신뢰성 있는 홍수빈도해석을 수행하기 위해서는 충분한 홍수량 및 강우자료가 필요하다. 강우자료의 경우 우리나라 대부분 지역에서 30년 이상의 극치자료가 활용이 가능한 반면 홍수량 자료는 상대적으로 충분한 자료가 확보되지 않아 신뢰성 있는 빈도해석이 어려운 실정이다. 이에 따라 강우모의기법에 근거한 홍수빈도곡선 유도방안연구가 몇몇 연구에서 제안된 바 있으나, 기본적으로 입력된 강우의 빈도와 홍수의 빈도가 동일하다고 가정함으로 인하여 발생하는 불확실성이 상당부분 내포되어 있다. 이러한 점에서 본 연구의 목적은 강우모의기법과 불확실성 분석이 고려된 홍수빈도곡선 유도방법을 개발하는 것으로 홍수빈도곡선을 유도하는데 있어서의 핵심은 미래에 발생 가능한 극치강수량을 효과적으로 재현할 수 있는 강수량 모의발생 기법과 강우-유출관계의 불확실성 분석에 있다. 본 연구에서는 극치강수량 모의를 위해 불연속 Kernel Pareto 분포를 이용한 다지점 강수모의기법과 Bayesian HEC-1 (BHEC-1) 모형을 연계하여 본 연구의 대상유역인 대청댐 유역의 강우-유출 관계의 불확실성을 고려한 홍수빈도곡선을 개발하고 모형의 적합성을 평가하였다. 최종적으로 기존 홍수빈도결정방법과 비교를 통해서 모형의 적합성을 확인하였다.

유역유출 모의 모형의 자동 보정에 주로 사용되는 진화계열의 알고리즘은 무제약 최적화 알고리즘이다. 이러한 진화계열 알고리즘에 제약조건을 반영하기 위해서는 제약조건을 다룰 수 있는 별도의 방법이 요구된다. 본 연구의 목적은 진화계열 알고리즘의 일종인 집합체 혼합진화 알고리즘에 벌칙함수를 적용하여 제약조건을 고려할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 제약조건을 고려할 수 있는 집합체 혼합진화 알고리즘을 SWMM의 자동 보정 모듈에 적용하여 기존 자동 보정 모듈의 기능을 개선하는 것이다. 홍수유출 해석에서는 첨두유량과 관련된 지표가 중요하므로 첨두유량의 오차와 첨두유량 발생시간의 오차를 제어할 수 있는 제약조건을 구성하였다. 제약조건을 포함하여 구성된 자동 보정 모듈은 밀양댐 유역과 구로1 빗물펌프장 배수유역의 홍수유출 모의 모형에 대하여 적용되었다. 자동 보정의 결과는 제약조건의 포함 유무에 따른 결과를 비교하여 제시되었다. 그 결과, 제약조건을 고려함에 따라 본래의 목적함수를 크게 위배하지 않으면서, 첨두유량과 첨두유량 발생시간의 오차가 크게 개선되었다. 또한, 검증을 통해서도 제약 최적화를 통한 자동 보정의 적절성이 검토되었다. 결론적으로 벌칙함수를 이용한 제약조건의 반영을 통해 자동 보정 모듈의 기능을 향상시킬 수 있었다.

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형의 적용성 검증을 위해서는 매개변수 민감도 분석 및 검·보정, 예측 불확실성 분석을 필요로 한다. 최근 SWAT 모형의 불확실성을 분석하기 위한 다양한 기법들이 개발되었는데, 본 연구는 충주댐 유역(6,581.1 km2)을 대상으로 유역출구점의 실측 일 유출량 자료(1998～2003)를 바탕으로 SWAT 모형의 유출관련 매개변수에 대한 불확실성 분석을 실시하였다. 이때 사용된 분석 기법으로는 SUFI2 (Sequential Uncertainty FItting algorithm ver.2), GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation), ParaSol (Parameter Solution) 등을 적용하였다. 이러한 기법은 모두 SWAT-CUP (SWAT-Calibration Uncertainty Program; Abbaspour et al., 2007) 모형에 탑재되어있으며, 모형의 결과로써 검·보정, 매개변수의 민감도 분석, 각종 목적 함수 및 불확실성의 범위 등이 자동으로 산출되므로 모형의 사용자가 불확실성 평가 기법의 분석 및 비교를 손쉽게 할 수 있다. 그 결과 대표적인 목적 함수인 결정 계수(R2; Legates and McCabe, 1999)와 NS (Nash and Sutcliffe, 1970) 모형 효율은 모두 0.67에서 0.92 사이의 값을 나타내어 대체적으로 모의가 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 그러나 불확실성의 범위를 나타내는 지표인 p-factor 및 r-factor 에서는 평가 기법 별로 그 차이가 확연하게 드러났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위로 각각 1과 0에 가까울수록 모의 기법의 성능이 우수함을 의미한다. 세 가지 알고리듬 중에서 SUFI2의 p-factor가 약 0.79로 가장 높게 나타났으며, ParaSol의 r-factor가 0.03으로 가장 작게 나타났다. 본 연구의 결과는 SWAT 모형을 이용한 수문 모의에서 수문분석에 따른 예측결과의 불확실성을 정량적으로 평가함으로서, 모형의 적용성 평가 및 모의결과의 신뢰성 확보에 근거자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

