• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.790-794
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• 2006

도시화 면적이 증가하면 불투수 면적이 증가하고 그에 따라 도시 하천의 평상시 유출이 감소한다. 도시유역의 평상시 수량을 회복시키는 방법으로는 침투 증진시설(투수성 포장, 침투 트렌치, 침투 측구 등)의 설치, 하수의 고도처리 후 방류, 저수지에 의한 유황 개선, 지하철 용출수 활용 등이 있다. 우리나라의 경우에 일부 도시하천의 수량 감소가 심각한 상황에 이르고 있으며 이를 해결하고자 하는 노력이 최근에 나타나고 있다. 수량을 회복하려면 유량 평가를 위한 현장조사, 수량회복 계획, 재원의 반영, 수량회복 시설의 설치 및 관리의 순서로 단계별 사업이 수행되어야 한다. 계획 단계의 과업에서 필요한 사항은 여러 가지 수량 회복방법의 영향을 정량 평가하는 것이다. 이에 핵심이 되는 것은 수량 회복 요소를 포함하거나 추가한 수문순환평가 도구이다. 본 연구는 기존의 수문 모형을 수정하여 침투 트렌치 모의기능을 갖도록 하는 것과, 이를 가지고 침투 트렌치의 수량 회복 효과를 분석하는 것이다. 침투 트렌치를 모의하도록 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 수정하였으며, 수정된 SWMM으로 학의천 배수유역 중 특정 소유역을 대상으로 하여 시험수행을 실시하였다. 학의천 배수유역 중 9번 소유역을 대상으로 도시 연속유출모의를 수행하여 침투 트렌치의 효과를 분석하였다. 9번 소유역의 경우 산지가 거의 80 %이며, 불투수율과 현지여건, 도로상황을 고려할 때 길이 100 m 규격의 트렌치 약 $10{\sim}20$개 정도가 설치 가능한 것으로 검토되었다. 그러나 현실성을 감안하여 시범수행에서는 10개의 트렌치를 설치하여 그 효과를 분석하였다. 9번 소유역 145번 지점의 유황을 분석한 결과 저수량$(Q_{275})$은 $0.0177m^3/s$에서 $0.0190m^3/s$로, 갈수량$(Q_{355})$은 $0.0176m^3/s$에서 $0.0189m^3/s$로 약 7%가 증가하는 것으로 분석되었다. 결과로부터 침투 트렌치는 저수량 및 갈수량을 증가시키는 보조수단이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1711-1715
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• 2006

최근 급격한 도시화는 홍수량 증가 및 갈수 시 하천의 건천화 등 유역의 유출특성 변화를 가져왔다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하는 방안 중 하나인 투수성 포장의 유역 내 수문학적 효과를 분석하였다. 이를 위해 투수성 포장을 이용한 수리모형 실험 및 수치모형(SWMM)을 병행하여 수행하였다. 연구에 사용한 수치모형은 기존 도시유출 모형인 SWMM(Storm Water Management Model) 모형에 투수성 포장의 수문학적 효과를 고려할 수 있도록 수정된 모형이며, 수리모형 실험 결과를 토대로 수치모형의 중요 매개변수를 추정하였다. 또한 실험에 의해 관측된 지표 및 지하수 유출량과 수치모형에 의해 산출된 자료를 비교.분석하여 수정된 SWMM 모형의 유용성을 평가하였다. 강우강도가 65 mm/hr, 90 mm/hr, 95 mm/hr인 강우를 4시간씩 공급하는 경우에 대한 3가지 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형실험 결과 강우강도는 지표면 유출의 크기에 직접적인 영향을 미치고 있었으며 지하수 유출량은 강우강도 보다는 지하수위 조건에 더 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 수리모형 실험결과 및 수치모형 모의결과를 비교 분석한 결과, 토양 함수량 및 지하수위 변동 특성은 초기에서 정상상태로 전이되는 부분과 강우 정지 후 감소되는 부분에서 수리모형 실험과 다른 양상을 보였다. 지하수위는 실험 시 발생하는 공기층의 포집이 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었고, 함수량 변화에 있어서는 수치모형(SWMM)의 모의 결과가 과도하게 감소하는 특성을 보여 주고 있었다. 즉, 유출량의 특성은 비슷한 양상을 보이고 있으나 지하수위 변화 및 토양 내 함수량 변화 예측에 있어서는 그 정확도가 떨어지는 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구결과를 통하여 투수성 포장과 지하수에 관련된 매개변수의 집적과 분석결과는 현장기술 적용 시 매개변수의 유용한 선택과 도시유역의 물 순환 건전화 대안기술 적용에 효과적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.74-84
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• 2021

