• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.955-968
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• 2021

수자원 계획 수립시 인위적인 하천수의 사용 및 조절 과정을 거치지 않는 자연유량 상태를 기반으로 이루어지며, 관측자료를 이용하거나 장기유출모형을 이용한 방법 등을 통해 산정할 수 있다. 그러나, 자연적인 유출 상태를 보이는 유역은 매우 제한적이며, 미계측유역은 수문모형을 구축한 후 이를 전이시켜 산정하는 등 신뢰성 있는 수문자료는 여전히 부족한 실정이다. 본 연구에서는 GR4J 강우-유출모형을 활용하여 14개 댐 상류 유역에 대한 매개변수 최적화를 수행하여 자연유량의 재현성을 평가하였다. 매개변수의 불확실성을 정량적으로 고려하기 위해 Bayesian 이론을 도입하였으며, 매개변수의 사후분포로부터 추출되는 다수의 매개변수를 지역화에 활용하였다. 최종적으로 최적 매개변수와 유역의 특성을 갖는 인자에 대한 상관관계를 파악해 유역특성인자를 선별하였으며, 인자 사이의 상관성을 효과적으로 고려하기 위하여 Copula 함수를 활용해 매개변수 지역화 모델로 확장하였다. 결과적으로 지역 매개변수를 활용해 산정된 유량과 14개 댐 관측 유입량이 약 0.8 이상의 높은 상관성을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 방법론은 미계측유역의 강우-유출모형 매개변수 추정시 유역특성을 고려한 지역 매개변수의 추정이 가능하다는 측면에서 유리한 장점을 확인할 수 있으며, 동시에 불확실성 정보를 제공함으로써 미계측유역의 자연유량 예측 모형으로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.183-189
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• 2010

장기 유역유출모형을 적용하여 그 결과를 대상유역의 주요지점 관측유량과 비교 분석하고, 유량을 재관측하여 하천유량의 적정성과 수문학적 유출특성을 분석한 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, SSARR모형을 기반으로 개발된 장기 유역유출모형을 대청 및 용담유역에 구축, 적용하고 검증한 결과 용담댐 및 대청댐 지점의 연중 유출모의는 양호하게 모의된 반면 그 사이에 위치하는 수통관측소의 평 갈수기 유량의 신뢰도는 다소 결여된 것으로 판단되어 해당지점의 하천특성을 조사 분석하였다. 용담유역내 천천 및 동향지점을 조사한 결과 관측치와 모형에 의한 모의결과는 매우 근사하였으나 용담 하류의 수통지점은 관측치보다 다소 과다 모의되었다. 재관측 결과 수위-유량 관계곡선식으로부터 산출되는 관측치보다 유출모의결과에 더욱 근사한 것으로 분석되었다. 둘째, 수통지점 관측유량의 신뢰도에 수리 수문학적으로 미치는 영향인자를 조사하였다. 수통지점의 수위는 직상류에 위치하는 소수력발전에 의한 방류수위에 직접적인 영향을 미치는 것으로 조사되었으며, 상류부 용담댐 방류량과는 그 상관도가 매우 낮음을 확인하였다. 소수력 발전 방류수를 고려하여 수통지점의 유량을 재추정한 결과 모형에 의한 유출결과와 근사하게 모의되는 것으로 분석되었다. 셋째, 보와 같은 수리시설물이 유역 유출량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 각 소유역별 용수 이용 중 하천수 의존도를 조사하였다. 농업용수 공급을 주목적으로 하는 주요 수리시설물에 의해 용수를 공급받고 있는 수혜면적비로 추정한 결과 중규모 이상의 농업용 저수지가 다수 분포하고 있는 소유역에서는 상대적으로 하천수 의존도가 적게 분석된 반면, 양수장이나 보 등을 통한 하천수 공급에 의존하는 농경지의 비율이 높아 하천수 의존도가 약 60%로서 상당한 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 같이 본 연구에서는 장기 유역유출모형을 금강유역에 적용하여 그 모의결과를 주요지점의 관측유량과 비교 분석하고, 유량을 재관측하여 하천유량의 적정성을 검토하고, 신뢰도가 결여되었다고 판단되는 지점은 주변의 수문학적 유출특성을 조사하여 그 원인을 분석하였다. 향후 유역의 유출관리를 명확하게 하기 위해 수문자료의 신뢰도 평가에 대한 연구를 지속하여 정확한 수문기초자료의 획득 및 평가와 검증이 요구된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.9-16
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• 2011