This study analyzed the characteristics of stormwater runoff by rainfall type in orchard areas and transportation areas for 2 years(2010~2011year). Effluents were monitored to calculate the Event Mean Concentrations(EMCs) and runoff loads of each pollutant. The pollutant EMCs by volume of stormwater runoff showed the ranges of BOD 0.9~13.6 ㎎/L, COD 13.7~45.2 ㎎/L, SS 4.1~236.4 ㎎/L, T-N 2.123~21.111 ㎎/L, T-P 0.495~2.214 ㎎/L in the orchard areas, and was calculated as BOD 2.3~22.5㎎ /L, COD 4.4~91.1 ㎎/L, SS 4.3~138.3 ㎎/L, T-N 0.700~13.500 ㎎/L, T-P 0.082~1.345 ㎎/L in the transportation areas. The correlation coefficient of determination in the orchard area was investigated in the order of Total Rainfall(0.81) > Total Runoff(0.76) > Rainfall Intensity(0.56) > Rainfall Duration(0.46) > Antecedent Dry Days(0.27). Also, in the case of the transportation area was investigated in the order of Total Rainfall (0.55) > Total Runoff(0.54) > Rainfall Intensity(0.53) > Rainfall Duration(0.24) > Antecedent Dry Days(0.14). As the result, comparing valuables relating to runoff of non-pollutant source between orchard areas and transportation areas, orchard area(R2 ≥ 0.5 : X3, X4, X5) was investigated to have more influence of diverse independent valuables compared to the transportation area(R2 ≥ 0.5 : X3, X4) and the difference of discharge influence factor by the land characteristics appeared apparently.

