간행물
한국수자원학회 논문집 KCI 등재 Journal of Korea Water Resources Association
- 발행기관 한국수자원학회
- 자료유형 학술지
- 간기 월간
- ISSN 1226-6280 (Print)2287-6138 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2019
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 454DDC 551
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Vol. 51 No. 6 (2018년 6월) 7건
1.
2018.06
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본 연구는 기상학적 및 수문학적 가뭄지수를 이용하여 가뭄사상의 첨두 심도 발생시점과 가뭄발생 기간에 대한 연구를 수행하였다. 연구를 수행하기 위해 사용한 가뭄지수로 기상학적 가뭄지수는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 사용하였으며, 수문학적 가뭄지수로는 하천가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)와 표준하천유량지수(Standardized Streamflow Index, SSI)를 이용하였다. 연구 대상지역은 농촌과 도시가 공존하는 청미천 유역을 선택하였으며, 평가기간은 1985년 1월부터 2017년 6월까지 32.5년을 평가하였다 하천유량은 SWAT 모형을 이용하여 산정하였다. 수집한 데이터를 이용하여 가뭄지수를 산정한 후에 시계열을 토대로 가뭄의 특성을 분석하였다. 그 결과 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄이 발생한 후에 발생하는 것을 확인할 수 있다. SDI가 SSI보다 SPI와의 첨두 발생시점, 가뭄 시작일의 차이와 평균 가뭄기간이 더 크게 나지만, 가뭄지수의 심도를 비교해보면 일반적으로 SSI가 SDI 보다 심각한 심도를 나타내고 있다. 그러므로 가뭄의 특성을 확인하기 위해서는 기상학적, 수문학적 가뭄지수 등 다양한 가뭄지수를 검토해야 한다.
2.
2018.06
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최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 ․ 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출- 범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 ․ 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 ․ 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 ․ 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.
3.
2018.06
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본 연구는 도시 유역의 물 순환을 개선시키기 위해 최근 활발하게 적용되고 있는 저영향개발(low impact development, LID) 시설의 설계 및 계획 매개변수를 선정하기 위한 방법을 제시하였다. 이때 Storm Water Management Model (SWMM) 모형의 LID 시설 모의 기능을 활용하여 다양한 매개변수에 대해 민감도 분석 및 다양한 시나리오를 자동으로 수행하여 비교할 수 있도록 개발된 Water Management Analysis Module(WMAM)을 이용하였다. 본 연구는 최근 도시화가 진행되고 있는 서울의 한 유역에 적용하였다. 적용 결과 LID 중 하나인 투수성포장 시설이 없는 경우와 임의로 결정된 설계 및 계획 시나리오 보다 본 방법을 통해 도출된 시나리오가 총유출량 및 첨두유량 감소와 침투량 증가에 더 좋은 효과를 보였다. 향후 경제성을 고려한 방법을 개발한다면 실무에서도 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
4.
2018.06
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최근 기후변화 및 유역개발로 인하여 메콩강 유역의 수문환경이 급격히 변화하고 있으며, 메콩강을 공유하는 국가의 수재해 예방 및 지속가능한 수자원개발을 위해서는 메콩강 주요지점에서의 유량 정보의 분석 및 예측이 요구된다. 본 연구에서는 물리적 기반의 수문모형인 SWAT과 데이터기반 딥러닝 알고리즘인 LSTM을 이용하여 메콩강 하류 Kratie 지점의 유출모의를 수행하고, 유출모의 정확도 및 두 가지 방법론의 장 ․ 단점을 비교 ․ 분석한다. SWAT 모형의 구축을 위해 범용 입력자료(지형: HydroSHED, 토지이용: GLCF-MODIS, 토양: FAO-Soil map, 강우: APHRODITE 등)을 이용하였으며 warming-up 및 매개변수 보정 후 2003~2007년 일유량 모의를 수행하였다. LSTM을 이용한 유출모의의 경우, 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 TensorFlow를 활용하여 Kratie 지점기준 메콩강 상류 10개 수위관측소의 두 기간(2000~2002, 2008~2014) 일수위 정보만을 이용하여 심층신경망을 학습하고, SWAT 모형과 마찬가지로 2003~2007년을 대상으로 Kratie 지점에 대한 일수위 모의 후 수위-유량관계곡선식을 이용하여 유출량으로 환산하였다. 두 모형의 모의성능 비교 ․ 검토를 위하여 모의기간에 대해 NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency)을 산정한 결과, SWAT은 0.9, LSTM은 보다 높은 0.99의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 메콩강과 같은 대유역의 특정 지점에 대한 수문시계열 자료의 모의를 위해서는 다양한 입력자료를 요구하는 물리적 수문모형 대신 선행시계열자료의 변동성을 기억 ․ 학습하여 이를 예측에 반영하는 LSTM 기법 등 데이터기반의 심층신경망 모형의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
5.
