• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2022

유효우량 산정을 위하여 국내에서 주로 사용되는 모형은 NRCS-CN(Natural Resources Conservation Service - curve number) 모형으로, 유역의 유출 능력을 나타내는 유출곡선지수(runoff curve number, CN)와 같은 NRCS-CN 모형의 매개변수들은 관측 강우-유출자료 또는 토양도, 토지피복지도 등을 이용하여 유역마다 결정된 값이 사용되고 있다. 그러나 유역의 CN값은 유역의 토양 상태와 같은 환경적 조건에 따라 달라질 수 있으며, 이를 반영하기 위하여 선행토양함수조건(antecedent moisture condition, AMC)을 이용하여 CN값을 조정하는 방법이 사용되고 있으나, AMC 조건에 따른 CN 값의 갑작스런 변화는 유출량의 극단적인 변화를 가져올 수 있다. NRCS-CN 모형과 더불어 강우 손실량 산정에 많이 사용되는 모형으로 Green-Ampt 모형이 있다. Green-Ampt 모형은 유역에서 발생하는 침투현상의 물리적 과정을 고려하는 모형이라는 장점이 있으나, 모형에 활용되는 다양한 물리적인 매개변수들을 산정하기 위해서는 유역에 대한 많은 조사가 선행되어야 한다. 또한 이렇게 산정된 매개변수들은 유역 내 토양이나 식생 조건 등에 따른 여러 불확실성을 내포하고 있어 실무적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는, 현재 사용되고 있는 강우손실 모형들의 매개변수를 추정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 본 연구에서 제시하는 방법은 인공지능(AI) 기술 중 하나인 딥러닝(deep-learning) 기법을 기반으로 하고 있으며, 딥러닝 모형으로는 장단기 메모리(Long Short-Term Memory, LSTM) 모형이 활용되었다. 딥러닝 모형의 입력 데이터는 유역에서의 강우특성이나 토양수분, 증발산, 식생 특성들을 나타내는 인자이며, 모의 결과는 유역에서 발생한 총 유출량으로 강우손실 모형들의 매개변수 값들은 이들을 활용하여 도출될 수 있다. 산정된 매개변수 값들을 강우손실 모형에 적용하여 실제 유역들에서의 유효우량 산정에 활용해보았으며, 동역학파 기반의 강우-유출 모형을 사용하여 유출을 예측해보았다. 예측된 유출수문곡선을 관측 자료와 비교 시 NSE=0.5 이상으로 산정되어 유출이 적절히 예측되었음을 확인했다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.377-384
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• 2011

강수량변화가 도시 및 해안지역의 지하수함양량에 미치는 영향을 파악하기 위하여 부산광역시 수영구를 포함하는 광역 지하수유역에 강수량자료를 변화시켜 지하수함양량을 산정하고 강수량증감에 따른 지하수함양량의 변화특성을 분석하였다. 그 결과, 강수량 증감에 따라 지하수함양량의 증감량은 차이가 있으나 강수량과 지하수함양량의 변화 양상은 동일한 경향을 나타내었다. 강수량의 변화에 대한 지하수함양률의 변화폭이 최근으로 올수록 적어지는 경향을 나타내었다. 또한 연도가 증가함에 따라 지하수함양률이 감소하는 추세를 나타내었다. 강수량 변화 시의 지하수함양량의 전체 평균 변화율은 강수량이 10 % 증가 시에는 2.23 %, 10 % 감소 시에는 2.20 %, 20 % 증가 시에는 4.39 %, 20 % 감소 시에는 4.36 %로 강수의 변화율에 비하여 지하수함양량은 적은 변화율을 보였다. 이들 결과로부터 강수량의 변화율에 비하여 지하수함양률의 변화가 크지 않음을 알 수 있었다. 따라서 도시지역에서 강수량이 변화할 시에는 지하수함양량의 변화율이 이에 미치지 못함으로 직접유출에 미치는 영향이 그 양만큼 커지게 되어 도시홍수의 발생가능성이 지속적으로 증가하게 됨을 알 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.28-38
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• 2019

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.

