치성천의 홍수범람이 빈번하게 발생하는 구간을 대상으로 하단배출형 가동보를 다단으로 배치하여 가동보의 관리수위별 저류 및 홍수조절 효과 를 기존 고정보의 설치 경우와 비교분석하였다. 분석 결과를 기반으로 인공신경망 모형을 구축하여 목표하는 저류량과 하류부 홍수위 조절을 위한 가동보의 관리수위를 제안하였다. 하단배출형 가동보를 다단으로 배치할 경우 고정보 대비 하류부에서의 첨두 홍수위가 68.28%가 감소하였고, 대상구간의 총 저류량이 216%가 증가하였다. 인공신경망 학습모델의 구축을 위해 수치모의 결과 216개의 data 중 60%, 20%, 20%를 각각 학습, 검증 및 시험에 사용하였다. 학습결과 평균제곱오차가 0.1681 m2, 결정계수가 학습, 검증 및 시험에서 각각 0.9961, 0.9967, 0.9943으로 높게 나타났다. 인공신경망을 이용하여 목표하는 저류량과 하천의 하류부에서의 홍수위에 대한 각각 가동보의 관리수위의 결정방안을 제시하였다

In this study, Levee Visual Inspection and Water Level Detection System was developed to handle visual inspection information on the levee effectively by using mobile/intelligent CCTV system. This system will be used to manage levee reasonably, in order to prevent disaster in the riparian areas preemptively on the base of management task.

It is important to analysis a Response change of measured data in order to observe displacement of Dam. So, we are able to judge what problems happen in dam throughout this analysis. In this study, Response Change judged abnormal behavior show about an example of analysis on a Dam in South Korea and we supposed current condition of this dam.

This study analyzed fluctuations of ground water level of ground water wells developed in Seongsan watershed of Jeju Island until 2013 using MODFLOW, a numerical analysis model. Ground water level shows greater fluctuations from increase of pump capacity compared to the number of ground water wells. The development of ground water at the top of watershed was found to have direct influence on ground water level. Ground water wells developed until 2013 were used to continue pumping for 50 days, and ground water level of coastal region was reduced below 50% compared to the standard water level. In addition, the range of fluctuation of water level was large in the east coast region, which represents the direction of flow of ground water.

The main objective of this study was to assess the applicability of IoT (Internet of Things)-based flood management under climate change by developing intelligent water level monitoring platform based on IoT. In this study, Arduino Uno was selected as the development board, which is an open-source electronic platform. Arduino Uno was designed to connect the ultrasonic sensor, temperature sensor, and data logger shield for implementing IoT. Arduino IDE (Integrated Development Environment) was selected as the Arduino software and used to develop the intelligent algorithm to measure and calibrate the real-time water level automatically. The intelligent water level monitoring platform consists of water level measurement, temperature calibration, data calibration, stage-discharge relationship, and data logger algorithms. Water level measurement and temperature calibration algorithm corrected the bias inherent in the ultrasonic sensor. Data calibration algorithm analyzed and corrected the outliers during the measurement process. The verification of the intelligent water level measurement algorithm was performed by comparing water levels using the tape and ultrasonic sensor, which was generated by measuring water levels at regular intervals up to the maximum level. The statistics of the slope of the regression line and   were 1.00 and 0.99, respectively which were considered acceptable. The error was 0.0575 cm. The verification of data calibration algorithm was performed by analyzing water levels containing all error codes in a time series graph. The intelligent platform developed in this study may contribute to the public IoT service, which is applicable to intelligent flood management under climate change.

This study evaluated the effect of water level of water resources on water quality in Ulsan. Two reservoirs, Sayeon Dam and Hoeya Dam, were selected and water quality of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were analyzed from 2012 to 2014. And the characteristics of precipitation were also analyzed for 70 years (1945~2014) because runoff of non-point pollutant was strongly affected by precipitation. As a result, water deterioration of Sayeon Dam and Hoeya Dam were affected in accordance with lowering water level. For example, the concentrations of COD and TN was negatively correlated with the water level when the water level of Sayeon Dam was gradually decreased in 2013. The TN concentration was increased to 1.432 mg/L from 0.875 mg/L while the lowest water level of Sayeon Dam was recorded 45 m in 2014. Additionally the concentration of COD and TN was sensitively increased with 0.213 mg/L/m and 0.058 mg/L/m on account of non-point pollutant runoff. It is indicated that hereafter a control of non-point pollutant runoff is the critical factors to maintain water resources because the contribution of non-point pollutant is expected to increase due to the frequent heavy rain events. Therefore, it is necessary to map out a specific plan for non-point pollutant control based on analyses of runoff characteristics, water pollution sources and reduction plans in water pollutants and to establish a water modelling and database system as a preventive action plan.

