지금까지 많은 연구를 통하여 제안된 다양한 가뭄지수들은 사전에 정의된 등급을 통하여 가뭄을 평가하기 때문에 가뭄현상에 내재된 불확실성을 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 월 유출량 자료에 내재되어 있는 불확실성을 고려하기 위해 은닉 마코프 모형(HMM) 기반의 가뭄지수(HMDI)를 제안하고, 이를 이용하여 수문학적 가뭄에 대한 확률론적 평가를 수행하였다. WAMIS에서 제공하는 한강유역의 평창강과 남한강상류의 월평균 유출량 자료(1966∼2009)를 이용하여 3, 6, 12개월씩 누적시킨 후, HMM에 적용하여 은닉상태의 사후확률을 계산하였다. 연구방법의 검증을 위해 HMM을 이용하여 추정된 각 은닉상태 별 사후확률(HMDI)과 기준값에 의해 가뭄을 평가하는 방법 중 하나인 표준유출지수(SSI)와 비교를 하였다. 분석결과, 기존 가뭄지수(SSI)를 사용하였을 때는 하나의 지수로 특정 시점에서의 가뭄 상태를 판단하였지만, HMDI는 자료에 내재된 불확실성을 이용하여 가뭄의 상태를 분류하였고, 이는 특정 시점에서 가뭄 상태들이 나타날 확률로 표현되었다. 또한, 실제 가뭄사례와의 비교를 통해서 HMDI가 SSI에 비하여 가뭄에 대한 재현능력이 우수한 것으로 나타났다.

In the case of Korea, the design flood is calculated to indirectly method using Clark unit Hydrograph. Therefore, to obtain the main outflow parameters of Clark is very important. When estimating the parameters, optimum parameter estimation is very difficult due to lack of observation. In this study, storage coefficient according to numerous rainfall event is calculated to applying similarity characteristics analysis of basin, uncertainty analysis of storage coefficient was performed.

본 연구에서는 기상청에서 제공하는 RCP 기후변화시나리오를 이용하여 기후변화와 유역유출특성에 따른 환경영향을 평가하였다. SWAT모형을 이용한 미래 댐 유입량 평가, HEC-ResSim 모형을 이용한 댐 안전성 평가 및 하류 유황분석을 수행하였다. 또한, 기존 수질관측자료를 이용하여 Seasonal-Kendall Test를 통해 수질변화 추세에 대해 분석하였고, SWAT과 HEC-ResSim 모형으로 도출된 방류량 및 지류유출량을 Qual2E모형에 적용하여 미래 수질변화 추세에 대해 분석하였다. 다음과 같은 유역 통합환경검토 기법은 하천환경에 대한 과학적 물환경 관리 체계를 확보하고, 기후변화 등 새로운 환경문제에 선제적으로 대응하기 위한 지침을 마련할 수 있을 것이다.

최근 기후변화가 미래 수문자료에 미칠 수 있는 영향을 예측하기 위한 다양한 기법이 개발 및 적용되고 있으며, 과거 및 미래 수문자료의 경향성을 파악하고 비교하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 경향성 분석은 크게 모수적 검정과 비모수적 검정으로 구분될 수 있으나, 수문자료의 특성에 의해 비모수적 검정이 유리한 경우가 대부분이다. 본 연구에서도 낙동강 유역에서 수집된 과거 및 미래 강우량의 경향성 분석을 위해 비모수적 검정 중 MK 검정과 SR 검정을 사용하였다. 또한 본 연구에서는 경향성 분석 절차의 사전절차로 PW 기법과 TFPW 기법을 적용하고 비교함으로써, 자료의 사전처리가 최종 결과에 통계적으로 유의한 영향을 미칠 수 있음을 제시하였다. 특히 SMK 기법을 적용하여 낙동강 유역의 강우자료의 경향성이 시작되는 시기를 추가로 분석하였다. 과거 강우자료의 분석결과 년총강우량은 대부분 증가하는 경향을 보였으며, 4월과 5월 그리고 9월과 10월 사이를 기점으로 강우패턴이 변화됨을 알 수 있었으며, 미래 강우자료의 분석결과 기후변화가 심해짐에 따라 경향성이 시작되는 시기가 수개월씩 빨라짐을 알 수 있었다. 이와 같은 연구결과는 향후 기후변화와 관련된 연구의 기초자료로 제공될 수 있으며, 낙동강 유역의 수자원 관리와 계획의 수립에 있어 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Hydrologic responses to variations in storm direction provide useful information for the analysis and prediction of floods and the development of watershed management strategies. However, the prediction of hydrologic responses to changes in storm direction is a difficult task that requires meteorological simulations and extensive computation. It is also difficult to identify the center of rotation of a storm affecting a basin of interest. Therefore, we propose a simple approach of rotating the basin position relative to the storm within the rainfall-runoff simulation model instead of changing the pathway of the storm, which we term the Basin Rotation Method (BRM). The proposed BRM was tested on four major typhoon events in South Korea. The results illustrated that the original basin orientation (i.e., before it was rotated) exhibits earlier and higher peak discharge and earlier recession compared to the basin after rotation. We conclude that the proposed method (BRM) is a viable alternative for use in assessing the directional influence of moving storms on floods caused by historical rather than hypothetical storm events.

