• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.7
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• pp.545-552
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• 2015

The objective of this study is to spatially assess the streamflow depletion due to groundwater pumping near the main stream of Juksanchoen watershed. The surface water and groundwater integrated model, SWAT-MODFLOW, in this study, was used to simulate streamflow responses to each groundwater pumping from wells located within 500m from the stream. The simulated results showed that the streamflow depletion rate divided by the pumping rate for each well location ranges from 20% to 96%. In particular, the streamflow depletion exceeds 60% of pumping rate if the distance between stream and well is lower than 100 m, hydraulic diffusivity is higher than $500m^2/d$, and streambed hydraulic conductance is above 25m/d. The simulated results were also presented in the form of spatial distribution maps that indicate the fraction of the well pumping rate in order to show the effect of a single well more comprehensively and easily. From the developed areal distribution of stream depletion, higher and more rapid responses to pumping occur near middle-downstream reach, and the spatially averaged percent depletion is about 66.7% for five years of pumping. The streamflow depletion map can provide objective information for the near-stream groundwater permission and management.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.2
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• pp.115-123
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• 2019

The effects of the Froude numbers on turbulent flow patterns downstream of a non-submerged spur dike were investigated in a laboratory flume. Three-dimensional velocities and water depths were measured using Acoustic Doppler Velocimetry and distance sensors under three Froude number conditions ($Fr_d=0.31$, 0.38, and 0.46). The results show that there are marginal differences in the velocity fields downstream of a spur dike due to the change of the Froude number. However, an increase of the Froude number was found to reduce cross-sectional area in the flow and to increase the strength of the jet-like flow. The jet-like flow was observed to displace the location of the maximum turbulence kinetic energy within a cross section toward the inner bank in the transverse direction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.136-150
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• 2002

To improve the water quality of the recently constructed Siwhaho, sluice gates were operated to allow free exchange of water with the sea. This estuarine lake connected to the outer sea through narrow gates is affected mainly by flushing by gate operation and river flows and wind forcing sometimes. As a predicting tool far the water qualities, a three-dimensional finite volume model CE-QUAL-ICM is incorporated into a finite element hydrodynamic model, TIDE3D. In coupling these two different modules, a new error minimization technique is applied by considering conservation of mass. Model tests for one year after calibration and validation using field observation show that eutrophication and other biological changes reach quasi-steady state after initial 60 days of simulation, thus it would be necessary to consider moderate ramp up option to remove initial uncertainties due to cold start option. Sediment-water interaction might not be a concern in the long-term simulation, since its effect is negligible. Simulated results show the newly applied scheme can be applied with satisfaction not only fur lessening of eutrophic processes in an estuarine lake but also looking for some active circulation to improve water quality.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.32 no.6
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• pp.473-487
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• 2023

Korea's multi-purpose dams, which were constructed in the 1970s and 1980s, have a single outlet located near the bottom for hydropower generation. Problems such as freezing damage to crops due to cold water discharge and an increase the foggy days have been raised downstream of some dams. In this study, we analyzed the effect of water intake depth on the reservoir's water temperature stratification structure and outflow temperature targeting Hapcheon Reservoir, where hypolimnetic withdrawal is drawn via a fixed depth outlet. Using AEM3D, a three-dimensional hydrodynamic water quality model, the vertical water temperature distribution of Hapcheon Reservoir was reproduced and the seasonal water temperature stratification structure was analyzed. Simulation periods were wet and dry year to compare and analyze changes in water temperature stratification according to hydrological conditions. In addition, by applying the intake depth change scenario, the effect of water intake depth on the thermal structure was analyzed. As a result of the simulation, it was analyzed that if the hypolimnetic withdrawal is changed to epilimnetic withdrawal, the formation location of the thermocline will decrease by 6.5 m in the wet year and 6.8 m in the dry year, resulting in a shallower water depth. Additionally, the water stability indices, Schmidt Stability Index (SSI) and Buoyancy frequency (N²), were found to increase, resulting in an increase in thermal stratification strength. Changing higher withdrawal elevations, the annual average discharge water temperature increases by 3.5℃ in the wet year and by 5.0℃ in the dry year, which reduces the influence of the downstream river. However, the volume of the low-water temperature layer and the strength of the water temperature stratification within the lake increase, so the water intake depth is a major factor in dam operation for future water quality management.

