Denitrification activity of microbial communities in sand-gravel sediments and biofilms developing on a concrete riverbed of an urban small stream, Nogawa River, was measured monthly by laboratory incubations after the acetylene inhibition technique during une year from December 1987. The annual mean denitrification rate of the biofilm samples, 1.5 mgN m-2 h-1. was higtrer than the rate ut the sandgravel sediment samples. 0.8 mgN m-2 h-1. Contrary, ratios of the denitrified nitrogen to the total inorganic nitrogen fluxes was lower at the stretch where an attached microbial community developed un the concrete riverbed the stretch with sand-gravel riverbed. The longer residence times of water masses ut the site with a sand-gravel riverbed is responsible for the above relationship. Based on the average denitrifieation rates, if all the channel of Nogawa River were covered with concrete, the proportion of denitrified nitrogen to the input nitrogen should decrease to 1.3 %, whereas the ratio is 2.5% when the riverbed is composed of sands and gravel. The results suggest that the efficiency of nitrogen removal by benthic denitrification is strongly affected by the structure of a channel of the river.

Water samples were collected every one hour during July 23-24 1987 from the Minami-Asakawa River and sewage effluents into it. Mearldaily loading and budgets of some bioelements, such as carbon, nitrongen and phosphorrs, were estimated. the fluxeds of suspended matter, organic carbons and ammoioum appeared to remove by self-purification pocesses. On the other hand, those of nitrate, nitrite and chlorophyll a, which were considered to be produced in situ, increased with the river flow. From these results, it was suggested that the river is not only the place for transportation of bioelements but also that for their metabolism.

본 연구에서는 2015년에서 2017년 사이에 유럽항공우주국 Sentinel-1 위성이 촬영한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상을 활용하여 한강 유역 내 하천의 유량을 추정하는 모형을 개발하였다. 한강 유역 내 15개 중소규모 하천을 연구지역으로 선정하였으며 SAR 인공위성 영상 자료와 수위 및 유량관측소에서 산정한 유량 자료를 모형 구축을 위하여 사용하였다. 우선, 오류 보정을 위해 다양한 전처리 과정을 거친 12장의 SAR 영상 을 히스토그램 매칭 기법을 적용하여 이미지의 밝기 분포를 동일하게 만들었다. 이후 임계치 분류방식을 사용하여 추출된 하천 수체의 면적과 지상 관측유량자료와의 관계식을 도출하여 유량추정모형을 구축하였다. 그 결과, 1개소를 제외한 14개 관측소에서 인공위성에서 추출한 하천 면적을 입력 자료로 하는 멱함수 형태의 유량추정모형을 구축할 수 있었다. 14개 관측소의 최소, 평균, 최대 결정 계수(R2)는 0.3, 0.8, 0.99로 나타났다.

The accuracy of digital elevation models (DEMs) is crucial for properly estimating flood inundation area. DEM pixel size is especially important when generating flood inundation maps of small streams with a channel width of less than 50 m. In Korea, DEMs with large spatial resolutions of 30 m have been widely applied to generate flood inundation maps, even for small streams. Additionally, when making river master plans, field observations of stream cross-sections, as well as reference points in the middle of the river, have not previously been used to enhance the DEM. In this study, it was graphically demonstrated that high-resolution DEMs can increase the accuracy of flood inundation mapping, especially for small streams. Also, a methodology was proposed to modify the existing low-resolution DEMs by adding additional survey reference points, including river cross-sections, and interpolating them into a high spatial resolution DEM using the inverse distance weighting method. For verification purposes, the modified DEM was applied to Han stream on Jeju Island. The modified DEM showed much better accuracy when describing morphological features near the stream. Moreover, the flood inundation maps were formulated with the original 30 m pixel DEM and the modified 0.1 m pixel DEM using HEC-RAS modeling of the actual flood event of Typhoon Nari, and then compared with the flood history map of Nari. The results clearly indicated that the modified DEM generated a similar inundation area, but a very poor estimate of inundation area was derived from the original low-resolution DEM.