This study estimates the non-stationary design flow in the Upper Green River Basin (UGRB), WYby applying a moving window with the streamflow projections under A2, A1B, and B1 scenarios.The reliable estimates of design flow are necessary for the water management and planning andthe operation of infrastructure to reduce the risk of economic loss, the environmental damage,and the loss of life.The design flow is generally estimated by the flood frequency analysis under the stationaryassumption, which the historical flood distribution is similar to the future flooddistribution. However, nature is not stationary. This study considers the non-stationarity ofthe future streamflow in determining the design flow.To estimate the design flow, this study uses the 112 bias-corrected spatially downscaled(BCSD) precipitation and temperature projections of the World Climate Research Programme (WCRP)Coupled Model Intercomparison Project phase 3 (CMIP3) datasets. Furthermore, this study usesthe Variable Infiltration Capacity (VIC) model to simulate the streamflow projections underthree climate scenarios (A2, A1B, and B1). The non-stationary design flows for each year usinga moving window are estimated for 2, 5, 10, 20, 30, 50, and 100 year return periods using theGeneral Extreme values distribution.The proposed method is applied to the Upper Green River Basin in Wyoming. Moreover, thisstudy presents the climate change impacts on the design flow.

유역의 물 환경을 분석하기 위해서는 수문관측 자료의 확보가 매우 중요하다. 그러나 유역의 수문 자료의 관측은 비용과 시간적인 문제도 존재하며, 정확한 관측이 어렵다는 문제 또한 존재한다. 따라서 유역의 물 환경을 분석하는데 필요한 수문 관측 자료가 부족한 상태에서는 수문반응을 간접적으로 표현할 수 있는 기후자료와 유역특성자료를 이용해야 된다. 이에 본 연구에서는 유역의 물 환경을 강수분할이라는 현상으로 대변하여 낙동강 유역의 강수분할에 기후 및 유역 특성이 미치는 영향을 분석하였다. 이 때, 강수분할은 Horton 지수로 정량화하여 연구에 적용하였다. 낙동강 유역의 Horton 지수는 기후요소 중 강수량에 의해 그 대부분이 결정되고 있음을 파악하였다. 또한 강수량 뿐 만 아니라 유역특성까지 함께 고려하여 Horton 지수를 예측한 결과, 강수량만을 이용하여 Horton 지수를 예측한 경우보다 Horton 지수의 예측력이 개선되었다. 특히 강수량과 유역의 평균경사를 함께 고려한 Horton 지수를 예측하였을 때 가장 높은 예측력을 가졌다. 이를 통하여 낙동강 유역의 강수분할에 있어서 기후특성 뿐만 아니라 유역특성 또한 일정한 영향력을 가지고 있음을 확인하였다.

이상기후로 인하여 국지성 집중호우가 발생하고 하천 인근 지역의 도시화로 인하여 하천으로 유입되는 흐름의 유황에 많은 변화가 발생하여, 홍수 시 하천 범람 및 제내지 침수 등의 피해가 빈번하게 나타났다. 홍수 피해를 방지하기 위하여 다양한 대책이 제안되고 있으며, 그 중에서 강변저류지는 대하천 정비사업의 일환으로 적용되고 있다. 강변저류지는 제방의 일부를 절개하거나 수문 등으로 구성된 월류부를 통하여 홍수 시 강변저류지의 홍수위를 상회하는 유량이 유입되면 홍수량이 저류지로 분담되어 하도의 홍수량을 분담하는 역할을 한다. 또한 비홍수기에는 친수시설로 활용되어 인근 주민 및 관광객이 여가를 즐길 수 있다. 이와 같이 강변저류지는 다양한 목적으로 사용 할 수 있는 장점이 있으므로 국내외에서 활발한 연구가 진행되고 있으며, 특히 국내에서는 영월, 여주, 나주 등의 지역에서 홍수위 저감을 위하여 저류지 시설을 적용하였다.강변저류지의 설치로 인하여 유입구 인근 하도 뿐 만 아니라 상하류의 흐름특성에 변화가 발생하게 된다. 홍수위 저감 영향이 상류 또는 하류에 전파되어 첨두홍수위 도달시간에도 영향을 미치게 된다. 이러한 흐름특성의 변화를 알아보기 위하여 본 연구에서는 영월 강변저류지를 대상으로 홍수위 저감효과를 검토하였다.영월 강변저류지는 강원도 영월군 영월읍 방절리에 위치하며, 영월읍 시가지 및 인접지역의 침수피해 예방 및 한강유역의 홍수량을 분담하기 위하여 조성되었다. 총면적 680,667 m², 저류용량 294만 m³이며, 생태하천, 체육시설, 자전거도로, 산책로 등의 친수시설을 갖추고 있다. 정확한 수치모의를 위해서 지형자료 및 강변저류지의 제원 등을 검토하여 반영하였으며, 월류부에서 월류가 발생할 수 있는 수문 사상을 적용하여 강변저류지의 설치 여부에 따른 대상 구간의 거동을 수치모의를 통해 검토하였다.