도시 개발로 인한 영향을 최소화하여 물 순환 체계를 개선하기 위해서는 적극적인 강우유출수 관리가 필수적이다. 최근에는 도시의 강우유출수 관리를 위한 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 합리적인 대안으로 주목받고 있다. Storm Water Management Model(SWMM)은 LID 모듈을 통해 다양한 GI(Green Infra) 시설에 대한 모의 기능을 제공하고 있어 도시 물순환 개선 사업에 적극 활용되고 있다. 그러나 SWMM을 이용하여 GI 시설을 모의하기 위해서는 복잡한 유역 설정과 GI 시설 배치에 많은 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 GI 시설의 핵심적인 수문 프로세스를 구현하면서도 상대적으로 간단하게 GI 시설의 성능을 평가할 수 있는 모형이 제안된다. 제안된 모형은 수문학적 추적을 기반으로 작동되므로 GI 시설의 침투, 저류, 증발산을 모두 반영할 수 있을 뿐만 아니라 GI 시설에 의한 도시 물순환 개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있다. 제안된 모형의 결과와 SWMM의 결과를 비교함으로써 제안된 모형의 적용성을 검증하였다. 더붙여서 SWMM의 투수성 포장 모의에서 발생되는 오류에 대한 논의가 포함된다.

• Environmental Engineering Research
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• 제22권4호
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• pp.393-400
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• 2017

One of the big problems facing municipalities is the management and control of urban flooding where urban drainage systems are under growing pressure due to increases in urbanization, population and changes in the climate. Urban flooding causes environmental and infrastructure damage, especially to roads, this damage increasing maintenance costs. The aim of the present study is to develop a decision support tool to identify the performance of storm networks to address future risks associated with climate change in the Middle East region and specifically, illegal sewer connections in the storm networks of Karbala city, Iraq. The storm water management model has been used to simulate Karbala's storm drainage network using continuous hourly rainfall intensity data from 2008 to 2016. The results indicate that the system is sufficient as designed before consideration of extra sewage due to an illegal sewer connection. Due to climate changes in recent years, rainfall intensity has increased reaching 33.54 mm/h, this change led to flooding in 47% of manholes. Illegal sewage will increase flooding in the storm system at this rainfall intensity from between 39% to 52%.

• 한국농공학회논문집
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• 제63권2호
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• pp.85-96
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• 2021

Irrigation return flow is defined as the excess of irrigation water that is not evapotranspirated by direct surface drainage, and which returns to an aquifer. It is important to quantitatively estimate the irrigation return flow of the water cycle in an agricultural watershed. However, the previous studies on irrigation return flow rates are limitations in quantifying the return flow rate by region. Therefore, simulating irrigation return flow by accounting for various water loss rates derived from agricultural practices is necessary while the hydrologic and hydraulic modeling of cultivated canal-irrigated watersheds. In this study, the irrigation return flow rate of agricultural water, especially for the entire agricultural watershed, was estimated using the SWMM (Storm Water Management Model) module from 2010 to 2019 for the Madun reservoir located in Anseong, Gyeonggi-do. The results of SWMM simulation and water balance analysis estimated irrigation return flow rate. The estimated average annual irrigation return flow ratio during the period from 2010 to 2019 was approximately 55.3% of the annual irrigation amounts of which 35.9% was rapid return flow and 19.4% was delayed return flow. Based on these results, the hydrologic and hydraulic modeling approach can provide a valuable approach for estimating the irrigation return flow under different hydrological and water management conditions.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.1-10
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• 2022