최근 강우강도 및 패턴이 변화함에 따라 전세계적으로 토양유실이 증가하고 있다. 그 결과, 수생태계 건전성이 악화되고, 농업작물이 피해를 입어 수확량이 감소된다. 그동안 유출 및 토양유실을 예측하거나 비점오염원을 감소시키는 연구가 많이 수행되어왔다. USLE는 수년간 토양유실을 산정하는데 사용되어왔으나, 강우강도나 패턴변화를 적용하기에는 적절하지 못했다. 물리적 기반인 WEPP 모형은 다양한 강우강도 및 패턴변화를 적용하는데 적절하다. 본 연구에서는 WEPP 모형을 이용하여 Huff의 4분위, 다양한 강우간격, 설계강우에 따른 토양유실, 유출, 첨두유출을 산정하였다. 5분간격 강우 데이터와 60분 간격 강우 데이터를 비교한 결과 토양유실은 24%, 유출은 19%, 첨두유출은 16%가 차이나는 것으로 나타났다. 유출 및 토양유실이 5분 간격 강우량에서 실측치와 가장 유사한 것으로 나타나 강우데이터의 간격이 짧을수록 더 정확하게 모의할 수 있는 것으로 나타났다. Huff의 4분위를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량을 산정한 결과 토양유실량, 유출량, 첨두유출량 모두 3분위에서 가장 높게 발생하는 것으로 나타났다. 강원도 홍천지역 빈도별 확률강우를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량의 변화를 모의하였다. 2년 빈도와 300년 빈도에서 강우량은 167% 증가하였다. 유사량과 유출량, 첨두유출량은 각각 906.2%, 249.4%, 183.9% 증가하여 유사량의 증가율이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 보이는 바와 같이 WEPP 모형을 이용하여 향후 기후변화에 따른 유출 및 토양유실의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 독립 호우사상을 이용하여 이변량 빈도해석 및 유출해석을 수행하고, 이를 기존 단변량 빈도해석 결과와 비교·평가하였다. 본 연구는 규모가 다른 중랑천, 청계천, 우이천 유역 등 세 유역에 대해 수행되었다. 유출모형으로 Clark 모형을 이용하였고, 유효우량은 SCS 방법을 적용하여 계산하였다. 강우의 시간분포 모형으로 교호블록 방법 및 Huff 방법을 적용하여 그 결과가 비교될 수 있도록 하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 연최대치 독립 호우사상계열의 이변량 빈도해석 결과, 지속기간이 짧은 경우에는 단변량 빈도해석 결과와의 차이가 매우 크나 지속기간이 길어짊에 따라서 그 차이가 현저히 줄어드는 것으로 나타났다. 아울러 지속기간이 짧은 경우, 단변량 빈도해석 결과가 이변량 빈도해석 결과보다 더욱 크게 나타났으나 특정 지속기간 이상부터 그 결과가 역전되는 것으로 나타났다. (2) 교호블록 시간분포 방법을 적용하는 경우가 Huff 방법을 적용한 경우보다 더욱 큰 첨두유출량을 발생시키는 것으로 나타났다. 아울러 교호블록 방법을 적용하는 경우에는 강우 지속기간의 증가에 따라서 첨두유출량이 점차 증가하는 것으로 나타났으나, 강우 지속기간이 대략 24시간 정도 되었을 때 그 값이 거의 수렴하는 것으로 나타났다. (3) 중랑천 유역에 대해 Huff 방법을 적용하여 유출해석을 수행한 결과에서는 이변량 설계강우를 적용한 경우가 단변량 설계강우를 적용한 경우보다 더욱 큰 홍수량을 발생시키는 것으로 나타났다. 반면에 청계천 및 우이천 유역의 경우에는 이변량 설계강우를 적용한 경우보다 단변량 설계강우를 적용한 경우의 홍수량이 다소 큰 것으로 나타났다. 그러나 교호블록 방법을 적용한 경우에서는 모든 유역에 대해 이변량 설계강우를 적용한 경우가 단변량 설계강우를 적용한 경우보다 큰 홍수량을 발생시키는 것으로 나타났다.

최근 기상변화에 의한 집중호우는 하천의 통수능력을 초과하는 홍수를 발생시키고 있다. 하천의 폭이 제한된 상태에서 이러한 초과 홍수에 대비할 수 있는 관리방법은 제방증고, 저류지 및 방수로 건설, 하상 준설 등을 생각할 수 있다. 천변저류지인 화순홍수조절지는 저류지와 수위조절을 위한 제수문이 설계되어 있다. 본 연구는 저류지 운영시간동안 일정 홍수량만을 배제해야 할 상황에 대해 설계의 적정성을 수리모형실험을 통해 검토하였다. 검토결과 저류지 유입부의 횡월류위어 월류량은 설계상의 월류량을 초과하였고, 제수문 1.1 m 개방시 설계유량(326 m3/s)을 방류할 수 있는 것으로 나타났다. 설계유량 방류시 제수문 직하류에 7.19 m/s의 고유속은 baffle block을 설치할 경우 3.3 m/s까지 저감시킬 수 있는 것으로 검토되었다.

This research investigated to reduce mass of heavy metals in AMD(acid mine drainage) by microbial mats formed on the channel bed. As, Cd, Cu, Fe, Mn and Zn components were monitored in water and microbial mats, at three points (AMD1, AMD2 and AMD3), in a total of six times. Average daily discharge mass of heavy metals was highest in July, Fe component contained more than 76% of total discharge mass. Discharge mass of heavy metals of AMD and heavy metal contents in microbial mats decreased with downstream at channel. Heavy metal components that average daily discharge mass is over 0.5 kg were Fe, Cu and Zn, and they were highest in July. Average removal efficiency of heavy metals in AMD was highest about 21% in Fe, this microbial mats were due to form from precipitation of Fe component in AMD by aerobic iron bacteria. Relative content for As component in microbial mats than AMD was over 16 times, this As components were due to absorb at iron oxide and iron hydroxide on the surface of microbial mats.

