• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권spc1호
• /
• pp.1183-1193
• /
• 2021

Low flow는 하천수의 공급관리 및 계획, 관개용수 등 다양한 분야에 영향을 미친다. 이러한 유황곡선을 산정하기 위해서는 30년 이상의 충분한 기간의 유량자료의 확보가 필수적이다. 하지만 국가하천 단위 이하의 하천의 경우 장기간의 유량자료가 없거나 중간에 일정기간 동안 결측된 관측소가 있어 하천별 유황 곡선을 산정하기에 한계가 있다. 이에 과거에는 미계측 유역의 유황을 예측하기 위해 다중회귀분석(Multiple Regression Analysis), ARIMA 모형 등 통계학적 기반의 기법들을 사용하였지만, 최근에는 머신러닝, 딥러닝 모형의 수요가 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 최신 패러다임에 맞는 머신러닝 기법인 DNN기법을 제시한다. DNN기법은 ANN기법의 단점인 학습과정에서 최적 매개변수 값을 찾기 어렵고, 학습시간이 느린 단점을 보완한 방법이다. 따라서 본연구에서는 DNN 모형을 이용하여 미계측 유역에 적용 가능한 유황곡선을 산정하고자 한다. 먼저, 유황곡선에 영향을 미치는 인자들을 수집하고 인자들 간의 다중공선성 분석을 통해 통계적으로 유의한 변수를 선정하여, 머신러닝 모형에 입력자료를 구축하였다. 통계적 검증을 통해 머신러닝 기법의 효용성을 검토하였다.

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

• 환경영향평가
• /
• 제24권1호
• /
• pp.16-34
• /
• 2015

불투수면(IC)이란 빗물 등의 강수가 토양 속으로 침투할 수 없는 포장 지역이라 정의할 수 있으며, 일반적으로 도시화 과정에서 형성되는 불투수면은 주로 도로(Drive way), 인도(Sidewalk), 주차장(Parking lot), 건물의 지붕(Roof) 등의 형태로 나타난다. 불투수면의 증가는 유출계수를 증가시켜 강수의 침투량 및 지하수 수위를 감소시킨다. 이로 인해 홍수기에 직접 유출량과 홍수피해를 증가시키고, 갈수기에는 하천의 건천화를 유발하여 수생태계를 악화시킨다. 미국 환경부에서는 불투수면을 저감하기 위한 주요정책으로 LID(Low Impact Development) 또는 GI(Green Infrastructure)의 도입을 제시하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 강우-유출 및 수질 해석을 위해 SWMM모형을 구축하고, 도시 유역의 대표적인 토지이용 유형에서 불투수면 영향 저감을 위한 다양한 LID 기법을 적용하고 그 효과를 평가하였다. 모형의 보정기간은 2009년 7월 17일, 검정기간은 2009년 8월 11일이며, 강우유출발생시 측정한 실측 데이터를 사용하여 검 보정을 하였다. 아파트, 학교, 도로, 공원 등으로 구성된 복합용지에 투수성 포장(Pervious cover)과 옥상녹화(Green roof)기법을 단계별로 적용하고 유출량 및 오염부하 저감에 미치는 영향을 모의한 결과, 유역 내 불투수면이 투수면으로 전환되는 비율이 증가함에 따라 강우시 발생하는 유출량과 오염물질 부하량의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히, 건물 옥상 녹화 및 주차장과 도로에 투수성 포장을 적용한 경우, 총 유출량은 15~61 %의 저감효과를 보였으며, 오염부하량에 대해서는 TSS 22~72 %, BOD 23~71 %, COD 22~71 %, TN 15~79 %, TP 9~64 %의 저감효율을 나타냈다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제57권6호
• /
• pp.421-435
• /
• 2024

2023년 4월에 양강지풍의 영향으로 영동지역에 위치한 강릉에 산불이 발생하였다. 본 연구에서는 강릉 WUI (Wlidland-Urban Interface) 산불 소유역을 대상으로 식생회복에 따른 침식률을 평가하고자, GIS 기반의 RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)와 SEMMA (Soil Erosion Model for Mountain Areas)를 이용하였다. WUI 화재 소유역은 고도의 범위가 10-30m로 낮으며, 사면의 평균경사는 10.0±7.4°로 준경사면 (general slope)에 해당한다. 토성은 유기물 함량이 높고, 토심이 깊은 양질사토(loamy sand) 이었다. 산불 이후 구곡부(gully)에서 초본층이 왕성하게 재생함에 따라, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)가 최대 0.55에 이르렀다. 침식률 모의 결과 RUSLE은 0.07-94.9 t/ha/storm의 범위이었고, SEMMA는 0.24-83.6 t/ha/storm의 범위를 보였다. RUSLE는 SEMMA보다 평균침식률을 1.19-1.48배 과다 예측하였다. 소나무 화재목이 분포하고, 경사가 급한 중부사면에서 침식률이 크며, 초본층의 회복이 빠른 구곡아래 와지(hollow)에서 상대적으로 낮은 침식률을 보였다. SEMMA는 화재 사면의 NDVI가 0.25(Ic=0.35) 이하인 특정 식생피복에서 급격히 증가하는 침식민감도를 보였다. 유기물 함량이 높고 자연 식생의 회복이 빠른 준경사면은 급경사면에 비해 침식률이 상대적으로 작았다. WUI 산불 지역은 집중호우에 의한 토사재해로 후속적인 물·인적 피해가 예상됨에 따라, 본 연구 결과는 화재 이후 응급대처의 시행을 위한 목표 관리 및 의사 결정의 기초자료로 활용될 것이다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.40-51
• /
• 2014