• 한국농공학회지
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• 제18권2호
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• pp.4116-4120
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• 1976

With the use of many rivers increased nearly to the capacity, the need for information concerning daily quantities of water and the total annual or seasonal runoff has became increased. A systematic record of the flow of a river is commonly made in terms of the mean daily discharge Since. a single observation of stage is converted into discharge by means of rating curve, it is essential that the stage discharge relations shall be accurately established. All rating curves have the looping effect due chiefly to channel storage and variation in surface slope. Loop rating curves are most characteristic on streams with somewhat flatter gradients and more constricted channels. The great majority of gauge readings are taken by unskilled observers once a day without any indication of whether the stage is rising or falling. Therefore, normal rating curves shall show one discharge for one gauge height, regardless of falling or rising stage. The above reasons call for the correction of the discharge measurements taken on either side of flood waves to the theoretical steady-state condition. The correction of the discharge measurement is to consider channel storage and variation in surface slope. (1) Channel storage As the surface elevation of a river rises, water is temporarily stored in the river channel. There fore, the actual discharge at the control section can be attained by substracting the rate of change of storage from the measured discharge. (2) Variation in surface slope From the Manning equation, the steady state discharge Q in a channel of given roughness and cross-section, is given as {{{{Q PROPTO SQRT { 1} }}}} When the slope is not equal, the actual discharge will be {{{{ { Q}_{r CDOT f } PROPTO SQRT { 1 +- TRIANGLE I} CDOT TRIANGLE I }}}} may be expressed in the form of {{{{ TRIANGLE I= { dh/dt} over {c } }}}} and the celerity is approximately equal to 1.3 times the mean watrr velocity. Therefore, The steady-state discharge can be estimated from the following equation. {{{{Q= { { Q}_{r CDOT f } } over { SQRT { (1 +- { A CDOT dh/dt} over {1.3 { Q}_{r CDOT f }I } )} } }}}} If a sufficient number of observations are available, an alternative procedure can be applied. A rating curve may be drawn as a median line through the uncorrected values. The values of {{{{ { 1} over {cI } }}}} can be yielded from the measured quantities of Qr$.$f and dh/dt by use of Eq. (7) and (8). From the 1/cI v. stage relationship, new vlues of 1/cI are obtained and inserted in Eq. (7) and (8) to yield the steady-state discharge Q. The new values of Q are then plotted against stage as the corrected steadystate curve.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.897-913
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• 2004

지금까지 국내에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 수질관리를 시행하여 부분적으로 밖에 효과를 얻지 못하였다. 따라서 오염원에 대한 최적관리를 위해서는 유역의 토지특성 및 토양 형태에 따른 비점오염원에 대한 관리가 매우 중요하다. 본 연구에서는 유역의 특성별로 발생하는 오염원을 산정하기 위해 분포형 모형을 적용하였으며, 상세한 유역특성 자료를 구축하기 위해 GIS 기법을 응용하였다. 본 연구에서는 분포형 수질관리모형으로 연속 강우 사상에 대해 유역에서 발생하는 유출량 및 첨두유량, 유사량, 비점오염 부하량 등을 산정할 수 있는 AnnAGNPS 모형을 적용하였고, 모형내의 부모듈을 이용하여 입력자료를 생성 및 가공하여 적용하였다. 대상유역은 팔당호 유역권에 포함되는 복하천 유역을 선정하였으며, 1999년과 2000년 호우기의 각각 2개의 강우 사상을 적용하였다. 우선 강우시 유역에서 발생하는 유출량을 모의하고, 이를 복하교 지점의 실측유량자료와 비교, 보정하여 모형의 입력 매개변수를 조정하였으며, 이후 토사발생량과 오염부하량을 모의하였다 토사발생량의 경우는 실측값이 미비하여 비교분석은 못하였으나, 오염부하량의 경우 환경부에서 측정한 수질농도 자료를 이용하여 비교, 분석값을 제시하였다.

• 한국습지학회지
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• 제17권2호
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• pp.146-154
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• 2015

국내의 철도 산업은 친환경적 지속가능한 교통으로 많은 관심을 받으며 지속적인 산업발전을 이루어왔다. 하지만 철도운영 시 발생하는 중금속 오염물질에 대한 처리 및 예방이 미흡하다. 철도 운영 시에 발생하는 중금속은 강우 시 강우유출수와 함께 흘러나온다. 특히 철도 교량의 경우 강우 시 중금속이 강우 유출수와 함께 수계로 직접 유입되어 하천 및 호소 등 오염의 원인으로 작용한다. 이러한 중금속 유출을 예방하기 위해선 철도 노반 재료의 흡착능이 중요하다. 본 연구에서는 기존에 철도 노반의 주 재료로 사용되는 자갈과 고로슬래그의 흡착능에 대하여 분석하였으며, Freundlich와 Langmuir 등온흡착식을 이용하여 고로슬래그의 흡착 특성에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 고로슬래그의 흡착양이 Cd와 Cu는 초기에 자갈보다 높게 나타났고, Pb와 Zn은 자갈의 흡착양이 높게 나타났다. 하지만 시간이 지남에 따라 고로슬래그의 흡착양이 기존에 철도 노반 재료로 쓰이는 자갈에 비하여 높게 나타났다. 흡착 특성은 Freundlich 등온흡착식에 비하여 Langmuir 등온흡착식에서 중금속의 결정계수가 더 높은 것으로 분석되었다. 또한 모델링을 이용하여 철도 노반 재료로서의 안전성을 평가하였다. 또한 모델링을 통해 기존 노반재료와의 안전성 비교 분석을 실시하였다. 그 결과 기존 노반재료인 자갈에 비하여 변형율이 약 10%정도 낮은 것으로 나타났다. 이는 중금속의 수계 유출을 예방 및 안전성 확보 측면에서 철도 노반 재료로 고로슬래그를 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.21-32
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• 2023