본 연구에서는 미공병단(1975)에서 제안한 경험적 지표인 용수부족지표(Shortage Index, SI)의 기본 개념을 근거로 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하고자 한다. SI는 용수공급 부족에 의한 피해규모를 추정할 수 있는 경우, 실제 피해 정도를 반영하여 용수부족 발생빈도, 지속기간 및 부족량에 대한 용수공급능력을 종합적으로 평가할 수 있다는 특징이 있다. 먼저, 용수부족지표의 공학적 특성을 분석하고, 지표를 구성하는 두 매개변수(k, 임계값)를 추정하는 방법을 제시하였다. 이를 근거로 1995년에 해당하는 자료들에 대한 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급 비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하였으며 낙동강 수계 내 5개의 다목적댐(안동댐, 합천댐, 임하댐, 남강댐, 밀양댐)을 대상으로 그 적용성을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 본 연구에서 고려한 용수부족지표(SI)는 수자원 부족으로 인한 사회·경제적 손실비용과 수자원 공급에 필요한 비용 특성을 반영하게 되며 SI가 1보다 크게 되면 용수공급 부족으로 인한 추가적인 수자원 개발이 필요하게 된다. 2. SI의 두 매개변수(k, 임계값) 중 k는 용수공급 부족으로 인한 사회·경제적 피해의 정도, 임계값은 수자원 부족률의 특성을 나타내는데 본 연구에서는 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표의 매개변수를 추정하였으며 k는 2, 임계값은 7.5%가 적절한 것으로 나타났다(미국의 경우, k=2, 임계값=10%). 3. 낙동강 수계에 대한 적용 결과, 1994-1995년 가뭄발생시 합천댐과 임하댐의 용수부족지표가 1보다 크게 나타났으며 용수공급능력 문제로 인한 추가적인 수자원 공급이 필요한 것으로 나타났다.

홍수예보는 정확성과 신속성, 2가지 조건을 만족해야 한다. 정확성은 홍수주의보 및 경보에 도달하는 시간과 수위를 정확하게 예측하는 정도를 말하며, 신속성은 예보선행시간으로써 홍수예보에 따른 하류지역 주민의 대피에 필요한 시간이라 할 수 있다. 이를 위한 홍수예보 방법으로 기상법, 수위법, 강우-유출법 등 3가지로 구분할 수 있다. 기상법은 강수를 정량적으로 예측하여 홍수 유발량 이상이면 경보를 발령하는 방법이다. 수위법은 상류에 위치한 수위관측소의 수위자료를 이용하여 하류의 수위상황을 예측하는 방법이며, 강우-유출 모형은 현재 4대강 홍수통제소에서 사용되고 있는 방법으로 유효우량산정을 통한 유역유출과 하도유출로 구분하여 홍수위와 도달시간 등을 예측하는 방법이다.본 연구는 영산강수계 홍수예보 지점 중 선암과 남평지점의 수위와 상류지점의 수위자료를 활용하여 인공신경망 모형을 이용한 홍수위 예측모형을 개발하였다. 더불어 홍수예보 업무 중 중요한 부분을 차지하는 홍수위 예측과 관련하여 범용성을 확대하기 위하여 Web환경에서 국가표준수문DB와 연계를 통한 RFFS을 개발하였다. 본 연구의 결과, 통계적 기준과 도식적 평가를 통한 본 연구의 모형은 홍수예보시스템에 대한 보조적 수단으로 활용할 수 있음을 확인시켜 주었으며, 홍수위 예측모형의 다양화를 통한 홍수예보업무의 효율성을 증대하였다는 측면에서 유의미하다고 판단된다. 또한 홍수예보지점을 중소하천까지 확대할 경우 인공신경망 모형을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 충주댐 유역을 대상으로 2002-2013년에 발생한 호우사상(6-9월)으로부터 산지효과를 파악하고자 하였으며 레이더 자료를 이용하여 그 특성을 확인하였다. 각각의 강우자료로부터 독립 호우사상을 추출하기 위해 무강우기간으로 12시간, 절단값(threshold)으로 0.5 mm를 적용하였다. 이를 근거로 산지효과가 발현된 호우사상의 특성을 파악하기 위해 유출율을 계산하였으며, 실제 발생 가능한 유출율보다 과대하게 산정된 호우사상을 선정하였다. 본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 호우의 이동속도, 호우방향, 강우강도 등의 특성을 파악하고, 로지스틱 회귀분석을 통해 산지효과 발현조건을 탐색하였다.

