• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.537-548
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• 2013

본 연구에서는 2006년 홍수시 충주댐 운영에 따른 댐 상 하류의 홍수위 상승영향을 정량적으로 분석하기 위하여 팔당댐 상류의 한강 본류에 위치한 충주댐을 기준으로 상류구간과 하류구간으로 구분하고, 1995년부터 2008년까지의 홍수사상을 대상으로 모형을 검보정함으로써 수리학적 모형을 구축하였다. 구축된 모형을 이용하여 충주댐의 유무를 가정하여 충주댐의 홍수조절효과를 검토하고, 방류량의 변화에 따른 상 하류 주요지점의 수위 상승영향을 정량적으로 분석하였다. 분석결과, 2006년 홍수시 충주댐의 운영이 비교적 적절하게 수행되었음을 확인하였으나, 충주댐의 홍수조절효과는 댐 하류구간에 집중되어 있어 댐 상류 홍수피해 저감을 위한 제도적 보완이 필요한 것으로 분석되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존 댐 배수구간 상류 하천의 기점수위 결정방법의 한계를 검토하였으며, 댐 배수구간과 상류 하천의 계획홍수량 불연속을 반영할 수 있는 기점수위 결정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 댐 상류하천의 홍수피해 저감을 위한 설계 및 홍수피해 발생시 피해원인 분석에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권9호
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• pp.695-710
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• 2011

국내 주요 3대 하천인 한강, 낙동강, 금강에 대하여 하상재료의 입도분포를 이용하는 방법과 수치모형을 이용하는 방법으로 조도계수를 연구하였고, 기존의 하천정비기본계획에서 제시하고 있는 조도계수와 비교 검토하였다. 일반적으로 하천의 흐름을 해석할 때 수리학적 모형을 주로 이용하고 있으며, 특히 1차원 홍수위 계산을 위해 HEC-2, HEC-RAS, FLDWAV 모형 등을 이용하고 있다. 이들 수치모형을 이용하여 정확한 홍수위를 계산하기 위해서는 정확한 지형자료와 상 하류 경계조건 그리고 해석하고자 하는 하천 구간에 대응하는 최적의 조도계수가 필요하다. 이들 중 지형자료와 상 하류 경계조건은 비교적 손쉽게 정확한 자료의 확보가 가능하나, 조도계수의 경우 실무에서 일반적으로 사용하고 있는 값은 해석하고자 하는 위치와 유량에 관계없이 기존 문헌에 제시된 일정한 값을 적용하거나, 합리성이 결여된 방법으로 추정한 값을 사용하는 등 그 정확성 및 객관성에서 문제점이 있을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 국내 3대 하천에 대하여 다양한 유량구간과 위치에 대응하는 최적화된 조도계수를 산정하고 비교 검토하였다. 본 연구에서 제안된 결과는 수리학적 모형을 이용하여 홍수추적을 수행하는데 있어 중요한 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.331-340
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• 2000

본 연구의 목적은 하천에서의 실시간 범람위험도 해석을 위해서 DAMBRK 모형과 Kalman filter를 연계한 수치모형을 개발하는데 있다. 본 모형은 1차원 동역학 방정식의 비선형 유한차분 근사해인 음해법을 기본으로 하고 있다. 추계학적 추정법으로서 최적의 갱신 예측치를 얻기 위해 확장된 Kalman filter 기법을 사용하였다. 이 과정은 확정론적 모형에 의한 예측치를 Kalman filter gain factor에 의해 보정된 실시간 관측치와 조합함으로써 수행되었다. 홍수범람위험도는 하도단면의 기하형상과 Manning 조도계수의 변동성을 고려하여 Monte Carlo 모의를 적용하여 예측되었다. 본 모형은 1990년 9월과 1995년 8월의 남한강 홍수에 적용하여 검증하였다. Kalman filter에 의한 해석은 이 기간 동안에 확정론적 해석결과와 비교하여 실측자료와 잘 일치되는 양상이 나타났으며, 이에 따라 제방의 월류위험도를 모의된 홍수위와 제방고를 비교함으로써 얻을 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제21권6호
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• pp.682-686
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• 2005