본 연구의 목적은 건물의 유무에 따른 도시지역의 침수특성을 이중배수체계기반의 2차원 침수 해석모형을 이용하여 각각 해석하고 해석 결과의 차이를 비교하는데 있다. 이를 위해 LiDAR 측량 기반 $1m{\times}1m$ 해상도의 표고모델과 표고모델 위에 건물의 외벽을 따라 지표수 유입을 억제하는 격자를 생성한 표고모델의 2가지 지형자료를 구축하였고, 2가지 지형조건을 2차원 침수해석모형의 입력 자료로 활용하기 위해 $10m{\times}10m$ 해상도로 re-sampling 하였다. 분석 결과, CCTV 영상에 의한 실측 침수심 자료와 모의값을 비교한 결과, 건물을 고려하지 않은 지형자료를 사용한 경우 침수심이 과소 산출되었으나, 건물을 고려한 경우에는 실측값과 근사하게 모의되었다. 침수심의 차이는 침수 가능 면적의 변화에 따라 침수체적이 변하게 되므로, 지표면으로 유출되는 수문량이 절대량으로 고정된다면 침수 가능영역이 큰 지형자료를 사용한 경우 침수심이 낮아지기 때문인 것으로 판단된다. 한편 침수흔적도와 비교한 침수면적은 두 지형자료 모두 큰 차이를 보이지 않았으나 근사하게 건물을 고려한 경우의 일치도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 침수면적과 침수심의 두 가지를 종합적으로 고려한다면, 이중배수체계기반의 2차원 침수해석모형을 활용하여 도시유역의 침수해석을 수행하는 경우, 건물을 고려한 지형자료를 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국습지학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.307-316
• /
• 2021

도시개발의 지나친 진행에 따라 불투수면의 증가로 인해 유출이 증가되어 도시 홍수에 대한 우려가 증가되고 있으며, 도시 유역의 물순환을 개발 이전과 같은 상태로 되돌리고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이를 위한 노력으로 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 기술이 저류, 침투, 증발산과 같은 기작을 통해 도시개발 전후의 수문 현상을 모사하기 위해 주목받기 시작했으며, LID를 실제 유역에 도입할 수 있는 기법에 대한 연구가 국·내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도시 소유역에 강우-유출 수문모형인 SWMM의 모의를 통해 LID를 적용하여 목표로 유출량 저감 효과를 시나리오 별로 분석 및 평가하였다. SWMM-LID 모형을 가산1빗물펌프장 유역을 대상으로 구축하였으며 옥상녹화와 투수성 블록 포장 기법을 기법별 정성평가를 통해 유역에 적용할 LID 기법으로 선정하였다. SWMM내에서 저류 및 침투를 통한 총 유출량 감소 효과를 위해 설정되어야 하는 각 인자들을 설계 하였으며, 6가지 시나리오를 선정하여 모의한 결과, 투수성 포장에 의한 저감 효과가 옥상녹화에 의한 저감 효과보다 더 크게 나타났다. 향후 유역의 특성에 맞는 LID 시설의 설계가 필요하며, 특히 서로 영향을 미치는 하천이나 지하수위 등 도시 수자원 요소들은 전체 시스템에서 고려할 수 있도록 고려되어야 한다.

• 한국습지학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.585-593
• /
• 2013

본 연구는 강우 시 지표수의 관거 내 재유입을 고려할 수 있는 이중배수체계 모형을 활용하여 청주시의 설계 강우량에 따른 도시 유역의 침수를 모의하고 설계 강우량의 재현기간 변화에 따라 달라지는 침수특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 청주시의 LiDAR 데이터로부터 $1m{\times}1m$ 해상도의 지표고도모델을 구축하여 입력 자료로 활용하였으며, 재현기간별 설계 강우량을 수문 입력 자료로 활용하였다. 분석 결과, 재현기간이 증가함에 따라 홍수량은 선형적인 증가를 보이지만, 침수면적은 재현기간 30년 이후 증가율이 완화되는 것으로 나타났으며, 평균 침수심의 경우 재현기간 30년 설계 강우량과 재현기간 200년 빈도 설계 강우량을 사용한 경우에 큰 폭의 증가가 발생했다. 한편 대상지역 내 주요 지점에 대한 통수부족량 산출 결과, 재현기간 10년의 설계 강우량을 활용한 경우에는 모두 통수 부족이 발생하지 않았으나 그 이상의 설계 강우량부터 통수부족이 발생하였다. 대상 지역 전체에 대한 통수 부족량 산출 결과, 재현기간 10년 이상의 설계 강우량부터 통수 부족량이 큰 폭으로 증가하나 설계 강우량의 재현기간이 50년을 넘어가면 통수 부족량의 증가율이 둔화되는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.161-169
• /
• 2009