강수량 관측 자료에 기초한 유출해석모형을 기반으로 하는 수위기반 홍수예측시스템으로는 짧은 도달시간과 국지성 집중호우로 발생하는 중소하천의 홍수에 대처하기 위한 충분한 예경보 시간을 확보하기 어렵다. 본 연구에서는 홍수예보 선행시간을 확보하기 위해 강우정보만으로도 홍수예보가 가능한 수위노모그래프를 개발하였다. 홍수예보 기준을 경계, 대피의 2단계로 구분하여 기준홍수위를 산정하고 다양한 홍수사상을 반영하기 위해 가상 시나리오를 설정하여 강우조건별 강우량과 지속시간을 선정하였다. 또한 소하천 횡단면 자료와 Manning 공식을 이용하여 수위-유량 관계 곡선을 개발하고 소하천 유역면적비를 전이하여 강우-첨두유출곡선을 산정하였다. 가상 시나리오에 따른 강우정보와 홍수량을 이용하여 전남 나주시에 위치하고 있는 정광천과 소노동천을 대상으로 수위노모그래프를 개발하였다. 수위노모그래프를 기반으로 하는 홍수예보기법은 자연유역 중소하천의 홍수예보 방법으로 활용도가 높을 것으로 판단된다.

소방방재청에서는 2011년 5월부터 5개년 계획에 걸쳐 “중소하천 홍수예·경보 체계 구축” 연구사업의 진행을 통해 위에서 언급한 중소하천에서의 홍수예경보와 관련된 연구 및 예경보 시스템 구축을 진행하고 있으며, 이에 일환으로 본 연구에서는 서울시 동대문구 내 위치한 정릉천 유역을 대상으로 도시유역 중소하천 홍수예경보 발령 기준을 제시하였다. 이때 예경보 발령기준을 선정하기 위한 수위상승에 따른 복잡한 발령기준 산정 방안의 경우 Song. et al., (2014)이 제시한 “상·하류 관측수위 기반 도시 중소하천 홍수예경보 기준 강우량 산정기법”의 시나리오를 적용하여 분석을 실시하였다. 연구진행시 강우-유출 관계의 경우 HEC-HMS 모형을 적용하였으며, 유량-수위의 관계를 통한 분석은 HEC-RAS를 바탕으로 정릉천 유역을 구축함으로써 배수위 조건에 따른 경보발령 기준강우량을 산정하였다. 산정된 결과는 최종적으로 정릉천 내 실시간 수위 관측기록과 비교함으로써 도시유역 중소하천 홍수예경보 발령기준의 타당성을 고려하였다. 본 연구에서 제안한 도시 중소하천 홍수예경보 발령기준은 다양한 배수위 조건별 시나리오 기반에 의해 산정된 지속기간별 강우량을 통해 적정 예경보 발령 및 관련 대책 수립에 도움이 될 것으로 기대된다. 즉, 실시간으로 변하는 본류수위의 영향을 다양한 배수위 조건별로 고려함으로써 주요 지점에서의 예경보를 발령할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 이는 실제 방재관련 담당자의 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 기후변화로 인해 지구촌 곳곳은 이전에 경험하지 못한 대홍수와 극한 가뭄으로 몸살을 앓고 있다. 특히 집중호우와 슈퍼태풍 등 기상이변에 따른 홍수는 점차 규모가 커지고 그 피해도 증가하는 실정이다. 2011년 태국에서는 짜오프라야강 범람으로 국토의 70% 이상이 침수되었고, 2013년도에는 태풍 ‘하이옌’ 내습으로 필리핀에서는 6천여명의 사상자가 발생한 바 있다. 대부분의 자연재난은 태풍 및 집중호우 등 물재해로 발생하고 있으며, 국내의 경우 2012년 전체 자연재난의 95.6%, 2013년 전체 자연재난의 93%를 물재해가 차지하였다. 이에 구조적·비구조적 홍수재해 저감대책 수립 및 시행 등 지속적인 물관리 노력으로 대하천에서 발생하는 홍수피해는 크게 감소하였으나, 지자체를 중심으로 운영·관리되고 있는 중소하천에서의 피해는 오히려 점차 증가하고 있다. 조사에 따르면 최근 5년간(2007~2011) 홍수피해의 98% 이상이 중소하천을 중심으로 발생한 것으로 발표된 바 있다. 이와 같이 최근 태풍, 집중호우 등 기후변화의 영향으로 중·소하천의 범람 및 침수가 빈번이 발생함에 따라 홍수재해 상황에 신속하고 효과적으로 대응하기 위한 과학적·체계적인 선진 홍수재해관리 체계 마련이 요구되고 있다. 이에 물관리 전문기관인 K-water에서는 지난 2010년부터 ICT기반의 우수한 물관리 기술력과 홍수대응 Know-How를 활용한 ‘지자체 홍수재해 통합관리 사업’을 추진하고 있다. ‘지자체 홍수재해 통합관리 사업’이란 수문상황을 실시간으로 모니터링하고 과학적인 홍수분석과 선제적 홍수대응으로 국민의 생명과 재산피해를 최소화하는 선진 방재시스템을 지자체에 구축하고, 운영관리·교육을 지원해주는 사업이다. 재난은 복구보다 예방이 우선되어야 함은 모두 다 아는 사실이지만 예산문제 등으로 항상 소 잃고 외양간 고치는 일이 아직까지 반복되고 있다. K-water는 물관리 전문 공기업으로써의 역할을 다하고, 예방 위주의 재난관리 체계 마련을 위해 ‘지자체 홍수재해 통합관리사업’을 지속적으로 확대 추진해 나갈 것이다.