Recently some urban areas have been flooded due to heavy storm rainfalls. Though major causes of these floodings may be attributed to localized heavy rainfalls, other factors are related to urban flooding including deficiency of storm sewer network capacity, change of surface runoff due to covered open channels, and operational problems of storm drainage pump stations. In this study, hydrologic and hydraulic analysis of Sutak basin in Guri city were carried out to evaluate flooding problems occurred during the heavy storm in July, 2001. ArcView, a world most widely used GIS tool, was used to extract required data for the hydrologic analysis including basin characteristics data, concentration times, channel routing data, land use data, soil distribution data and SCS runoff curve number generation from digital maps. HEC-HMS, a GIS-based runoff simulation model, was successfully used to simulate the flood inflow hydrograph to Sutak pumping station.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.381-387
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• 2013

홍수위험지도를 작성하기 위하여 수치모형을 이용한 잠재적 피해 대상 지역 파악이 선행되어야 한다. 댐 붕괴로 인하여 빚어지는 홍수위험지도 작성에서도 시나리오 별로 댐 붕괴를 모의하기 위한 댐 붕괴 수치 모의가 필요하다. 댐 붕괴 시 첨두 유량은 결정 인자인 댐 붕괴(breach)나 저수지의 수량과 댐 붕괴 형성 및 진행에 민감하므로 이런 요소를 포함하는 물리적 모형이 필요하다. 댐 붕괴 메커니즘과 수리학적 현상이 모든 댐 붕괴에 같다고 가정하고 하나의 물리적 댐 붕괴 수치 모형을 구축하였다. 댐 붕괴지점에서 수문곡선을 추정하는데 초점을 두어 댐 하류의 하도 추적 시 상류부의 경계조건 역할을 하도록 하는 것이며, 연구에서 하류부의 하도 추적은 다루지 않았다. 물리적 모형은 댐 붕괴 형성과정에 필요한 역할과 댐 붕괴를 통한 흐름의 수리학적 설명을 담고 있다. 2008년 중국의 장지산(Tangjishan) 댐 붕괴 시 관측된 현장 자료를 이용하여 모형의 수행능력을 검정하였다. 모의 결과는 만족할만한 수준의 정확도를 가지는 것으로 나타났으며 결정계수는 0.974, NSC는 0.94, RMSE는 $610m^3/sec$ 정도로 나타났다. 이로 미루어보아 연구에서 구축된 댐 붕괴 모형은 실제 댐 붕괴 관측 자료를 현실적으로 잘 재현해내는 것으로 확인되었으며, 댐 붕괴로 인한 홍수위험지도 구축 시 상류부 경계조건으로서 활용성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.269-278
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• 2004

본 연구에서는 절대적인 안전성이 요구되는 댐의 홍수방어능력을 확보하기 위해서 나팔형 여수로를 가진 기존댐에 대한 수리 수문학적 안전성을 평가하였다. 검토결과 현재의 설계홍수량인 520cms(EL. 170.30m)에 대해서는 홍수소통과 연직관의 부압발생의 문제가 없는 것으로 나타났으나, 오리피스 흐름으로 변환되는 EL. 170.70m를 초과하는 방류에는 한계가 있는 것으로 나타났으며, 웨어의 정점 부근에서 부압발생의 가능성이 있는 것으로 판단된다. 여유고를 고려한 댐최고수위는 EL. 170.5m를 넘지 않아야 하는데, 금번 저수지 홍수추적 결과 댐최고수위 EL. 172.46m로 약 2m 상회하는 것으로 나타나 이에 대한 근본적인 대책이 필요하다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3B호
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• pp.169-174
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• 2012