Curve Numbers (CN) for the combination of land use and hydrologic soil group were regionalized at Imha Watershed using Long-term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) coupled with SCE-UA. The L-THIA was calibrated during 1991-2000 and validated during 2001-2007 using monthly observed direct runoff data. The Nash-Sutcliffe (NS) coefficients for calibration and validation were 0.91 and 0.93, respectively, and showed high model efficiency. Based on the criteria of model calibration, both calibration and validation represented 'very good' fit with observe data. The spatial distribution of direct surface runoff by L-THIA represented runoff from Thiessen pologen at Subi and Sukbo rain gage station much higher than other area due to the combination of poor hydrologic condition (hydrologic soil C and D group) and locality heavy rainfall. As a results of hydrologic condition and treatment for land use type based on calibrated CNs, forest is recommended to be hydrologically modelled dived into deciduous, coniferous, and mixed forest due to the hydrological difference. The CNs for forest and upland showed the poor hydrologic condition. The steep slope of forest and alpine agricultural field make high runoff rate which is the poor hydrologic condition because CN method can not consider field slope. L-THIA linded with SCE-UA could generated a regionalized CNs for land use type with minimized time and effort, and maximized model's accuracy.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.1-11
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• 2010

Generation and transportation of runoff and pollutant loads within watershed generated eutrophication at Daecheong reservoir. To improve water quality at Daecheong reservoir, the best management practices should be developed and applied at upper watersheds for water quality improvement at downstream areas. In this study, two small watersheds of upper Daecheong reservoir were selected. The Long-Term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) model has been widely used for the estimation of the direct runoff worldwide. To apply the L-THIA ArcView GIS model was evaluated for direct runoff and water quality estimation at small watershed. And the Web-based Hydrograph Analysis Tool (WHAT) was used for direct runoff separating from total flow. As a result, the $R^2$ (Coefficient of determination) value and Nash-Sutcliffe coefficient value for direct runoff comparison at An-nae watershed were 0.81 and 0.71, respectively. And the $R^2$ value and Nash-Sutcliffe coefficient value at Wol-oe were 0.95 and 0.93. The $R^2$ value of BOD, TOC, T-N and T-P at An-nae watershed were BOD 0.94, TOC 0.81, T-N 0.94 and T-P 0.89. And the $R^2$ value of BOD, TOC, T-N and T-P at Wol-oe watershed were BOD 0.80, TOC 0.93, T-N 0.86 and T-P 0.65. The result that estimated pollutant loadings using the L-THIA ArcView GIS model reflected well the measured pollutant loadings except for T-P in Wol-oe watershed. With L-THIA ArcView GIS model, the direct runoff and non-point pollutant (NPS) loadings in the watershed could be analyzed through simple input data such as daily rainfall, land uses, and hydrologic soil group.

• 한국물환경학회지
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• 제23권4호
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• pp.490-497
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• 2007

A Combined sewer overflows (CSOs) are themselves a significant source of water pollution. Therefore, the control of urban drainage for CSOs reduction and receiving water quality protection is needed. Examples in combined sewer systems include downstream storage facilities that detain runoff during periods of high flow and allow the detained water to be conveyed by an interceptor sewer to a centralized treatment plant during periods of low flow. The design of such facilities as stormwater detention storage is highly dependant on the temporal variability of storage capacity available (which is influenced by the duration of interevent dry periods) as well as the infiltration capacity of soil and recovery of depression storage. As a result, a continuous approach is required to adequately size such facilities. This study for the continuous long-term analysis of urban drainage system used analytical probabilistic model based on derived probability distribution theory. As an alternative to the modeling of urban drainage system for planning or screening level analysis of runoff control alternatives, this model have evolved that offer much ease and flexibility in terms of computation while considering long-term meteorology. This study presented rainfall and runoff characteristics of the subject area using analytical probabilistic model. This study presented the average annual COSs and number of COSs when the interceptor capacity is in the range $3{\times}DWF$ (dry weather flow). Also, calculated the average annual mass of pollutant lost in CSOs using Event Mean Concentration. Finally, this study presented a decision of storage volume for CSOs reduction and water quality protection.

• 한국농공학회지
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• 제39권1호
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• pp.64-74
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• 1997

A CELTHYM(CEll-based Long-term HYdrologic Model), a pre-processor and a post-processor that can be integrated with geographic information system(GIS) were developed to predict the stream flow from the small agricultural watershed on the daily basis. The CELTHYM calculates the direct runoff from a grid using SCS curve number method and then sum up all of cells with respect to a sub-catchment area belonged to a stream grid and integrated to an outlet. Base flow of a watershed outlet was computed by integrating of the base flow of each stream grid that was averaged the sub-catchment deep-percolation and calculated with the release rate. Two kind of water budget equation were used to compute the water balance in a grid that was classified into not paddy field and paddy field. One of the two equation is a soil water balance equation to account the soil moisture of the upland, forest and excluding paddy field grid. The other is a paddy water balance equation for the paddy field, calculating the ponding depth, the effective rainfall, the deep percolation and the evapotranspiration.