본 논문은 논산천 유역의 중소하천을 대상으로 평·갈수기와 홍수기로 구분하여 현장에서 유량 및 부유사량을 실측하고, 그 자료를 분석하였다. 평·갈수기의 유량과 부유사량 측정에는 프로펠러형 유속계 및 DH-48 수심 적분형 부유사 채취기를 사용하였고, 홍수기에는 전자파 표면 유속계 및 D-74 채취기를 각각 사용하였다. 이들 측정은 논산천 유역 내 4개의 중소하천 7개 측점에서 2012년 8월부터 2013년 8월까지 이루어졌고, 측정 자료 분석결과는 멱법칙의 유량-부유사량 관계식으로 도출하였다. 본 연구 결과는 수공 실무에 유용하게 사용될 것이다.

최근 이상기후로 인한 홍수의 빈도 및 강도의 증가는 불가피한 자연현상으로 홍수재해를 발생하고 있다. 이러한 불가피한 자연현상으로 인한 피해를 통합적으로 관리하기 위해서 홍수 예·경보시스템을 구축하였으나 대부분 중요도가 높은 국가하천을 중심으로 구축되었다. 그러나 홍수재해에 따른 피해는 국가하천이나 지방하천보다는 중소하천에서의 피해영향이 상대적으로 크고 빈번하게 발생하고 있다. 중·소하천은 국가하천이나 지방하천과는 달리 소하천망이나 소하천 속성정보 등 홍수예·경보에 필요한 자료들이 많이 부족한 실정이다. 대부분의 중·소하천은 유역면적이 작고 유로연장이 짧은 지형적 특성상 짧은 시간에 상황을 판단 및 대응할 수 있는 홍수예·경보에 관한 연구 및 시스템 구축이 어려웠다. 본 연구에서는 중소하천 홍수예·경보시스템 구축을 위한 중소하천 DB구축, 중소하천 예·경보기준설정 그리고 위험지역등을 제시하여 중소하천에서 발생하는 홍수피해 저감 및 방재대책에 기준을 제시하고자 한다.

최근 기상현상의 변화로 인하여 국가하천 및 지방하천보다 소하천에서의 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 소하천은 대부분 수충부나 만곡부, 지방하천과의 합류부 등에서 피해가 발생한다. 일반적으로 소하천은 짧은 유로와 큰 유역경사의 특성이 있어 짧은 시간의 집중호우에도 홍수가 발생하기 때문에 대응시간 확보 등 예경보의 필요성이 크나 현재까지는 미비한 실정이다. 이에 대한 근본적인 이유는 각종 하천정보가 DB로 구축, 관리되고 있는 국가하천이나 지방하천과는 달리 소하천의 경우, 소하천망이나 소하천 속성정보 등 예경보에 필요한 자료들의 목록이 표준화되거나 DB로 구축되어 있지 않기 때문이다. 소하천에 발생하는 피해에 대한 정확한 분석이나 예경보를 수행하기 위해서는 소하천의 필요한 정보를 정리하여 DB 목록을 표준화하고 이에 따른 DB를 구축할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 165개의 소하천 DB 표준안을 제시하였으며 소하천망과 소하천 DB를 구축하고 이를 지속적으로 관리할 수 있는 중소하천 표준 DB 관리시스템을 개발하였다. 이 시스템은 지속적인 소하천 DB 갱신과 관리의 용이성을 고려하고 소하천 정보를 일반인에게 제공하여 타연구에도 활용할 수 있도록 Web 기반으로 개발하여 접근성을 확보하였다.