기후변화는 유역의 수문과정에 영향을 줄 수 있으며, 최적의 수자원 관리를 위해서는 이와 같은 기후변화로 인한 수환경 영향을 예측 및 분석하기 위한 통합적인 모의체계의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 수계의 남강댐 유역을 대상지역으로 선정하여, 기후변화 취약성을 평가하기 위하여 SWAT 모형을 이용하여 유출량 변화를 예측하였다. 기후시나리오 생산을 위하여 지역기후모형(RCM)의 분석 및 인공신경망을 통한 상세화기법을 적용하여 예측인자들에 대한 모의결과로부터 미래 기상자료를 구축하였다. 또한 강우의 경우 총량에 대한 보정을 위해 분위사상법을 적용하였다. 이와 같은 시나리오를 검보정이 완료된 SWAT 모형에 적용하여 기후변화에 따른 유출량 변화를 예측하였다. 본 연구의 결과를 이용하여 기후변화에 대한 효율적인 대책을 제시하여 최적의 수자원관리방안을 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

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.

본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형 결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계 및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량 변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량 이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의 중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.

우수저류시설은 강수 시 빗물을 저류시켜 홍수량을 줄이고 유역의 물 함유기능을 적정하게 유지시켜 유출량을 저감하여 도시 물 순환을 개선하는 시설을 의미한다. 이 시설은 우수배제를 위한 배수관망 용량을 상향조절하기 어려운 지역에 설치되어 기존 우수배수시설을 그대로 유지하는 상태에서 우수유출을 저감할 수 있는 장점이 있다. 따라서 지역 내 저류시설은 토지 이용 계획상 우수저류가 가능한 경우에 저류시설로 배치해 유출량을 조절하여 도시지역의 불투수역 증대로 인한 도시형 홍수를 방지하는 역할을 하며 최근 자연 환경 복원을 통한 환경 친화적 기술로 발전하고 있다 본 연구에서는 서울대학교 관악캠퍼스 댐 하류 공대폭포 유역과 노천강당 유역에 지속시간 1시간, 50년 빈도 강우에 관한 저수지 홍수추적을 실시하고 치수 목적으로 지하저류조가 설치되는 경우 저류조의 저류량, 우수유출량의 저감정도, 첨두 수위 감소 및 지체시간 확보 등의 효과를 분석하고, 신설 지하저류조의 유출입부 암거를 설계하였다. 공대폭포 유역에 10,500 m3 규모의 지하저류조가 설치되는 경우 폭포저수지와 저류조에 의한 저류효과를 현 상태의 폭포저수지만의 저류효과와 비교하여 시간에 따른 저류량, 유출량 및 수위 변동 양상을 분석하였다. 저류조가 설치되는 경우 폭포저수지의 저류량은 약 10,500 m3 감소하게 되며 첨두 유출량은 9.48 m3/s, 첨두 수위는 0.76 m 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 노천강당 유역에 25,000 m3 저류조가 설치되는 경우 총 유입량 대비 49.43 %의 저류효과가 발생하고 49.64 %의 첨두 유량 감소효과와 28 분의 지체시간을 확보할 수 있었으며, 첨두 수위는 15,000 m3 저류조에 비해 35 cm 낮게 나타났다. 따라서 기존 저류시설과 신설 지하저류조의 공동 운영을 통해, 홍수 발생 시 댐 유역에서 초과되는 유출량을 탄력적으로 관리할 수 있는 것으로 사료된다.

최근 기상 이변으로 인한 극한 홍수와 가뭄이 빈번하게 발생하고 있으며 사회경제 발전에 따라 하천 및 환경용수 등의 증가로 수자원 이용환경이 더욱 악화되어가고 있다. 이에 한국수자원공사에서는 이수관리를 목적으로 SSARR 모형을 사용하여 한강, 낙동강, 금강 및 섬진강수계의 물관리를 실시하고 있다. 본 연구에서는 섬진강댐 유역의 일별 유출량을 산정하고 장기유출 특성을 분석하기 위해 장기유출 모형인 SSARR 모형을 이용하였다. 본 연구에서는 유역특성 분석, 소유역분할, 분석대상 연도별 강우관측소 선정, 소유역별 일단위 평균강우량 산정, 유출모형의 민감도 분석, 매개변수의 보정과 검증을 실시하였다. SSARR 모형의 입력 자료는 물리적 입력변수, 수문기상 입력변수 및 내부처리 매개변수로 구분하여 구축하였다. 본 연구에서는 매개변수 보정을 2007년 10월부터 2008년 6월까지의 관측 자료를 대상으로 하였다. 검증을 위해 2008년 10월부터 2009년 6월까지의 관측 유출량과 모의 유출량을 비교 분석함으로서 섬진강댐 유역의 장기유출 특성을 분석하였다.

