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. 45 No. 5 (2012년 5월) 8건
1.
2012.05
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본 연구에서는 강우 지속기간이 짧은 경우와 긴 경우에 대한 연최대치 계열과 연최대치 독립 호우사상 계열의 차이를 살펴보았다. 연최대치 독립호우사상은 1961년부터 2010년까지의 서울지점 시강우 자료에 다양한 IETD와 절단값을 적용하여 추출하였다. 결정된 연최대치 독립호우사상 계열은 기존의 연최대치 계열과 비교하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, IETD와 절단값의 영향은 예상할 수 있는 수준을 벗어나지 않았다. 예를 들어, IETD의 증가에 따라 짧은 지속기간 및 긴 지속기간을 갖는 독립 호우사상의 발생 빈도는 유사한 감소비율을 갖으나, 절단값의 증가에 따라서는 특히 지속기간이 긴 호우사상의 발생 빈도가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 둘째, 추출된 독립 호우사상의 평균 강우강도는 강우 지속기간에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 이는 연 최대치 강우강도가 주로 지속기간이 긴 호우사상에서 결정될 가능성이 크다는 것을 의미한다. 마지막으로, 강우 지속기간이 짧은 경우, 연 최대치 계열과 연 최대치 독립 호우사상 계열의 차이가 매우 큰 것으로 확인되었다. 그러나 이러한 차이는 강우 지속기간이 증가함에 따라 현저히 줄어들었다. 이러한 결과는 특히 매우 짧은 집중시간을 고려하는 작은 유역의 경우, 전통적인 자료분석 방법을 통해 결정된 설계강우가 실제 발생 가능성이 없는 비현실적인 경우가 될 가능성이 매우 큼을 의미한다.
2.
2012.05
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본 연구는 상류역에 댐이 존재하지 않는 충적하천에서 과거 이치수 위주의 하천정비사업이 하도지형의 장기적인 변화에 미치는 영향과 그원인을 유사계의 관점에서 파악하는 것을 목적으로 하였다. 영산강 유역의 지석천 중하류역을 대상으로 하도선형, 사주형태와 식생활착율 등의 하도의 평면형상 변화를 분석하고, 하상재료 및 하상변동 조사를 실시하였다. 자연적인 충적하천 당시(1966년)와 제방과 저수로, 취수보 건설 등의 하천정비사업으로 변모된 최근(2002년)의 항공사진의 비교분석 결과, 유로형태의 변화(단일사행에서 다지형화), 하도선형의 만곡도 감소(9.2%), 지천사주의 확장, 그리고 사주의 식생활착(97%) 현상이 발견되었다. 이와 같은 하도의 주수로 고정화와 사주내 식생이입은 댐하류 조절하천에서 나타나는 대표적인 평면 하도특성으로, 대상구간에서도 댐하류역과 유사한 유황의 변화 또는 유사량 감소가 영향을 미치고 있음을 추정할 수 있다. 유황변동 조사결과, 비록 댐하류 하천에서 나타나는 연간 수위변동의 균일성은 보이지 않았지만, 과거에 비해 홍수빈도와 규모가 감소하였다. 하상재료의 입경은 4～5배정도 조립화 되었고, 하상변동 조사결과 전체적으로 하상저하가 발생하였으나 지천합류부에서 국부적인 하상상승을 보였다. 이러한 결과들은 비록 댐으로 조절되지 않는 충적하천에서도, 하도내의 하천정비사업으로 인하여 유사 공급량의 감소, 지천과 본류간의 유사이동능력의 불균형, 그리고 하도내 지형형성 과정의 저하 등과 같은 유사계의 인위적인 교란이, 장기적으로 댐하류 조절하천과 유사한 하도의 평면하도 형상의 변화를 유발하고 있음을 의미한다.
3.
2012.05
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이 논문에서는 관망시스템의 수격압 현상을 모의하기 위해서 합성 부정류 마찰 모형을 개발하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항과 순간 가속도 기반 마찰 모형을 합성하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로 하였다. 관망에서의 부정류 모형으로 가장 널리 쓰이는 Zielke의 마찰항 모형과 Ramos의 마찰항 모형들과 종합적인 비교를 수행하였다. 모의 결과를 검증하기 위해서 고빈도로 수압을 측정할 수 있는 자료 획득체제를 구비한 관망시스템을 구축하였다. 정상상태에서 밸브 급폐로 야기된 수격압의 수압 시계열을 2가지 Reynolds수에서 확보하였다. 모의 결과는 pilot 관망체제에서 확보한 실험 자료와 비교하였다. 부정류 마찰항 모형의 매개변수 보정을 위해서 시행착오 방법이 도입되었으며, 부정류 마찰항들을 비교한 결과는 수격압에서 수압이 감쇄되는 과정에 대한 전반적인 이해를 돕고자 하였다. 이와 같은 결과는 관망의 천이류를 적절히 예측하는데 부정류 마찰항의 적절한 고려가 필수적인 부분임을 알려주고 있다.