• 한국물환경학회지
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• 제27권6호
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• pp.841-847
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• 2011

In this study, a method to determine the design capacities of nonpoint source (NPS) pollutant treatment facilities in urban areas was suggested. A facility capacity to treat 80 percent of total SS discharge was estimated by 2-year rainfall - runoff - build-up and wash-off simulation at Goonja drainage district in Seoul. For wash-off simulation, four wash-off models (EMC, RC, EXP, and Joo model) were used. As the results, 80 percent of total SS discharge could be treated with only 7.7~31.4% facility capacity of peak flow. The suggested method and results will provide a guideline to determine design capacities of NPS pollutant treatment facility in urban areas.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.93-104
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• 2021

최근 기후변화로 인해 국내 저수지 중 가장 큰 개소수를 차지하고 있는 농업용 저수지의 안정적인 용수공급이 중요해지고 있다. 그러나 현재 사용하고 있는 농업용 저수지의 유입량 산정모형인 DIROM 모형은 매개변수 산정을 위해 1980년대에 개발된 회귀식을 현재까지 사용하고 있다. 우리나라의 강우 및 유출 특성이 변화함에 따라 본 연구에서는 최근 수문자료 관측을 시작한 일부 농업용 저수지를 대상으로 실측 수문자료 및 유전자 알고리즘을 이용하여 DIROM 모형의 매개변수를 최적화하고, 그 결과를 평가하고자 하였다. 그 결과 기존의 매개변수를 적용한 결과에 비하여 최적 매개변수를 적용하였을 때 실측 유입량과의 차이가 약 80% 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 평균적으로 상관계수는 0.64로 증가하였고, 평균제곱근오차는 28.2 × 103 ㎥로 감소하였다. 최적 매개변수를 사용하여 장기유출모의를 하는 것이 실측 유입량에 좀 더 근접하게 모의 할 수 있음을 확인하였다. 본 연구 결과 장기적으로 관측된 실측 수문자료를 활용하게 된다면 좀 더 정확도 높은 유입량을 모의할 수 있으며, 미계측 농업용 저수지에서의 안정적인 용수공급 분석에 도움이 될 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.405-414
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• 2011

본 연구에서는 유역에서 관측되는 강우량과 유출량의 시계열 자료를 바탕으로 최근 시계열 예측 및 시스템 제어 분야에서 성공적으로 적용되고 있는 적응형 네트워크 기반 퍼지추론 시스템(ANFIS)을 갑천 유역에 적용하여 시유출량을 모델링하였다. 입력구조, 소속함수 종류와 개수 등을 다양하게 변화시켜 ANFIS 모형을 학습하고, 평균제곱근오차(RMSE), 평균첨두유량오차(PE) 및 평균첨두시간오차(TE)를 이용하여 ANFIS의 유출해석에 대한 적용성을 평가하였다. 현재시간의 시유출량 Q(t)에 대한 ANFIS의 적용성은 우수한 것으로 평가되었으며, ANFIS 모형은 관측유출량을 적절히 모의하였다. 입력구조가 다른 입력모형을 구성하여 최대 8시간까지 ANFIS의 유출예측 적용성을 평가하였다. 예측시간 증가에 따라서 ANFIS의 유출예측 정확도는 감소하여 예측시간 4시간 이상의 시유출량에 대한 ANFIS의 유출예측 적용성은 제한적이었다. ANFIS는 입력과 출력 자료들만 이용하므로 물리기반 모형에 비교하여 모형구축이 비교적 손쉽기 때문에 홍수 유출모델링에 ANFIS을 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Environmental Engineering Research
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• 제18권1호
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• pp.9-20
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• 2013

In this paper, the rainfall elasticity of streamflow was estimated to quantify the effects of climate change on 5 river basins. Rainfall elasticity denotes the sensitivity of annual streamflow for the variations of potential annual rainfall. This is a simple, useful method that evaluates how the balance of a water cycle on river basins changes due to long-term climate change and offers information to manage water resources and environment systems. The elasticity method was first used by Schaake in 1990 and is commonly used in the United States and Australia. A semi-distributed hydrological model (SLURP, semi-distributed land use-based runoff processes) was used to simulate the variations of area streamflow, and potential evapotranspiration. A nonparametric method was then used to estimate the rainfall elasticity on five river basins of Korea. In addition, the A2 (SRES IPCC AR4, Special Report on Emission Scenarios IPCC Fourth Assessment Report) climate change scenario and stochastic downscaling technique were used to create a high-resolution weather change scenario in river basins, and the effects of climate change on the rainfall elasticity of each basin were then analyzed.