하천주변의도시화와이상기후등으로인해기존의하천위주의홍수방어는한계를보이고있으며, 이에따라유역통합적인홍수방어대 책의 하나로 강변저류지 설치에 대한 요구가 증대되고 있다. 강변저류지를 치수대책에 포함시키기 위해서는 정량적인 홍수조절효과 산정이 필요하며, 이를 위해서는 강변저류지 홍수조절효과에 영향을 미치는 인자들의 불확실성을 줄이기 위한 노력이 필요하다. 특히 하천 수위 예측의 중요 변수인 하천 조도계수는 항상 불확실성을 포함하고 있으므로, 이를 고려한 설계방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는상대적으로설계자가자유롭게결정할수있는설계인자인강변저류지의횡월류부길이를이용하여하천조도계수의불확실성 을 고려한 강변저류지 설계 기법을 제안하고자 한다. 이를 위해 HEC-RAS 부정류 수치모형을 이용하여 하천 조도계수와 횡월류부 길이 변화가 홍수조절효과에 미치는 영향을 검토하였고, 분석결과를 이용하여 하천의 수위 예측 불확실성을 고려한 횡월류부 길이를 결정하는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 횡월류부 길이 결정 기법은 하천 수위 예측의 불확실성을 해결할 수 있기 때문에 강변저류지의 홍수조절효과를 좀 더 안전측으로 제시하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

국내 4대강에 설치된 다기능보는 하천을 횡단하는 수공구조물로써 고정보와 가동보로 구분되어 설치되었으며, 각 다기능 보의 수문운영 방식에 따라 유량이 변화하여 하상변동 및 유사이동 형태의 변화 가능성이 있다. 본 연구에서는 다기능보의 수문운영에 따른 장기 하상변동을 금강유역을 중심으로 연구하였다. 연구결과, 금강에서는 다기능보의 설치 및 수문운영 시나리오에 따라서 최심하상고의 변화가 연평균하상고의 변화에 비해서 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 최심하상고의 하상저하는 최대 2.79 m, 하상상승은 최대 1.90 m까지 발생하는 것으로 나타났으며, 연평균하상고의 하상저하는 최대 2.16 m, 하상상승은 최대 1.24 m까지 발생하는 것으로 나타났다. 또한 하상변동에 따른 홍수위 분석 결과, 다기능보 설치 후에 홍수위가 대부분 상승하는 것으로 나타났으며, 최대 2.23 m까지 상승하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 인해서 제방의 여유고를 상회하는 홍수위가 발생할 가능성이 있기 때문에, 하천의 유사관리 및 하천계획수립을 함에 있어서 다기능보의 수문운영을 고려해야 한다고 판단된다. 또한 본 연구결과는 향후 하천계획을 수립함에 있어서 종단적 하도관리 및 안정하상 채택 등을 위해서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 본다.

본 연구에서는 연 최저 유입량과 연 최대 부족량 자료를 이용하여 수문학적 가뭄을 평가하였고, 수자원 시설의 계획 및 관리에 이용할 수 있도록 물 부족량-지속기간-빈도 곡선을 제안하였다. 연 최저 유입량 분석결과, 대부분의 지속기간에서 1989년, 1996년 수문학적 가뭄의 재현기간이 가장 길었다. 연 최대 부족량 분석결과, 비교적 짧은 지속기간인 60일, 90일 부족량의 재현기간은 1982년에서 약 35년으로 가장 길게 나타났으며, 길게 지속되었던 수문학적 가뭄은 1995년으로 재현기간은 약 20년이었다. 가뭄은 크기와 함께 지속기간도 주요한 변수이지만 연 최저 유입량을 이용한 방법은 지속기간을 구분하지 못한다는 단점이 확인되었다.

Long-term change in sea level along the eastern coast of Korea was illustrated using four tide-gauge station (Pohang, Mukho, Sokcho, Ulleung) data, water temperature and salinity. Seasonal variation in the sea level change was dominant. The sea level change by steric height derived from water temperature and salinity was relatively lower than that measured from the tide-gauge stations. Sea level rising rate per year by steric height increased with latitude. The effect of salinity(water temperature) on the sea level change is greater in winter(in summer).