홍수기 자연하천의 효율적인 홍수제어를 위해서는 정확한 유출량을 예측하는 것이 가장 중요하다. 본 연구에서는 신흥천 하류에 위치한 구재교 지점의 홍수기 유출특성을 HEC-HMS 모형을 이용하여 분석하였다. 분석을 위한 수문기초 자료인 유역의 물리적 인자들은 지형정보시스템을 이용하여 추출하였으며 유출모형의 초기 매개변수는 추출한 유역의 물리적 인자들을 이용하여 추정하여 사용하였다. HEC-HMS 모형을 이용하여 정확한 유출량을 예측하기 위해서 2년간의 관측유량자료와 모의유출량을 비교하여 최적화된 매개변수를 산정하였다. 최적화과정은 HEC-HMS 모형에서 제공하는 매개변수 최적화 과정을 이용하였으며 N&M(Nelder-Mead Method) 방법을 사용하였다. 최적화된 매개변수는 향후 구재교 지점에 대한 홍수유출을 모의할 때 기초자료로 제공하고자 한다.

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 집중호우 및 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며 더불어 홍수와 하천의 건천화가 지역의 물 관리에 영향을 미치고 있다. 하천 본류의 경우 지속적인 모니터링과 관리를 통하여 홍수기와 이수기의 유출특성을 파악하고 있으나 지류하천까지는 어려움이 따르고 있다. 본 연구에서는 지류하천의 홍수기 유출특성을 파악하기 위하여 만경강의 지류하천인 소양천 삼중일교 지점에서 유량측정을 실시하였으며, HEC-HMS 모형을 이용하여 분석된 모의유출량과 관측유량을 비교 분석하였다. 분석을 위한 수문기초 자료는 지형정보시스템을 이용하여 추출하였으며 추출된 지형인자를 기반으로 모형의 초기 매개변수를 적용하였다. 관측유량과 초기 매개변수를 적용하여 추정된 모의유량을 비교하여 모형의 보정을 실시하고 호우사상에 대한 평균상대오차를 나타내었다.

최근 기후변화에 의한 기상현상은 국지성 집중호우, 돌발홍수 등을 발생시켜 많은 인명과 재산의 피해를 가져오고 있다. 이로 인해 기록적인 폭우의 발생이 증가되고 있으며, 도시지역은 도시개발로 인해 자연공간이 감소하여 개발 전 지표면이 가지고 있던 유역 내 저류 및 지연효과가 현저하게 감소하고 시가지의 확대와 도로포장 등 유역 내 불투수층의 증가로 인하여 홍수유출량과 첨두유출량이 점차 증가되고 있고 유출 출구점까지의 도달시간은 자연유역에 비해 현격하게 짧아져 자연하천 유역과는 다른 수문학적 특성을 가진다. LID 기법은 ‘저영향개발’로 알려져 있으며 크게 세 가지로 분류 할 수 있다. 첫째는 유역의 지형 및 토질특성을 반영하고 인위적인 간섭을 배제한 물 순환구조를 개선하기 위한 유역개발기술이다. 둘째는 강우-유출 양상을 유지시킬 수 있는 소규모의 기술을 조합하여 자연 상태의 수문순환 기능을 유지하는 녹색공간과 자연형 공간을 조성하는 공간 활용 기술이라 할 수 있다. 마지막으로, 강우 유출수의 지하침투를 증대시켜 유역단위의 홍수 유출량을 저감하고 유역의 비점오염원을 저감하며 건천화를 방지하는 등의 저영향 개발 기술이 그것이다. 이에 본 연구에서는 대상 도시유역을 선정하여 특성자료를 수집·분석 후 수문모형인 SWMM을 통해 강우-유출 모의를 실시하였으며, LID기법에 따른 유출저감 경향을 분석하여 LID 기법를 실용화에 활용하기 위한 근거를 제시하고자 하였다.