도시 지역의 강우-유출 과정은 자연유역과 비교하여 보다 복잡한 형태를 지니고 있다. 도심의 확장과 개발로 인해 유역의 특성들이 변화하고, 이로 인해 유출 모형의 적용 또한 어렵다. 본 연구에서는 전주의 대표적인 도시하천인 조경천 유역을 대상으로 도시화의 진행에 따른 수문환경의 변화와 강우-유출 형태의 변화를 분석하였다. 도시화 정도에 따라 도시화가 진행되기 전인 자연유역기(1924), 전북대학교 조성기(1963), 주거단지 조성기(1986), 도시화 완료기(1995)로 단계를 구분하고, 각 단계별 유역특성자료와 불투수면적 등의 입력자료를 기반으로 SWMM 모형을 이용하여 유출을 분석하였다. 단계별 배수계통도에 의하면, 유로연장, 조도계수, 지표면 저류계수는 감소하였고, 토지이용 상태는 투수면적이 97.7%에서 42%로 감소하였고, 불투수 면적은 0.6%에서 34.0%로 증가하였다. 도달시간은 90분에서 37분으로 감소하였고, 첨두유량은 $4.37m^3/s$에서 $111.13m^3/s$로 증가 하였으며, 유출률은 0.8%에서 68%로 증가하였다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.311-321
• /
• 2009

Long-Term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) was modified to improve runoff and pollutant load prediction for Korean watersheds with changes in land use classification and event mean concentration produced from observed data in Korea. The L-THIA model was linked with SCE-UA, which is one of the global optimization techniques, to automatically calibrate direct runoff. Modified L-THIA model was applied to Gumho River Basins to analyze spatial distribution of nonpoint source pollution. The results of model calibration during 1991~2000 and validation during 1981~1990 for direct runoff represented high model efficiency of 0.76 for calibration and 0.86 for validation. As a results of spatial analysis of nonpoint source pollution, the BOD was mainly loaded from urban area but SS, TN, and TP from agricultural area which is mainly located along the stream. Modified L-THIA model improve its accuracy with minimum imput data and application efforts. From this study, we can find out the L-THIA model is very useful tool to predict direct runoff and pollutant loads from the watershed and spatial analysis of nonpoint source pollution.

• 생태와환경
• /
• 제43권3호
• /
• pp.428-436
• /
• 2010

본 연구는 태화강 수계 14개 지점을 선정하고, 2009년 5월과 9월 2차례 조사를 실시하여 이 화학적 수질, 물리적 서식지 분석을 통하여 어류 분포특성 및 생태 건강도를 진단하였다. 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI)모델 분석은 국내 하천의 특성에 맞게 수정 보완하여 8개 다변수 메트릭 모델을 이용하였고, 물리적 서식지 평가 지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)분석은 11개의 다변수 메트릭 모델을 적용하였다. 이 화학적 수질 분석은 태화강 수계의 환경부 수질 측정망 자료 중 2000년부터 2009년까지 10년간의 자료를 이용하여 분석하였다. 태화강의 지난 10년간 평균 BOD 값은 $1.7\;mg\;L^{-1}$로서 Ib(좋음) 등급을 보였고, $0.1{\sim}31.8\;mg\;L^{-1}$의 넓은 변이폭을 보였다. COD 값은 $3.6\;mg\;L^{-1}$로서 역시 큰 변이를 보였고($0.4{\sim}33\;mg\;L^{-1}$) TN의 평균값은 $2.8\;mg\;L^{-1}$ (범위: $0.1{\sim}14.8\;mg\;L^{-1}$)로 나타났으며, TP의 평균값은 $96.8\;{\mu}g\;L^{-1}$ (범위: $0{\sim}1675\;{\mu}g\;L^{-1}$)로 나타났다. 태화강의 물리적 서식지 평가 지수 값은 67.5로 "보통상태"(C)에서 164.5 "양호상태"(B)의 분포를 보이는 것으로 나타났다. 본류의 QHEI 값은 T9 지점 이후 하류로 갈수록 울산시의 영향으로 감소하는 것으로 나타났다. 태화강의 1, 2차 조사 결과 평균 26.1(n=14)로 "양호상태"(B)로 나타났다. 태화강 수계의 본류는 울산 시내를 관통하면서 점오염원 및 비점오염원의 영향을 받아 하류로 갈수록 건강성이 악화되는 경향을 보였다. 태화강 수계의 IBI, QHEI, 이 화학적 수질을 살펴보면 서식지질과 수질의 악화로 본류는 하류로 갈수록 건강성 이 감소하는 것으로 나타났다.