• Geotechnical Engineering
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• v.14 no.3
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• pp.25-46
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• 1998

This paper shows that there are the results of a series of model tests on the behavior of single pipe pile which is subjected to lateral load in, Nak-dong River sand. The purpose of the present paper is to estimate the effect of Non-homogeneity. constraint condition of pile head, lateral load velocity, relative density, and embedded length of pile on the behavior of single pile. These effects can be quantified only by the results of model tests. Also, these are compared with the results of the numerical methods (p-y method, modified Vlasov method; new ${\gamma}$ parameter, Characteristic Load Method'CLM). In this study, a new ${\gamma}$ parameter equation based on the Vlasov method was developed to calculate the modulus of subgrade reaction (E. : nhz.) proportional to the depth. The p-y method of analysis is characterized by nonlinear behavior. and is an effective method of designing deep foundations subjected to lateral loads. The new method, which is called the characteristic load method (CLM). is simpler than p-y analysis. but its results closely approximates p-y analysis results. The method uses dimensional analysis to characterize the nonlinear behavior of laterally loaded piles with respect to be relationships among dimensionless variables. The modulus of subgrade reaction used in p-y analysis and modified Vlasov method obtained from back analysis using direct shear test (DST) results. The coefficients obtained from DST and the modified ones used for the prediction of lateral behavior of ultimate soil reaction range from 0.014 to 0.05. and from 0.2 to 0.4 respectively. It is shown that the predicted numerical results by the new method (CLM), p-y analysis, and modified Vlasov method (new parameter) agree well with measured results as the relative density increases. Also, the characteristic load method established applicability on the Q-Mnu. relationship below y/D=0.2.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.100-100
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• 2017

하천에 유입된 오염물질의 2차원 혼합거동은 하천 주흐름에 의한 이송현상과 유속 성분의 수심평균 값에 대한 공간적 편차로부터 야기되는 분산현상으로 설명 할 수 있다. 이는 3차원 이송확산 방정식으로부터 수심 적분된 2차원 이송-분산 방정식으로 수학적 유도가 가능하며, 수심방향으로 적분하는 과정에서 발생되는 농도의 분산항은 Taylor Dispersion 개념에 기초하여 종방향 및 횡방향의 2차원 분산계수로 표현된다. Fischer(1978)는 연직방향 유속분포로부터 2차원 분산계수를 추정하는 해석해를 수학적으로 유도하였으나, 실제 하천에서 정밀한 연직방향 유속분포를 계측하는 것은 많은 비용 및 노동력을 초래한다. 따라서 선행 연구자들은 2차원 혼합모형의 분산계수를 산정하고자 실험적 방법으로써 추적자실험을 수행하였다. 추적자실험은 추적자 물질을 수체에 주입한 후 농도의 변화를 관측함으로써 추적자물질이 하천에서 이송 및 분산되는 과정을 이해하는데 유용하다. 기존의 추적자실험은 고정된 위치에서 농도를 계측하여 시계열적인 농도의 변화를 관측한 후, 오염운 동결가정을 통해 종,횡방향 분산계수의 산정이 가능하지만, 오염물질 농도의 공간적 분포를 얻기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존의 추적자실험법의 한계를 극복하고자 형광물질을 이용한 추적자실험을 수행함과 동시에 드론에 장착된 디지털카메라를 이용하여 항공영상을 취득 및 분석하여, 하천에 주입된 형광물질의 농도분포를 시공간적으로 추출하는 기법을 개발하고, 이를 바탕으로 오염물질의 2차원 혼합거동을 분석하였다. 본 실험은 한국건설기술연구원의 안동하천실험센터의 A3실험수로에서 수행되었으며, 실험수로는 평균 하폭 5 m, 평균 수심 0.44 m, 유량 $0.96m^3/s$의 실제 소규모 하천과 유사한 축척을 가지고 있다. 추적자물질은 Rhodamine WT 용액이 사용되었으며, 실험수로 내 설치된 15개의 형광광도계(YSI-600OMS)를 이용하여 농도를 측정하였다. 항공영상의 취득을 위해 이용된 드론은 DJI-Phantom 3 Professional 이며, 3840x2160의 해상도로 초당 30 frame의 동영상으로 취득되었다. 영상의 정합 및 좌표화를 위해 RTK-GPS를 이용하여 12개의 지상 기준점의 좌표를 취득한 후, 사영변환을 통해 영상좌표를 지상좌표로 변환하였다. 영상의 픽셀값을 농도장으로 변환하기 위해 각 RGB 밴드의 픽셀값을 통계적으로 분석하여 농도장으로 변환하였으며, 영상으로부터 얻은 농도장은 형광광도계에 의해 실측된 농도와 결정계수 0.9이상의 수준으로 정확도를 나타냈다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.43 no.3
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• pp.349-355
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• 2010

This study aims at the augmentation of reliability of the long-term rainfall runoff model. To do so agricultural water uses are evaluated by analyzing the effects of small scale irrigational hydraulic structures on long term runoff processes and thereby rainfall-runoff model is modified considering them. As a result the simulation results of the sub-basins having more agricultural reservoirs than the others are disagreed with the observations. The 2nd quarter simulation results show similar trend to it. Especially the farming seasonal results of the drought year as the year of 2008 have many negative discharge values due to the lack of agricultural water uses. This result come from the water uses input data corresponding to not real water uses but water demands. In this study the formulas are derived to estimate the discharges and return ratios and the long term rainfall-runoff model is reformulated based on these. It is confirmed that the errors of the simulation results could be reduced by considering the effects of small scale irrigational hydraulic structures and the reliability of the simulation results improved greatly.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.5
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• pp.495-503
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• 2012