본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 호우의 산지효과 발현특성을 분석하고, 이와 관련된 호우의 특성인자를 선정하여 로지스틱 회귀분석을 수행하였다. 먼저, 충주댐 유역의 산지지역 부근에서 레이더 반사도가 평균반사도에 비해 5% 이상 증가된 호우사상을 산지효과가 발생한 사상으로 판단하였다. 이를 근거로 로지스틱 회귀분석을 수행하기 위해 본 연구에서는 강우강도, 호우의 이동속도, 산지와 호우가 만났을 때 형성된 접근각도를 대상 변량으로 선정하였다. 호우의 특성인자들에 대한 임계값은 강우강도의 경우, 4, 6, 8 mm/hr, 호우의 이동속도의 경우, 4, 6, 8, km/hr, 접근각도의 경우, 산지와 호우가 정면으로 만났을 때를 기준으로(90°) 산지와 호우가 이루는 각이 90±5°, 90±15°, 90±25°일 때를 고려하였다. 결과적으로 각각의 조건들로부터 결정된 로지스틱 회귀분석 결과들로부터 충주댐 유역에 대한 산지효과 발현조건을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 2013년 영산강과 섬진강 유역에 발생한 강우 및 홍수사상을 평년 및 예년과 비교하여 분석하였다. 분석결과, 6월, 8월∼9월은 평년대비 50% 수준에 그쳤으나, 7월은 장마전선의 영향으로 4일부터 7일까지 유역평균 250mm 강우를 기록하였다. 8월은 작년과 달리 태풍의 직접적인 영향이 없었으나, 23일과 24일에는 유역평균 140mm의 호우가 집중되었다. 강우에 따른 수위 변화를 알아보면 연중 최고수위가 7월 5일에 발생하였고, 이 때에 선암(황룡강), 나주(영산강), 구례2와 송정지점(섬진강)에 홍수주의보가 발령되기도 하였다. 농업용 저수지(광주, 담양, 장성과 나주) 및 다목적 댐(섬진강, 주암, 탐진)의 11월말 수위를 보면 전반적으로 전년에 비하여 낮은 편이었고, 그 중 광주댐은 전년대비 4.60m, 섬진강댐은 9.15m으로 낮은 편이었다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 충주댐 유입량을 모의하였으며 이때 발생되는 불확실성을 분석하였다. GCM별 불확실성을 고려하기 위해 IPCC AR4 A2 시나리오에 의한 4개의 GCM 강수량 결과를 추계학적 모형인 TFN 모형에 적용하였다. TFN 모형의 불확실성을 고려하기 위하여 정규분포를 따르는 100개의 잡음항을 생성하여 앙상블 유입량 시나리오를 생성하였고, 결과적으로 400개의 미래 유입량 시나리오를 제시하였다. 분석 결과 과거 30년과 비교하여 미래에는 다른 변화율을 보였으며, 모든 시나리오에서 전 기간에 걸쳐 연 유입량 증가 양상을 보였고 여름철의 유입량 증가, 봄철의 유입량 감소가 전망되었다.