유체의 흐름에 의해 교량의 교각 및 교대 주변의 하상재료가 유실되는 현상을 말하는 교량 세굴은 교량 파괴의 주요원인이다. 그리고 홍수시 교량의 수위는 교량자체 안전뿐만 아니라 교량을 이용하는 사용자의 안전을 위해도 반드시 확인해야 한다. 따라서 교량의 안전관리를 위해 세굴과 수위계측은 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 기존의 세굴계측의 한계를 극복할 수 있는 새로운 교량세굴 측정방법을 개발하고 현장 검증을 통해 개발 기술의 우수성과 타당성을 확인하였다. 새롭게 개발된 세굴 및 수위 측정방법은 교각에 수직으로 계측장치를설치하고 일정간격으로 설치된 온도 센서의 온도를 측정하여 수면 위치와 수중 지면의 위치를 추정하는 방법으로 대기온도와 수온, 수온과수중 지온의 차이를 분석하여 수면 및 수중 지면의 위치를 추정하는 방법이다. 개발 기술은 절대적인 온도 차이뿐만 아니라 대기와 수중그리고 지중의 일변화량이 서로 다르다는 점을 이용하여 수면의 위치와 수중 지면 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 개발 기술의 검증을 위해 소하천 및 실험실, 그리고 교량 교각에서 개발기술을 시범 적용하고, 매질별 온도분포 특성, 시간에 따른 온도변화 추이 등을 분석하여 개발기술이 효과적으로 교량 세굴과 수위를 계측할 수 있는 방법임을 확인하였다.

우리나라는 지형적인 특성과 높은 인구밀도로 인해 1인당 수자원 부존량이 부족한 상황이다. 이에 이상 기후현상과 여름에 집중되는 호우로 인한 가뭄이나 홍수에 효율적으로 대비하기 위해 2009년 하반기부터 4대강 사업이 추진되었고 2013년 현재 공사가 끝난 상황이다. 낙동강은 4대강 사업이 진행된 우리나라 주요 하천 중 사업이 진행된 길이가 가장 길고 수공구조물(보)이 가장 많이 설치되어 있다. 본 연구에서는 낙동강에 개설된 관측소들 중 다른 곳에 비해 지류의 유입이 적어 유량의 변화가 적고 그 사이에 수공구조물이 상대적으로 많이 설치되어 있는 낙동관측소와 왜관관측소를 연구대상으로 선정하였다. 보 설치 이전인 2009년 5,6,7월과 설치가 끝난 2013년 5,6,7월의 유량과 수위의 변화를 비교, 분석하여 수문변화에 대해 파악해 보았다. 수공구조물(보)가 설치되고 나서 상류(낙동관측소)와 하류(왜관관측소)간의 유량차가 감소하였고 상 하류 모두 강우량에 영향을 거의 받지 않고 낙동관측소와 왜관관측소에서 일정한 값의 수위를 유지하는 것을 알 수 있었다. 또한 최대 수위변화폭도 보 설치 이후인 2013년에 감소하였다. 이를 토대로 보 설치 이후 강우량에 의한 유량 및 수위변화가 적은 것으로 나타났으며 이상기후로 인해 발생하는 가뭄이나 홍수의 수문학적 영향이 적을 것으로 판단된다.

빗물펌프장에 설치된 펌프는 운영되는 동안 홍수시 변화하는 하도의 수위조건에 영향을 받는다. 이러한 하도수위변화는 펌프운영효율을 저하시키는 캐비테이션, 수격 및 서징 등의 현상을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 펌프운영효율이 저하하게 된다며, 빗물펌프장으로 유입되는 홍수를 원활하게 배제시키지 못함으로써, 도시내수침수에 의한 홍수를 발생시킬 수 있다. 펌프의 효율을 떨어뜨리는 캐비테이션의 발생원인은 다양하지만, 흡수정 내에서는 흡입관 주위에서 vortex가 발생하여 물과 함께 공기가 유입되어 캐비테이션이 발생하게 된다. 이러한 vortex는 다양한 흐름조건에 의하여 형성되므로, 흡수정 내의 수위조건을 반영한 수치모의를 주로 수행하였다. 본 연구에서는 하천에서 발생한 홍수시 변화하는 수위를 수치모의에 반영하고 흡수정 내의 수위 조건에 따라서 발생하는 흡수정 내의 흐름특성을 분석하였다. 연구에서 적용된 빗물펌프장의 경상남도 김해시의 OO 빗물펌프장이다. 펌프가 단일 운영되는 조건과 다중 운영되는 조건에 대하여 수위변화를 적용하여 FLOW-3D 모형을 이용한 3차원 수치모의를 수행하였다.