경인 아라천의 원활한 홍수기 운영 관리를 위하여 미계측 굴포천유역과 아라천이 연계된 홍수모형의 적용성을 검토하였다. 굴포천 유역은 수위, 유량 등 기본적인 수문자료가 부족하여 홍수량을 모의할 경우, 적용하는 모형 종류에 관계없이 신뢰성 있는 매개변수의 추정과 검증이 주요한 문제로서 제기된다. 본 연구에서는 신뢰성 있는 홍수량 모의를 위하여 HEC-HMS을 기반으로 굴포천과 아라천이 연계된 유출모의체계를 구성하고 다양한 경험식을 이용하여 추정된 주요 매개변수의 타당성을 검토하였다. 또한 아라천에 구축되어 있는 HEC-RAS와 연계하여 수위가 관측되는 귤현보지점에서 HEC-HMS의 모의홍수량과 비교하여 모형의 신뢰성을 확인하였다. 이를 근거로 2010년 관측된 수위-유량관계를 분석하여 2011년 사상에 적용 후 그 타당성을 고찰하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권12호
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• pp.827-836
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• 2017

하도홍수추적 방법에서 많이 사용되고 있는 Muskingum 방법의 가장 중요한 매개변수는 저류상수와 가중인자이다. Muskingum 방법은 상류유입지점에서 하류 유출지점까지 측방유입량이 고려되지 않지만, 실제 유역에는 강우로 인하여 측방유입유량이 발생한다. 이로 인해 상하류 실측자료를 이용하여 저류상수 및 가중인자를 산정하는 것이 매우 어려운 상황이다. 이에 본 연구는 HEC-RAS 1차원 부정류 해석모형을 이용한 수리학적 홍수추적을 통해 측방유입유량이 제외된 상태에서의 하도에서 전파되는 유량을 산정하였고, 이를 이용하여 저류상수 및 가중인자를 산정하는 방법을 제시하였다. 이와 함께 저류상수가 유하시간과 관계있음을 감안하여 국내 하천기본계획 수립 시 사용되는 유하시간 경험 공식들을 저류상수로 적용한 결과를 비교 분석하였다. 마지막으로 유량이 고려된 유하시간 산정 식을 개발하고, 유입량의 변화에 맞춰 유하시간을 업데이트하여 모의를 수행하는 방법을 제시하였다. 유량을 고려한 유하시간을 저류상수로 적용한 경우, 유량의 상승 및 하강 과정, 첨두 유량, 그리고 첨두 시간에 대해서 잘 모의하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3B호
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• pp.261-270
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• 2008

최근 진행된 정밀 수치해석 기법의 비약적인 발전에도 불구하고 SPH 등과 같은 고급수치기법의 수자원 분야에서의 활용은 그리 활발해 보이지 않는다. 대규모 수계를 대상으로 한 flood routing의 경우 비선형 천수방정식으로 대표되는 depth averaged approach가 효과적이나 정밀한 범람고 예단에는 오류가 야기될 수 있다. 본 고에서는 SPH 수치해석 기법의 수자원 분야로의 적용가능성을 모색하기 위해 비교적 수리모형실험자료가 풍부한 제체붕괴로 인한 수리현상을 수치모의하였다 (Martin과 Moyce, 1952). 보다 완벽한 검증을 위해 수로에 장애물이 거치된 경우 (Koshizuka 등, 1995), 수문의 갑작스런 개방으로 인한 수로에서의 수리현상 (Janosi 등, 2004) 등 점진적으로 난이도를 높여 수치모의를 수행하였다. 동수역학 모형 방정식으로는 Navier-Stokes 방정식, 동수역학의 수치적 적분에는 Smoothed Particle Hydrodynamics 기법을 채택하였다. 모의 결과 본 고에서의 수치모의가 기존에 선호되던 VOF, MAC의 수치 기법에 비해 우월한 결과를 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.91-103
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• 2001

본 연구에서는 지표면유출과 하천유출의 실시간 연계를 통하여 하천 각 구간에서의 수위와 유량을 예측하는 수리학적 홍수추적 모형을 개발하였다. 주로 유역의 지형특성에 따라 결정되는 수문곡선의 형상을 반영하여 홍수 유출량 산정방법을 개선하였으며, 침투과정을 고려하여 강우초가 첨두유량의 과다산정을 제거하였다. 지표면유출의 하천유입을 연속방정식에 반영하여 여러 단면에서의 유입이 용이하였으며, 이는 강우의 급격한 변이에서도 수치적 안정을 가져다 주었다. 폭우시 양양 남대천 유역에서 현장 관측을 실시하였으며, 관측자료에 적용하여 개발된 모형의 현장 적용성과 신뢰성을 확보하였다.