It is necessary to perform the precise analysis of unsteady flow for effective design of the side-weir detention basin installed in the river. Generally, the HEC-RAS program, which is a 1D unsteady numerical model, is mostly used to simulate the unsteady flow for rivers. However, it is difficult to have confidence of unsteady flow results simulated by HEC-RAS due to the lack of experimental data and field monitoring data for the channel with a side-weir detention basin. Therefore, the purpose of this study is to validate or verify the simulation results calculated by HEC-RAS through the experiments for the open channel with a side-weir detention basin using specially-designed unsteady discharge-supply system. The experimental cases included unsteady flows in the straight channel with and without a side-weir detention basin. Especially, for the case with a detention basin, the experiment was performed to consider only the free flow condition over the side-weir. The study results showed that values of water level and discharge obtained from HEC-RAS coincided reasonably with experimental results with the maximum error of 3% for water level and 1% for discharge in the case of the flow without the side-weir detention basin and 4% for water level and 2% for discharge with the side-weir detention basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.33-33
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• 2021

예측하기 어려운 복잡한 기후 변화로 인해 수자원 관리측면에서 다양한 방법을 도입하여 해결할 수 있는 방안이 국가적 주요 관심사로 다루어지고 있다. 따라서 투입인력과 소요시간 절감, 장비와 인력진입 불가지역에 대한 정보획득, 높은 공간해상도, 항공측량 대비 높은 경제성 등 다양한 장점의 드론을 이용한 하천지형 특성별 수리특성 분석방안이 필요하다. 본 연구에서는 성연천 하류부지역을 대상으로 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS) 측량 지형성과와 드론측량(Drone) 지형성과를 지상에 설치된 CHP(Check Point) 좌표 값을 확인하여 두 지형의 정확도를 비교하였으며 HEC-RAS 모형을 이용하여 빈도별 수리특성을 비교 산정하였다. 본 연구는 성연천 하류 480m구간을 선정하고 GNSS를 이용한 실측지형자료와 GCP(Ground Control Point)를 얻기 위해 정확도 검증을 실시하였으며 위성항법시스템(GNSS) 측량과 DRONE RGB측량의 CHP(Check Point) 오차를 비교하여 정확도를 검증하였다. 오차 값이 확인된 위성항법시스템(GNSS)을 이용하여 가상기준점을 선정하고 RTK 모바일스테이션을 설치하여 DRONE LIDAR측량을 통해 지형자료를 취득하였으며 얻어진 지형자료를 HEC-RAS를 통해 입력 후 성연천 하천기본계획에 제시되어진 조도계수와 빈도별 홍수위를 적용하여 연구구간 480m에 대해 100년 빈도의 결과 값을 비교 검토하였다. 100년 빈도 계획 홍수량 조건의 하상과 한계수위의 차에서 위성항법시스템(GNSS) 측량 지형자료를 기준으로 평균수위 측정오차는 드론 RGB 측량 지형자료 0.460m, 드론 LIDAR 측량 지형자료 0.260m의 결과를 얻었으며 동일 조건 흐름하의 평균유속에서 위성항법시스템(GNSS) 측량 지형자료를 기준으로 평균유속 측정오차는 드론 RGB 측량 지형자료 0.40m/s, 드론 LIDAR 측량 지형자료 0.36m/s의 결과를 얻었다. 통수 단면적의 비교 결과는 위성항법시스템(GNSS) 측량 지형자료를 기준으로 드론 RGB 측량 지형자료 전체 단면의 평균오차는 20.20m², 드론 LIDAR 측량 지형자료 전체 단면의 평균오차는 21.68²의 결과를 얻었으며 이상에서와 같이 홍수위와 평균유속, 통수 단면적의 측정오차 비교 결과를 종합할 때 통수 단면적 측정결과는 위성항법시스템(GNSS) 측량과 드론 RGB 측량의 차이가 적었으나 계획 홍수량 조건의 하상과 한계수위 차이와 동일조건 흐름하의 평균유속에서 위성항법시스템(GNSS) 측량과 드론 LIDAR 측량의 차이가 적은 것으로 나타났다. 그리고 통수용량(capacity)(m³) 비교에서는 위성항법시스템(GNSS) 측량을 기준으로 드론 RGB 측량은 약 7644m³, 드론 LIDAR 측량은 약 7547m³의 차이를 보여 드론 LIDAR를 이용한 결과가 가장 정확한 측정방법으로 추천할 수 있음을 확인하였다.