산림지역은 세류간침식이 지배적인 반면, 지표 교란지역은 세류의 발달과 확장에 의한 침식이 두드러지게 증가한다. 본 연구는 급경사에서 세류 발달과 미세지형 변화의 특성을 파악하고자 강우와 유입수 모의에 따른 토양침식 실험을 수행한 것이다. 세류의 단면과 체적, 세류밀도, 세류차수, 세류예도와 같은 미세지형의 특성인자들은 사면의 경사와 위치(상부 또는 하부)에 따른 분석이 이루어졌다. 강우모의에 의해 동시다발적으로 절개된 세류들의 두부침식은 빠른 속도로 상류로 이동하였고, 무작위으로 발달한 세류들은 서로 연결되면서 깊고 넓게 확장하였다. 세류가 하류방향으로 진화함에 따라 횡단면적은 점차적으로 증가하였다. 세류 체적은 유출토사 체적의 약 78 %를 차지하여, 세류침식이 세류간침식보다 토사유출량 기여도가 큼을 확인하였다. 경사가 증가함에 따라 세류차수의 증가는 둔화되지만, 세류의 총길이와 밀도는 전반적으로 증가하였다. 경사 15°에서 20°로 증가하면서 세류의 측벽확장보다 하상절개가 상대적으로 커지면서 세류예도가 1.6배로 증가하였다. 하사면의 유출계수는 상사면보다 12.3 % 적었으며, 이는 세류 확장에 의한 형상 변화와 심토의 노출이 침투를 증가시켰던 것으로 평가된다. 세류가 수반된 토사유출은 경사가 급할수록 전반적으로 증가하지만, 세류진화 과정에서 국부적인 합류와 확장으로 강화된 세류의 수리학적 유속에 직접적인 영향을 받았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.567-577
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• 2015

기후변화와 토지이용변화는 유역의 수문순환의 변화를 초래하여 가용수자원의 변화를 야기 시킨다. 본 연구에서는 안성천 ($371.1km^2$) 유역을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 미래기후변화와 토지이용변화가 유출특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 미래 기후자료는 IPCC 제 5차 기후변화 평가보고서에서 생산된 RCP (Representative Concentration Pathway, 대표농도경로)기반의 기후변화 시나리오 중 기상청에서 제공한 RCP 4.5와 8.5 시나리오(한반도 영역; 12.5km)를 이용하였다. 기준 년과 비교한 결과 RCP 8.5의 2080s (2060-2099)에서 평균온도가 $4.2^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우량은 최고 21.2% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용변화 추세는 CLUE-s (Conservation of Land Use and its Effects at Small regional extent)모형을 이용하여 예측되었고, 도시 면적 증가에 따른 3가지 시나리오(Linear, Exponential, Logarithmic)를 적용한 안성천 유역의 미래(2040s, 2080s) 토지이용도를 구축하였다. 각각의 시나리오에서 도시면적 비율은 2100년에 9.4%, 20.7%, 35%로 예측되었다. 기후변화만을 고려하였을 때 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5의 2080s에서 최고 20.6%, RCP 4.5의 2080s에서 최고 25.7% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 토지이용변화만을 고려한 경우 증발산량과 총 유출량은 최고 3.7%, 2.9% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용과 기후변화 시나리오를 모두 적용한 경우 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5 2080s의 Linear 토지이용변화 시나리오에서 최고 19.2% 증가하였으며, RCP 4.5 2080s의 Exponential 토지이용변화 시나리오에서 최고 36.1%증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따른 수자원을 정량적으로 파악할 수 있을 것으로 기대된다.