중소하천은 호우발생시 급격한 하천수위상승으로 인해 하천에 위험상황이 발생하게 된다. 따라서 중소하천의 홍수예경보는 대규모 하천의 홍수예경보와 달리 강우-유출모형을 기반으로 하기 어렵다. 이는 중소하천 유역의 자료부족과 유역의 특성이 기존 수문학에서 제시하고 있는 기법으로 강우-유출특성을 정확히 모의하기 어렵기 때문이다. 아울러 중소하천의 홍수예경보를 위해서는 기존의 저류함수법과 같은 강우-유출모형이 아닌 현재 관측되고 있는 하천의 수위 변화를 기반으로 하는 것이 예보의 오차를 줄이는 방법이 될 수 있다. 또한 홍수범람에 따른 피해를 저감하기 위한 대비책의 수립을 위해서 일정시간의 선행시간을 확보하는 것이 중요하다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 연구에서는 강우-유출 모형의 결과를 배제하고 하천에서 현재 발생하고 있는 수위를 바탕으로 짧은 시간주기의 발생가능한 수위를 예측하여 중소하천 홍수예경보에 활용할 수 있는 방법론을 제시하였다. 아울러 홍수예보지점의 현재 관측 수위자료와 상류의 관측수위자료를 활용하여 인공신경망(Artificial Neural Network)을 적용 30분 이내에 발생가능한 수위를 예측할 수 있는 기법을 제안하였다. 제안된 방법론을 낙동강 유역의 남강댐 상류유역에 적용하여 수위예측의 정확성을 검증하였다.

하천범람에 의한 홍수피해를 저감하기 위하여 중소하천에 적용하기 위한 홍수예경보 모형이 개발되고 있으나, 유역의 특성을 고려하지 않고 일관된 기준을 적용하여 홍수예경보 모형이 구축되고 있다. 본 연구에서는 강우-유출 관계와 유량-수위 관계에서 특수한 상황인 유역을 대상으로 홍수예경보 모형을 개발하였다. 강우-유출관계 특수성은 도시유역 등 인위적인 우수유출이 있는 경우를 나타내며, 유량-수위 관계 특수성은 배수위에 의한 영향을 받는 경우를 나타낸다. 낙동강 유역에서 홍수위험지수를 고려하여 10개소의 특수상황 소유역을 선정하였으며, 그 중 4개 유역에 개발된 모형을 적용하여 경보강수량을 산정하였다. 본 연구에서 개발된 특수상황을 고려한 홍수예경보 모형은 중소하천 홍수예경보 모형의 정확도를 향상시키고, 홍수피해를 저감하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 재해상황판단 측면에서 중소하천유역의 홍수예경보를 위한 분포형 모형의 적용 기법을 검토하였다. 중소하천의 홍수예보를 위해서는 실시간으로 수집되는 레이더 강우자료와 예측자료를 이용하여 홍수량을 분석 및 예측하는 기술이 필요하며, 이를 위해서는 분포형 강우-유출 모형의 적용이 필수적이다. 최근 홍수피해가 중소하천유역에서 크게 발생하고 있다. 그러나 홍수예경보는 대하천 본류 중심으로 이루어지고 있는 실정이므로 중소하천의 홍수재해 취약지구까지 적용 가능한 홍수예경보체계의 개발 및 확대가 필요하다. 국내에서는 다양한 분포형 모형의 적용사례가 있으나 국내 상황을 적합하게 반영할 수 있는 것으로 널리 적용성이 인정된 모형은 많지 않다. 현재 국제적으로 Vflo 모형은 기존에 개발된 분포형 모형 중 가장 적용성이 높고 다양한 유역조건에 따라 유연하게 유출모의가 가능한 것으로 알려져 있어 우리나라의 특수한 여건을 반영한 홍수예경보를 위한 유출해석 및 침수범람해석 모의를 위한 기본모형으로 도입시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 기후변화에 따른 집중호우로 수재해의 빈도 및 피해 증가와 같은 양상이 나타나고 있다. 특히, 동일한 국지지역 내에서 반복적인 집중호우에 의한 돌발홍수로 중소하천유역에 많은 인명과 재산피해를 초래하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인한 집중호우 크기나 횟수의 증가로 인한 중소하천유역의 홍수 피해는 비록 경제적으로는 대하천 홍수의 복합적 피해에 비해 작을 수 있으나, 중소하천 유역에서의 홍수 특성이 짧은 시간에 특히 많은 인명피해를 발생시킨다는 점에서 대하천 홍수예·경보와 연계 혹은 별도의 적절한 중소하천 홍수예측 모형과 예·경보시스템 구축이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강수계내 중소하천 홍수예·경보시스템 구축을 위해 시험유역을 선정하고 기법의 적용성과 타당성을 검토하고자 하였다. 낙동강수계 22개 단위유역에 대해 Hec-GeoHMS를 이용하여 임계면적 3.0km2을 기준으로 약 4,000여개의 소유역 및 하도를 구분하고 경보단계별 한계수심에 해당하는 위험유량을 산정후 Hec-HMS를 이용하여 지속시간별 강우량-첨두유량 관계 곡선을 작성하였다. 지속시간 20분에 대한 평균 한계유출량은 경계 3.20mm, 대피1 3.79mm, 대피2 4.47mm를 나타내고 있으면 평균 기준강우량은 경계 17.31mm, 대피1 19.12mm, 대피2 21.01mm를 가지는 것으로 나타났으며 본 연구에서 산정한 기준강우량은 낙동강수계의 수문학적 거동을 적절히 반영하는 것으로 검토되었다.