4.
2012.05
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최근water front나 자연형 하천의 개발이 많아지는 가운데 해안에 인접한 하천설계에 있어 일반적으로 기점 홍수위가 만조 시 수위보다 높게 계산되면 조석의 영향을 고려하지 않고 기점 홍수위만으로 수리해석을 하는 경우가 대부분이다. 그러나 본 연구는 기점 홍수위가 만조 시 수위 보다 높더라도 밀려오는 조류의 영향으로 하천 기점 홍수위의 변화를 야기시킬 수 있을 것이라 판단하여 부산의 지방하천인 온천천이 조석현상에 의해 어떤 흐름의 변화가 발생하는지를 Delft-3D를 이용하여 분석하였다. 수치해석 결과 하류 경계조건에 조석영향을 고려하였을 경우 하천의 일정범위까지 수위가 조석의 주기성을 나타내었고 하천 상류방향으로 수위 변동범위가 확대되었다.
5.
2012.05
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고정확도를 보장할 수 있는 Compact Finite Volume Method를 이용하여 수심적분형 흐름 모형과 수심평균된 이송확산방정식을 해석하는 수치모형 개발과정을 기술하였다. 이차원의 흐름과 파랑의 상호작용에 대한 실험결과와 제시된 수치모형을 이용한 계산결과는 양호하게 일치하였다. 일차원과 이차원공간에서의 흐름에 의한 스칼라의 이송에 관한 수치모의에서도 수차확산이 거의 발견되지 않았고, 매우 정확히 일치하였다. 개수로에서의 난류혼합에 관한 수치모의 결과에서도 합리적인 스칼라의 혼합양상이 관찰되었다.
6.
2012.05
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가뭄의 불확실성은 우리가 관리할 수 있는 범위를 넘어서는 현상으로 용수공급시스템의 불확실성 역시 우리가 제어할 수 있는 한계를 벗어날 수 있다. 따라서 수자원 시설물 운영에 필요한 의사결정은 여러 가지 불확실한 상황을 고려하여 다루어져야한다. 특히 극단적 강우부족이나 저유량 상황이 장시간 지속되는 경우에는수자원 공급에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 하천오염, 수생태계 파괴, 저수지 고갈, 용수공급 장애 그리고 하천미관의 악화 등이 포함될 수 있다. 그중 극한가뭄의 지속으로 인해 용수공급의 중단과 같은 사태가 발생할 경우 피해한계를 예측할 수 없는 매우 심각한 결과가 초래될 수 있다. 이런 측면을 고려하여 본 연구는 장기지속가뭄을 포함하여 극한 가뭄사상에 대한 한강수계 용수공급 시스템의 가뭄 영향을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 5개 소유역에 대한 추계학적 수문시계열모형을 이용하여 월 유량 기준의 지속기간별, 재현기간별 가뭄 시나리오를 개발하여 팔당댐을 기준지점으로 하는 한강유역 용수공급 시스템에 적용하여 용수공급의 이행도를 평가하였다. 평가결과 예기치 못한 가뭄의 영향을 알기 위해서는 수문학적 다양성을 반영하는 장기지속가뭄에 대한 평가가 필요하다.
7.
2012.05
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하천에 설치되는 강변저류지의 효율적 설계를 위해서는 정확한 부정류 흐름 해석이 반드시 필요하다. 일반적으로 하천의 부정류 수치모의는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 많이 사용하고 있다. 하지만 강변저류지가 있는 하도에서의 부정류 흐름에 대한 수리실험과 현장 모니터링 자료가 거의 없기 때문에 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 결과의 신뢰도를 확신하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 부정류 수리실험을 수행하여 강변저류지가 있는 하도에서의 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 적용성을 검토하였다. HEC-RAS 적용성 검토는 직선수로에 강변저류지가 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에 대해 부정류 수리실험을 실시하여 측정된 결과와 비교하여 평가하였다. 특히, 강변저류지가 설치되어 있는 경우는 강변저류지의 저류용량이 충분하여 하도에서 강변저류지로 통하는 위어에 완전 횡월류 흐름만 발생하는 경우에 대해 실험을 수행하였다. 강변저류지가 설치되지 않은 직선수로에 대한 HEC-RAS의 수위 계산 결과는 최대 3% 오차를 유량은 최대 1% 오차를 보였으며, 강변저류지가 설치된 경우의 HEC-RAS 수위 계산 결과는 최대 4% 오차를 유량은 최대 2% 오차를 나타냈다.
8.
2012.05
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본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출 사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다.