논으로 공급되는 관개용수는 필지에서의 증발산량 및 지하침투량과 용배수로를 통한 자연적 및 인위적인 배수량으로 소비된다. 관개 회귀수량은 관개를 통해 농경지에 공급된 수량 중에서 증발산에 의해 소비되지 않고 침투 또는 배수 등을 통해 하천으로 회귀되는 수량이다. 논 관개 회귀수량은 농업용수의 건전한 물순환 관리에 중요한 역할을 하며, 유역의 용수공급계획, 하천유황의 예측, 관개용수의 사용량 결정, 하천수질관리 및 농업유역의 수문모델링 등에 중요한 인자로 작용한다. 본 연구에서는 강원도 원주시 흥업저수지를 대상으로 단일 수원공 및 농업유역 단위의 회귀율을 추정하기 위하여 2017년부터 2020년까지 모니터링 및 EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model) 모델링을 수행하였다. 기상자료, 저수율, 관개수로 실측 유량자료를 입력하여 평야부의 관개수로 네트워크 모델 기반 SWMM 모델링을 수행하였으며, 용배수로별 공급량과 배수량을 산정하였다. 2020년 실측 저수율, 용배수로 유량 모니터링 데이터를 활용하여 SWMM 모델의 적용성을 검증하였으며, 평야부 수혜면적의 용배수로 네트워크를 구성하여 저수지로부터 공급된 관개량 중 배수로를 통해 하천으로 유입되는 신속회귀수량 및 회귀율을 추정하였다. 흥업저수지의 회귀수량 산정 결과 2017년부터 2020년까지의 연평균 신속회귀수량 및 회귀율은 각각 2,407,000 m³, 53.1%로 추정되었으며, 대상 저수지의 시점부 및 취입보 공급량, 수로부 배수량, 회귀수량 산정 결과를 활용하여 소규모 단일유역인 농촌유역의 물순환 특성 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.189-189
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• 2020

최근 도시 및 산업의 발달로 인해 투수면적 보다 불투수면적이 증가하고 있으며, 기후변화로 인하여 게릴라성 집중호우로는 도심지의 홍수피해가 많이 발생하고 있다. 이러한 홍수피해를 방어하기 위해 빗물펌프장 및 빗물저류조와 같은 구조적 대책을 수립하고 있다. 하지만 구조적 대책은 확장 및 증설하는데 많은 돈과 시간이 필요하다. 그러므로 가장 바람직한 피해 저감 대책은 구조적 대책 뿐만 아니라 비구조적 대책을 동시에 수립하는 것이다. 본 연구에서는 빗물펌프장의 최적 운영수위 산정을 위해 최적화 기법인 GA(Genetic Algorithm)을 적용하여 도시유역의 유출해석모형으로 가장 많이 쓰이는 SWMM(Storm Water Management Model)의 빗물펌프장 유역에 발생하는 각 시간별 펌프의 운영을 최적화였다. 목적함수는 펌프의 토출량 합을 최소화하였으며, 제약조건으로는 펌프의 효율을 극대화하기 위한 각 펌프가동 시간과 중단 시간의 수위를 고려하였다. 또한 대상유역의 실제 홍수가 발생한 기간의 실제 강우자료를 입력하여 분석하였다. 그 결과 펌프의 운영수위 결정에 있어 효과적인 결과를 나타낼 수 있었으며, 이를 활용하면, 펌프의 효율을 증가시키며 도시유역의 내수침수 저감 및 펌프의 운영적 관점에 있어 효과적인 운영을 하는데 도움이 되리라 판단한다.