지구 환경의 변화로 홍수 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 이에 자연현상으로 생각하던 소극적인 자세에서 탈피하여 과학적이고 체계적인 접근 방법으로 적극적 홍수방어체계를 구축하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 자연환경의 변화로 특히 피해가 큰 도시하천으로 대상으로 실시간 강우 및 수위를 모니터링할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 기반으로 통계적 resampling method 중 하나인 k-nearest neighbors와 bootstrapping 기법을 적용하다. 이러한 모의발생기법 적용을 통하여 수위-유량 관계곡선식 생성 시 발생할 수 있는 불확실성을 저감시키는 기법을 연구하였다. 부산시 온천천 유역 내 설치된 10분 간격의 강우와 수위에 대한 실시간 자료를 기반으로 작성된 수위-유량 관계곡선식은 유량 측정 및 국지성 호우에 의하여 발생할 수 있는 다양한 문제점을 극복하고자 하였다. 이러한 resampling 기법에 의한 모의발생으로 수위에 대한 불확실성을 감소시키며 이로써 신뢰성 있는 자료 생성을 가능할 수 있도록 하였다. 향후 본 연구의 결과는 도시하천의 실시간 모니터링 시스템에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

울산시의주요생활용수공급댐인사연댐상류수몰지역내에국보285호인반구대암각화가위치하고있다. 표고53～57m에 위치한 암각화 보존을 위한 여러 가지 방안 중, 사연댐 수위를 60m에서 52m로 낮추어 물 밖으로 끄집어내는 안이주로검토되어왔다. 댐의수위를인위적으로조절하는경우저수량및용수공급량감소와더불어부영양화로인해수질이나빠지게된다. 본연구에서는사연댐수위조절에따른수질악화로댐의기능상실과수질변화로인해예상되는여러가지문제점을검토하였다. Vollenweider모델과CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) 모델을이용하여수위조절시변화가예측되는대표적인수질지표인BOD및COD그리고조류성장의주원인이되는총인과총질소의농도변화를분석하였다.그 결과 사연댐의 수위를 60 m에서 52 m로 조절하는 경우, COD의 농도는 약간 낮아지지만 총질소와 총인은 약 130%이상농도가증가되는것으로나타났다. 이러한변화는심각한조류문제를일으킬수있으며, 사연댐의수질관리를영양염류의 농도를 대상으로 하는 경우 수질이 악화되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 단면수리실험으로 다양한 실험파 조건과 유수실 폭(B)을 변화시키면서 유공부 길이(S)와 반사율의 관계를 검토하여 유공 1실인 유공구조물의 정수면 아래 최적 유공부 길이를 제시하였다. 입사파로 불규칙파를 적용함에 따라 최저 반사계수는 상대 유수실 폭(B/Ls)이 B/Ls≈0.15에서 발생하였다. 유공부 길이와 입사파고와의 관계를 고려한 상대 유공부 길이(S/Hs)는 S/Hs≈2.5에서 최저 반사계수를 보였으며, 이는 정수면 아래 유공부 길이가 입사파고의 약 2.5배일 때 최적임을 의미하는 것이다.

첨두 홍수량을 경감시키기 위해 유역종합치수계획 등에서 많이 계획되고 있는 방수로는 방수로 종단에서의 방류 방식에 따라 크게 자기 완결 방식과 타 하천 또는 해양 방류 방식으로 구분할 수 있다. 일반적으로 타 하천 또는 해양 방류 방식을 방수로라 부르며, 홍수 방어의 대상이 되는 지역을 우회하여 다시 본천으로 합류하는 자기 완결 방식으로 계획되는 방수로 즉 홍수 방어용 수로를 분수로라 부른다. 방수로를 계획하는 경우 가장 중요한 것은 본류에서의 첨두 홍수량 분담이기 때문에 방수로로 유입되는 분류량을 정확히 예측하는 것이 매우 중요하다. 하지만 분수로의 경우 다시 본천으로 재합류하기 때문에 재합류되는 지역에서 본류의 유량이 다시 크게 증가하고, 합류점 상류에서 예상치 못한 홍수위의 상승이 발생할 가능성이 있다. 따라서 만약 합류부에서 유황에 대한 적절한 검토 없이 합류 지역을 설계하는 경우 예상치 못한 수위 상승 및 국부 유속 증가에 의한 홍수 피해가 발생할 가능성이 있다. Larry 등(2001)은 이러한 영향을 분석하기 위하여 90°로 합류하는 개수로 흐름에 관한 실험을 수행하였으며 본 연구에서는 이러한 실험 결과를 고려하여 표 1의 합류부 실험 수행조건과 같이 본수로와 분수로의 접근각도인 합류각을 60°, 75°의 조건에서 본수로와 분수로의 유량을 다양하게 변화시키고 또한 분수로의 직경을 달리하여 합류부에서의 수위변화 및 유속변화에 대해 검토하였다.