본 연구에서는 소규모 지구내 저류시설에 대한 유출저감효과를 정량화하였으며, 가용지를 대상으로 설계규모의 적정성을 평가하였다. 대상 시설에 대한 유출모의를 위해 수정합리식을 이용하였으며, 유출저감효과는 집수면의 토지피복 특성(유출계수), 강우특성(강우 재현기간, 지속기간), 저류시설의 규모(저류가능면적률, 저류한계수심)별로 정리하였다. 아울러 기성시가지 유역을 대상으로 지구내 저류시설로 활용 가능한 지역을 현장조사를 통해 살펴보았으며, 가용한 지역에 지구내 저류시설 설치시 설계규모의 적정성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 기성시가지 유역의 제한된 여건 속에서 지구내 저류시설을 고려할 경우, 예상되는 유출저감효과를 간단히 파악할 수 있을 뿐만 아니라 적정 설계규모를 결정하는데 이용될 수 있을 것이다.

최근 도시개발에 따른 인구증가와 기후변화의 영향으로 강우의 경년변화 등과 같이 수문기상학적 변동성 등으로 우리나라의 수자원 부족문제가 대두되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 강우모의기법과 강우-유출 관계의 불확실성을 동시에 고려할 수 있는 통합 저수지 유량 산정 모형을 개발하였다. 본 연구의 목적은 제시된 방법론을 저수지 둑높임 사업에 적용하여 저수지 유입량을 산정하고 최종적으로 저수지 하류에 위치한 하류하천의 하천유지유량 산정 방안에 대한 편의성을 제공하고자 하였다. 대상유역은 한강권역 추평저수지, 금강권역 한계저수지, 영산강권역 광주호로 3곳을 선정하였으나 일반적으로 농촌용수개발에 따른 저수지는 유역면적이 협소한 미계측 유역으로 주변에 인접한 계측유역의 충분한 관측기간 동안 양질의 자료를 보유한 관측소의 수문자료를 이용하였다. 강우 모의기법으로 불연속 Kernel-Pareto 분포형 기반 Markov Chain 모형에 적용하여 기존 Markov Chain 모형의 문제점인 극치강수량을 효과적으로 재현하였으며 동시에 국내외에서 주로 이용되고 있는 NWS-PC 강우-유출 모형을 대상으로 보다 진보된 매개변수 추정 및 검정과정을 통하여 불확실성 분석이 가능한 Bayesian Markov Chain Monte Carlo 기법을 적용하였다. 이를 통해서 총 13개 강우-유출모형 매개변수에 대한 사후분포를 추정하고 유출수문곡선의 불확실성 구간을 추정하였으며 물수지 분석을 병행하여 매개변수와 강우모의에 대한 불확실성을 포함한 각 저수지의 시기별 가능공급량을 산정하였다.

최근에 기후변화와 기상이변으로 인하여 산지 돌발홍수 및 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있다. 돌발홍수는 국내·외에서 많은 재산·인적 피해를 발생시키며, 이에 따라 방재 기술이 국가적 사안으로 부각되고 있다. 돌발홍수를 야기시키는 국지성 집중호우를 예방하기 위해서는 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두됨에 따라 시간적·공간적 특성과 강우의 거동을 파악할 수 있는 강우레이더의 활용성에 대한 관심이 주목되고 있다. 1980년대부터 기상청에서 레이더의 반사개념을 이용한 강우량 측정에 관심이 집중되었으며 현재에 들어 한국의 전 영역을 관찰할 수 있는 레이더 관측망(12개의 기상레이더)을 구축하였다. 기상청의 레이더 관측망은 단일편파 레이더로 구성되어 있기 때문에 폭우, 외부요인으로 인한 강우강도의 변질 및 강우유형 정보제고에 어려움이 있는 등 여러 문제점을 발생 시켰다. 그리하여 이러한 문제점을 해결하기 위해서 한강홍수통제소에서는 우리나라 최초로 대구 비슬산에 이중편파 강우레이더를 설치하여 현재 운영 중에 있다. 본 연구에서는 GIS(Geographic Information System)을 활용하여 위천 유역을 대상으로 돌발홍수와 홍수 예·경보의 직접적인 영향을 미치는 강우-유출에 대해서 수문모형인 HEC-HMS와 Vflo™을 이용하여 강우-유출을 모의하고자 단일편파 강우레이더 자료와 이중편파 강우레이더 자료를 입력 자료로 사용할 것이다. 이는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 홍수예측경보시스템을 구축하기 위한 기반이 될 것으로 판단된다.