2018.06
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본 연구에서는 SEAWAT을 이용하여 여수지역의 해수침투 피해 면적을 파악하고, 기후변화 시나리오 적용에 따른 미래의 해수침투 피해 예상 면적을 산출하였으며 해수침투 피해 저감 대책의 피해면적 저감 능력을 분석하였다. 2015년 기준 여수지역의 해수침투 피해 면적은 14.90 km2로 나타났고, 기후변화 시나리오를 적용하였을 때 2099년 여수지역의 예상 해수침투 피해 면적은 RCP 4.5의 경우 19.19 km2이며, RCP 8.5의 경우 20.43 km2로 나타났다. 이에 대한 저감대책으로 인공함양을 고려하였을 때, 총 300 m3/d, 100 m3/d, 50 m3/d의 함양 시나리오를 설정하였을때 RCP 4.5의 경우 해수침투 면적은 평균 7.03%, RCP 8.5의 경우 8.32% 감소하였다. 물리적 차수벽 대책의 경우는 차수벽의 두께를 0.8 m, 1.3 m, 1.8 m 로 설정하였을 때 RCP 4.5의 경우 해수침투 면적은 평균 9.80%, RCP 8.5의 경우 10.30% 감소하였다. 본 연구는 연안지역의 해수에 의한 지하수 오염과 그에 수반한 2차적인 피해를 막기 위한 대비책을 결정하기 위한 정량적인 근거로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
6.
2018.06
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본 연구에서는 충주댐 유역에 대해 앙상블 유량예측기법의 강우-유출 모델 매개변수, 입력자료에 따른 불확실성 분석을 수행하였다. 앙상블 유량예측기법으로는 ESP (Ensemble Streamflow Prediction) 기법과 BAYES-ESP (Bayesian-ESP) 기법을 활용하였으며, 강우-유출 모델로는 ABCD를 활용하였다. 모델 매개변수에 따른 불확실성 분석은 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) 기법을 적용하였으며, 입력자료에 따른 불확실성 분석은 유량예측 앙상블에 활용되는 기상시나리오의 기간에 따라 수행하였다. 연구결과 앙상블 유량예측 기법은 입력자료 보다 모델 매개변수의 영향을 크게 받았으며, 20년 이상의 관측 기상자료가 확보되었을 때 활용하는 것이 적절하였다. 또한 BAYES-ESP는 ESP에 비해 불확실성을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 불확실성 분석을 통해 앙상블 유량예측기법의 특징을 규명하고 오차의 원인을 분석하였다는 점에서 가치가 있다고 판단된다.
7.
2018.06
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본 연구에서는 VFSMOD-W 모형을 활용하여 새만금 유역의 초생대 기법 적용에 따른 유사저감효과를 예측하고자 하였다. 먼저 모형의 신뢰도 확보를 위해 새만금 유역 내 초생대 실측치를 활용하여 매개변수를 보정하였으며, 새만금 유역 내 밭경지 특성을 파악하여 이를 토대로 모의 시나리오를 개발하였다. 다양한 밭경지 특성을 반영하기 위해 개발된 모의시나리오는 밭경지 규모 1 ha, 5 ha, 10 ha로 밭의 폭과 길이 비는 1 : 1를 적용 하였으며, 밭의 경사는 7%, 15%를 고려하였다. 또한 강우조건은 50 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm 일강우량을 적용하였다. 그 결과, 초생대의 유출저감효과는 밭경사 7%와 15%에 대해 2.9~13.5%, 2.9~12.1%로 각각 나타났으며, 유사저감효과는 33.8~97.0%, 27.1~85.9%로 각각 나타나 유출저감효과에 비해 상대적으로 높은 저감효과를 나타내었다. 유출 및 유사 발생에 영향을 미치는 밭규모, 경사 및 강우량 인자에 따라 초생대 효과는 큰 차이를 나타내었다. 본 모의 결과를 바탕으로 새만금 유역내 밭경지 규모 10 ha 미만, 경사 15% 이내의 조건에서 밭면적 10% 규모로 초생대를 조성할 경우 유사저감 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
