 모델링 환경구축 및 제공이 확대되고 있다. 본 연구에서 제시한 HydroShare와 같은 온라인 저장소, CJH와 CJW와 같은 클라우드기반 모델링환경, 모델의 효율적 이용을 위한 모델 APIs는 급속도로 발달하고 있는 컴퓨터 및 소프트웨어 환경에서 핵심구성요소이며, 연구의 재현성 개선을 통해 수자원공학 발전에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국지형학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.1-13
• /
• 2021

It is very important to secure sufficient river maintenance flow for the ecosystem, since the ecosystem in the downstream section of the dam is greatly affected by the stream maintenance flow from the dam. However, the amount of discharge from the Seomjingang Dam is decreasing year by year, this study estimated the ecological flow required for the downstream section of the Seomjingang Dam, which is known as the habitat of the endangered Acheilognathus somjinensis, in order to secure the river flow of the Seomjingang Dam. For this purpose, the proper discharge was calculated using the PHABSIM model, which is a hydrological survey and physical habitat simulation method, and the proper discharge of other fish species were also comprehensively reviewed. As a result of this study, the current river maintenance flow at the Seomjingang Dam partially satisfies the ecological maintenance flow including the Acheilognathus somjinensis in the downstream section of the Seomjingang Dam. However, this is recognized as the minimum discharge to maintain the ecology in the downstream section of the Seomjingang Dam, and it would be more desirable to secure larger river maintenance flow than this. This study can contribute the determination of the river maintenance flow of the Seomjingang Dam by proposing the river maintenance flow considering the fish habitat environment in the river.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제65권5호
• /
• pp.25-35
• /
• 2023

The estuary reservoir is a major source of agricultural water in Korea; for effective and sustainable water resource management of the estuary reservoir, it is crucial to comprehensively consider various water resource factors, including water supply, flood, and pollutant management, and analyze future runoff changes in consideration of environmental changes such as climate change. The objective of this study is to estimate the impact of future climate change on the runoff characteristics of an estuary reservoir watershed. Climate data on future Shared Socioeconomic Pathway (SSP) scenarios were derived from two Global Climate Models (GCMs) of the Coupled Model Intercomparison Project phase 6 (CMIP6). The Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) was used to simulate past and future long-term runoff of the Ganwol estuary reservoir watershed. The findings showed that as the impact of climate change intensified, the average annual runoff in the future period was higher in the order of SSP5, SSP3, SSP1, and SSP2, and the ratio of runoff in July decreased while the ratio of runoff in October increased. Moreover, in terms of river flow regime, the SSP2 scenario was found to be the most advantageous and the SSP3 scenario was the most disadvantageous. The findings of this study can be used as basic data for developing sustainable water resource management plans and can be applied to estuary reservoir models to predict future environmental changes in estuary reservoirs.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제65권5호
• /
• pp.37-49
• /
• 2023

The drought risk has been increasing recently due to climate change causing the extreme climate to be more frequent. In order to supply agricultural water stably under drought, it is necessary to operate an agricultural reservoir in response to drought. To this end, it is crucial to establish appropriate drought response operation rules considering weather conditions and reservoir status. In the reservoir operation simulation, the supply amount differs from the actual reservoir supply for many reasons, including maintaining water levels for supply and accommodating farmers' requests. So, for a more realistic reservoir operation simulation, it is necessary to reflect the reservoir operation rules of the actual water management site. Therefore, in this study, through a survey, the standards for limitation of agricultural water supply applied to agricultural reservoirs in Korea were investigated, and the criteria for drought response reservoir operation (DRO) were established based on the survey. Then, the DRO was applied to the irrigation period for nine subject reservoirs. The applicability was evaluated by comparing the DRO result to the operation result of HOMWRS (Hydrological Operation Model for Water Resources System). The reservoir drought index, storage rate, and daily supply were compared for evaluation. From the result, DRO showed more stable operation results in most cases against drought as it has fewer days of water supply limitation and a somewhat reservoir storage rate which can be utilized for prolonged drought.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제49권6호
• /
• pp.565-577
• /
• 2016

본 연구에서는 인위적 수공시설물을 고려하지 않는 자연상태의 가뭄해석을 위해 자연가뭄지수(NDI)를 산정하고 활용성을 평가하였다. 자연가뭄지수는 주성분 분석을 이용하여 산정하였으며, 입력자료는 3개월 누적강수량, 자연유량, 토양수분량 자료이다. 강수량은 ASOS 59개 지점 자료이고, 자연유량 및 토양수분량은 지표수문해석모형의 결과를 이용하였다. 가뭄지수의 평가기간은 1977~2012년이며, 활용성 평가를 위해 시계열 분석, 지역별 분석 및 가뭄특성인자 분석을 수행하였다. 시계열 분석결과, 자연가뭄지수는 가뭄의 시작과 끝에 대한 평균절대오차는 0.85로 가장 정확하게 나타났다. 과거 가뭄사례와 가뭄특성인자를 분석한 결과, 자연가뭄지수의 지속기간과 발생간격의 평균절대오차는 각각 1.3, 1.0으로 가뭄의 지속기간 및 발생간격을 적절히 반영하는 것을 확인하였다. 지역별 분석결과, 자연가뭄지수는 단일변량 가뭄지수의 지역별 가뭄상황을 적절히 반영하여 활용성이 높은 것으로 나타났다. 또한, 가뭄의 시작, 끝, 지속기간, 발생간격에 대한 자연가뭄지수, 표준강수지수, 표준유출지수, 표준토양수분지수의 순위를 분석한 결과 자연가뭄지수가 가장 높은 순위로 산정되었다. 자연가뭄지수는 기존 단일변량 가뭄지수의 상이한 가뭄상황을 종합적으로 반영하며, 가뭄의 특성을 정량적으로 제시한다는 점에서 활용성이 높다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권7호
• /
• pp.39-47
• /
• 2012