홍수의 빈도 및 강도의 증가는 불가피한 자연현상으로 최근의 기후변화 연구결과는 특히나 홍수재해의 발생 빈도와 규모가 증가할 것으로 예상하고 있다. 이러한 불가피한 자연현상으로 인한 피해를 국가적으로 관리하기 위해서 홍수 예·경보시스템이 구축되었으나 대부분 하천의 중요도가 높은 국가하천을 중심으로 구축되었다. 이에 따라서 중요도가 높은 국가하천이나 지방하천에서의 홍수 피해는 감소하는 대신 소하천에서의 피해는 급격하게 증가하고 있다. 중·소하천은 국가하천이나 지방하천과는 달리 하천망도나 소하천 속성정보 등 홍수예·경보에 필요한 자료들이 많이 부족한 실정이다. 대부분의 중·소하천 유역은 면적이 작고 유로연장이 짧은 지형적 특성상 짧은 시간에 상황을 판단 및 대응할 수 있는 홍수예·경보에 관한 연구 및 시스템 구축이 어려웠다. 본 연구에서는 중소하천 홍수예·경보시스템 구축을 위한 중소하천 DB구축, 중소하천 예·경보기준설정 그리고 위험지역등을 제시하여 중소하천에서 발생하는 홍수피해 저감 및 방재대책에 기준을 제시하고자 한다.

The objective of this study is to propose a critical storm duration forecasting model on storm runoff in small river basin. The critical storm duration data of 582 sub-basin which introduced disaster impact assessment report on the National Emergency Management Agency during the period from 2004 to 2007 were collected, analyzed and studied. The stepwise multiple regression method are used to establish critical storm duration forecasting models(Linear and exponential type). The results of multiple regression analysis discriminated the linear type more than exponential type. The results of multiple linear regression analysis between the critical storm duration and 5 basin characteristics parameters such as basin area, main stream length, average slope of main stream, shape factor and CN showed more than 0.75 of correlation in terms of the multi correlation coefficient.

본 연구에서는 중소하천수계에서 수문학적 예측을 위하여 Hybrid Neural Networks의 일종인 반경기초함수(RBF) 신경망모형이 적용되었다. RBF 신경망모형은 4종류의 매개변수로 구성되어 있으며, 지율 및 지도훈련과정으로 이루어져있다. 반경기초함수로서 가우스핵함수(GKF)가 이용되었으며, GKF의 매개변수인 중심과 폭은 K-Means 군집알고리즘에 의해 최적화 된다. 그리고 RBF 신경망모형의 매개변수인 중심, 폭, 연결강도와 편차벡터는 훈련

본 연구는 한강유역 중소하천 계획하폭 산정공식을 결정하기 위하여 216개 구간의 중소하천에서의 계획홍수량, 유역면적, 하상경사, 실제하폭을 수집한 후, 1) 최소자승법(least squares, LS), 2) 최소중간치자승법(least median squares, LMS) 및 3) 재가중최소자승법(reweighted least squares, RLS)을 이용하여 경험적인 계획 하폭 공식을 결정하였다. 한강유역에서의 기존하폭 산정공식과 비교하기 위하여 계

In the rainfall-runoff relation, consideration of the spatial movement of storms is very important in designing a hydraulic structure or evaluating an environmental influence for land usage. Because of this reason, this study has suggested the finite element model which consider the spatial movement of a stome and it was applied on a small river basin(Wi stream basin). In the application of the model the basin was treated as a pivot point and the storms are simulated with movement in each directions. As a result, it shows that the storms moving from north to south have bigger peak discharge and faster peak time than the storms moving in other directions. So these characteristics have to be considered in the designation of a hydraulic structure or evaluation of an environmental influence.