• 한국물환경학회지
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• 제24권6호
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• pp.806-816
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• 2008

In recent years, increases in impervious areas with rapid urbanization and land use changes are causing numerous hydrologic and environmental problems. In this study Low Impact Development (LID) was applied to investigate changes in runoff and peak runoff with LID plans. SWMM 5.0 was used to simulate LID Integrated Management Practices (IMPs) at study area. The SWMM estimated total runoff volume with conventional land use planning is (82.3%, 46.44 mm), (99%, 73.16 mm) greater than total runoff before urbanization, while total runoff with LID is (11.1%, 46.44 mm), (49%, 73.16 mm) greater than those before urbanization. With the LID adoption in land use planning, pervious area increases by 49.8% compared with that from the conventional urban land use planning, resulting in (32.7%, 46.44 mm), (23.6%, 73.16 mm) decrease in total runoff, and (32.6%, 46.44 mm), (18.5%, 73.16 mm) decreases in peak rate runoff. The results obtained from this study indicate that peak rate runoff, time to peak, and total runoff can be reduced with the LID in urban land use planning because the LID secures pervious areas with various LID IMPs. The SWMM simulated result using design storm data and the US EPA suggested CN values for various LID IMPs implies that how environment-friendly urban land use planning with the LID adoption is important for sustainable development at urbanizing watershed.

• 융합보안논문지
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• 제20권1호
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• pp.33-40
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• 2020

하천 인근에 위치한 빗물펌프장은 유수지를 대상으로 적절한 규칙에 따라 펌프를 가동함으로써 도심지 및 농경지 침수 피해를 예방하는 기능을 수행한다. 현재 대부분의 빗물펌프장은 유수지의 수위를 기준으로 단순한 규칙 기반의 펌프운영 정책을 사용하고 있다. 최근 지구온난화로 인한 기후 변화가 예측하기 어려운 강우량의 변화를 발생시키고 있다. 따라서 단순한 펌프정책으로는 지구온난화로 인한 갑작스러운 유수지 변화에 적절하게 대처하기 어렵다. 본 논문은 강우량과 저수량, 유수지 수위 등의 정보를 이용해 시스템이 적정 유수지 수위을 유지할 수 있도록 펌프 가동을 선택할 수 있는 심층 강화학습 기반의 자동 빗물펌프 운용 방법을 제시한다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 강우-유출 모의 모델인 Storm Water Management Model(SWMM)을 이용해 모의실험을 수행하고 현장에서 사용되고 있는 기존 펌프 정책과 성능을 비교하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권2호
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• pp.126-135
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• 2015

도시지역의 소하천은 불투수 면적의 증가 및 우수관거의 발달로 인해 유역의 오염물질 및 강우 유출수의 유달률이 증가한 반면 비강우시에 현저하게 유량이 감소되어 하천환경에 심각한 문제를 나타내고 있다. 본 연구에서는 도시 하천의 유량과 수질 문제를 저감하기 위해 개발된 초기강우 저류 및 처리시설을 효율적으로 운영하기 위해 SWMM 도시유역모델 적용 결과와 자동모니터링 시스템을 이용하는 종합관리시스템을 개발하였다. 본 연구의 대상 지역인 관평천 유역의 대부분의 강우사상에서 오염물질은 초기 4시간의 강우 유출수에 집중되어 있는 것으로 관찰되었으며 이는 처리시설의 용량 결정에 있어 가장 중요한 인자로 작용한다. 본 시험 유역에서 유역모델인 SWMM을 이용하여 계산한 결과 처리시설에서 수용할 수 있는 초기우수 유출량은 약 6 mm의 누적강우량으로 산정되었으며 이는 대상지역에서 발생하는 대부분의 소규모 강우에 대해 처리가 가능하다는 것을 의미한다. 본 연구 결과는 강우-유출 모델과 연계한 초기우수 처리시설 운영을 위한 가이드라인을 제시하고 있으며, 하천 수질 모델과 연결할 경우 유입하천에 미치는 영향을 사전에 예측할 수 있으며, 유역의 조건과 연계하여 도시하천의 유역연계 종합 수질관리를 위한 중요한 자료를 제공할 수 있을 것이다.