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.

자연재해 및 인적재난 발생에 대한 신속한 상황판단과 의사결정 지원을 위해서는 재난현장의 정보를 빠른 시간 내에 정확히 파악하는 것이 중요하다. 따라서 재난현장의 실제 관측정보와 현장을 직접 확인할 수 있는 CCTV의 영상정보가 가장 중요한 요소가 된다고 할 수 있다. 이러한 CCTV 모니터링 관제업무의 효율화 및 지능화를 위해 CCTV의 영상정보에 지능형 영상감시 기술을 적용한다면 해당 상황을 자동으로 알려줄 수 있어 보다 재난현황에 대한 신속한 대응과 효율적인 정보를 얻을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지능형 CCTV 기반의 자동수위감지 알고리즘 성능개선을 위해 서울특별시 서초구 양재천에 현장 적용하여 알고리즘의 정밀도를 개선하고, 안개, 바람, 야간, 악천우 등과 같은 자연환경에 대한 성능저하 방지대책을 수립 및 적용하여 지능형 CCTV기반 자동수위감지 경보체계를 마련하고자 한다. 수위감지 알고리즘의 정밀도 개선을 위해 CCTV 기종별(적외선, 근적외선, 열화상) 성능시험을 하였고, 수위감지 알고리즘의 성능저하 요인인 악조건의 자연환경에 대한 S/W와 H/W적인 영상보정에 의한 수위감지 알고리즘 성능개선에 의한 인식률 개선과 하천범람 시 신속한 상황판단 및 재난대응을 위해 경계·위험으로 설정된 수위레벨에 도달 시 재난관리 담당자에게 SMS를 통한 위험지역 경보알림, 유관기관 상황전파, 하천변의 이동통행로 통제 방안을 수립하여 지능형 CCTV기반 자동수위감지 경보시스템을 실용화하고, 재난대응체계에 따른 운영매뉴얼을 제공하여 재난대응체계의 고도화 기반과 향후 전국 확산을 위한 기술적 기반을 수립하고자 한다.

본 연구에서는 비 내리는 도심지역에 설치된 하천변의 수위계측 센서에 의한 수위 높이와 CCTV 영상에 의해 산출한 수위 높이의 정밀도를 비교분석하여 성능을 평가하였다. 개선된 알고리즘의 장점으로는 기존 알고리즘은 운영보다는 녹화된 영상에서 사용자가 최적의 임계값을 찾도록 하였기에 현장 적용에는 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 물의 영역을 구별하기위해 사용되는 임계값이 입력영상의 분석을 통해 자동으로 변경되게 하였다. 조명의 변화 및 낮과 밤의 변화 등 주위 환경의 변화에 대한 최적의 임계값을 자동으로 찾아주어 실제 운영이 가능하도록 하였다. 또한 색상 정보의 히스토그램 비교를 통해서만 물의 영역을 분리해 냈던 기존 알고리즘 달리 물의 흐름 정보를 부가적으로 사용하여 범람이나 홍수와 같은 상황에서 보다 정확한 측정이 가능하도록 하였다. 수위 감지 알고리즘을 적용하기 전에 시/공간상 필터를 사용하여 노이즈를 먼저 제거하는 방법으로 알고리즘 성능이 향상되어 안정적으로 수위를 감지하게 되었다. 전반적으로 CCTV 기종별 수위감지 성능이 85% 이상 평가결과가 도출되었으나, 일반카메라와 열상카메라는 주야간 교차시간에서는 수위검출값의 오차가 큰 것으로 나타나 조도와 온도에 의한 영향을 최소화하기 위한 알고리즘의 지속적인 개선이 필요하다. 이러한 수위검출 오차를 줄이기 위해 NIR카메라의 수위검출 정확도를 향상시켜 특정지역 또는 중요 지역의 수위검출을 위해 NIR카메라를 적용하여 수위감지 정확도를 향상시킴으로서 수위감지시스템의 성능을 향상시킬 수 있다고 판단된다.