강수량의 변화가 지하수 함양특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 대상 유역의 최근 30년간(1980년~2010년) 기상개황 자료로 SWAT모형을 이용하여 대표 강우년별(최다, 평균, 최갈수년) 수문인자를 도출하였으며, Markov Chain모형을 이용하여 추정된 토지이용 자료를 SWAT모형에 적용하였으며, 분석 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. SWAT모형을 이용하여 본 연구대상지역을 대표 3개 유역으로 구분하고, 1975~2010년까지의 기상자료에 년도별 토지이용 상태로 적용 분석한 결과, 적용 기간 평균 지하수 함양률은 30%로 분석되었다. 이러한 연구결과는 기존의 제주지역 지하수 함양량 분석연구에서 나타난 40-50%보다 훨씬 적은 값으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 이 결과는 투수성 다공질 지층이 제주지역의 지질특성을 고려하더라도 개발형태가 비투수성 포장형태이고, 개발된다면 육지지역과 같은 지하수함양특성과 비슷할 수밖에 없음을 알 수 있었으며, Markov-chain을 이용한 장래토지이용상태를 분석한 결과 장래의 토지이용은 2000년 현재에 비해 산림 3.4%감소, 농경지 0.2% 증가, 수계 1.0% 증가, 도심지 0.5%증가 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권1호
• /
• pp.45-56
• /
• 2020

본 연구는 SWAT-CUP을 이용한 SWAT 모형 매개변수 보정을 수행할 때, 목적함수로 인해 발생할 수 있는 불확실성을 정량화하는 것을 목표로 수행되었다. 먼저 낙동강 권역의 내성천 유역을 대상으로 유출량 산정을 위한 SWAT 모형을 구축한 후, SWAT-CUP을 이용하여 8개 목적함수(R², bR², NS, MNS, KGE, PBIAS, RSR 및 SSQR)를 기준으로 자동 보정을 수행하였다. 최종 매개변수는 목적함수에 따라 서로 다른 범위를 나타내었으며, 모의 결과의 수문특성 또한 상이하게 도출되는 것을 확인하였다. 이것은 각각의 목적함수가 특정 수문특성에 대하여 민감하게 반응하여 서로 다른 모의 성능을 평가하기 때문이다. 즉, 특정 목적함수는 극치값의 잔차에 대해 민감하게 반응하여 첨두값을 잘 모의하는 반면, 저유량 또는 평균유량에 대한 모의 성능이 떨어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 최적 목적함수를 선정하기 위해 8개의 목적함수에 따라 산정된 모의값과 관측값 사이의 수문학적 유사성을 평가하였다. 단순히 유량의 크기 비교 뿐 아니라 유량의 발생 시기, 유역의 반응 및 증가·감소 경향성을 함께 고려하기 위해 수문곡선의 증수부 및 감수부 유지시간 비율을 수문특성으로 정의하여 SWAT 모형을 평가하였으며, 평가 결과를 점수로 정량화하여 나타냈다. 그 결과 최종적으로 SWAT 매개변수 보정을 위한 최적 목적함수는 총점이 높은 MNS (342.48) 및 SSQR (346.45)로 선정되었다.

• 한국습지학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.509-518
• /
• 2013

지표와 대기간의 에너지 및 수문기상인자들의 교환에 대한 이해는 수자원분야의 연구에 있어서 기초라 할 수 있으며 이를 위하여 Land Surface Mode(LSM)을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. Noah Land Surface Model (Noah LSM)은 에너지 방정식과 물수지 방정식을 기반으로 한 지면모형으로 수문기상인자들에 대한 모의가 가능하다. 국외에는 Noah LSM을 이용한 다양한 연구사례들이 있으나, 국내에서는 적용사례가 매우 부족하며, 특히 단독으로 Noah LSM을 적용한 사례는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 Noah LSM의 국내 적용성을 평가하기 위해 해남(HFK)과 광릉(GDK) Korea Flux Network (KoFlux)에서 제공하는 자료를 입력자료로 활용하여 모형 결과를 산출하고, 순 복사량, 잠열, 현열의 결과를 관측자료와 비교 검증하였다. 모형 결과와 관측치를 비교한 결과 회귀분석에서의 상관계수 값이 각 인자 별로 해남은 0.83~099, 광릉은 0.64~0.99로 신뢰할 만한 수준인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권2호
• /
• pp.97-105
• /
• 2020

최근 데이터 예측 방법으로 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)분야에 대한 관심이 높아졌으며, 그 중 시계열 데이터 예측에 특화된 LSTM(Long Short-Term Memory)모형은 수문 시계열자료의 예측방법으로도 활용되고 있다. 본 연구에서는 구글에서 제공하는 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우(TensorFlow)를 활용하여 LSTM모형을 구축하고 금강 상류에 위치한 용담다목적댐의 유입량을 예측하였다. 분석 자료로는 WAMIS에서 제공하는 용담댐의 2006년부터 2018년까지의 시간당 유입량 자료를 사용하였으며, 예측된 유입량과 관측 유입량의 비교를 통하여 평균제곱오차(RMSE), 평균절대오차(MAE), 용적오차(VE)를 계산하고 모형의 학습변수에 따른 정확도를 평가하였다. 분석결과, 모든 모형이 고유량에서의 정확도가 낮은 것으로 나타났으며, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 용담댐 유역의 시간당 강수량 자료를 추가 학습 자료로 활용하여 분석한 결과, 고유량에 대한 예측의 정확도가 높아지는 것을 알 수 있었다.