본 연구는 섬진강댐 유역을 대상으로 기상학적, 수문학적 가뭄을 평가하였다. 우선 기상학적 가뭄을 평가하기 위하여 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 표준강수증발산지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI)를 계산하여 비교하였다. 비교결과, 두 지수간(SPI, SPEI)가뭄 순위는 서로 근사하게 추정되었다. 또한 SPEI의 결과를 통해 증발산량이 건조상태를 다소 완화시키고 있음을 확인하였는데 이를 바탕으로 수요와 공급이 반영된 가뭄지수인 SPEI가 보다 현실적으로 가뭄을 추정하고 있음을 확인하였다. 수문학적 가뭄을 평가하기 위하여 하천수가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)를 적용하였다. 적용결과, 1994년도에 가장 큰 수문학적 가뭄이 확인되었는데 이 시기는 기상학적 가뭄이 발생하였던 시기와 잘 일치 하였다. 또한 섬진강댐 유역의 고정 공급량인 월별 기본계획공급량을 이용하여 과거의 물 부족량을 추정하였다. 그 결과, 1994년도에 가장 큰 물 부족이 발생하였음을 확인하였으며 이는 앞서 추정된 적용결과들과 비교적 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 직관적으로 과거의 가뭄을 평가하고자 하였고, 향후 본 연구에서 제시한 방법을 토대로 국내 댐 유역의 물 관리에 대한 현안을 제시하고자 한다.

This study estimates unit for the nonpoint source(NPS), classified according to the existing Level-1(large scale) land cover map, by monitoring the measurement results from each Level-2(medium scale) land cover map, and verifies the applicability by comparison with previously calculated units using the Level-1 land cover map. The NPS pollutant loading for a basin is evaluated by applying the NPS pollutant unit to Dongcheon basin using the Level-2 land cover map. In addition, the BASINS/HSPF(Better Assessment Science Integrating point & Non-point Sources/ Hydrological Simulation Program-Fortran) model is used to evaluate the reliability of the NPS pollutant loading computation by comparing the loading during precipitation in the Dongcheon basin. The NPS pollutant unit for the Level-2 land cover map is computed based on precipitation measured by the Sangju observatory in the Nakdong River basin. Finally, the feasibility of the NPS pollutant loading computation using a BASINS/HSPF model is evaluated by comparing and analyzing the NPS pollutant loading when estimated unit using the Level-2 land cover map and simulated using the BASINS/HSPF models.

기후변화 및 도시화 등의 요인으로 인하여 증가하는 불확실성에 대처하기 위하여 건설되는 홍수저류지 형태의 치수시설 물이 기존의 치수시설물과 연계되어 치수능력을 극대화 할 수 있는 설계기준과 절차의 제시를 위하여 본 연구가 수행되었다. 본류의 홍수위 증가량에 대비할 수 있는 저류지용량결정, 저류지용량이 주어져 있을 경우의 본류의 홍수위 저감효과산정 등에 적용할 수 있는 다양한 시나리오 하에서의 분석을 위한 절차를 제시하였다. 기존 설계홍수량 산정절차에 근거한 IDQ (Intensity-Duration-Quantity) 분석을 이용하여 임의지속시간에서의 설계홍수수문곡선 산정기법을 제시하였고 그 활용사례를 제시하였다. IDQ 분석을 통해 산정한 강우량을 기반으로 등가첨두 수문곡선을 산정할 수 있으며, 기존 수문곡선 과 동일한 지속시간 하에서 하천의 수위가 높아질 수 있는 저빈도 수문곡선과, 기존 수문곡선과 동일한 첨두홍수량을 지니지만 강우지속기간의 증가로 인해 유출체적이 증가하는 수문곡선, 기존 수문곡선에 비해 하천의 수위 및 수문곡선의 부피 모두 증가하는 수문곡선 등 다양한 형태의 수문곡선에 대한 시나리오해석을 가능하게 한다.

The aims of this study were to investigate and confirm the occurrence and distribution patterns of blood lipid lower agents (BLLAs) in Nakdong river basin (mainstream and its tributaries). 4 (atorvastatin, lovastatin, mevastatin and simvastatin) out of 5 statins and 2 (clofibric acid and zemfibrozil) out of 3 fibrates were detected in 29 sampling sites and simvastatin (>50%) was predominant compound followed by atorvastatin, lovastatin and clofibric acid. The total concentration levels of BLLAs on April, August and November 2009 in surface water samples ranged from ND∼25.7 ng/L, ND∼18.8 and ND to 38.8 ng/L, respectively. The highest concentration level of BLLAs in the mainstream and tributaries in Nakdong river were Goryeong and Jincheon-cheon, respectively. The sewage treatment plants (STPs) along the river affect the BLLAs levels in river and the BLLAs levels decreased with downstream because of dilution effects.

본논문에서소개되는분포형생태수문모형은현실적으로확보가능한입력자료와최소한의매개변수를이용하여유역의수문, 식생, 지표온도를모의하는모형이다. 개발된모형은내성천유역에대해적용하여모형의활용가능성을살펴보았다. 우선적으로 매개변수에 대해 민감도 분석을 실시하여 모의결과에 많은 영향을 주는 매개변수를 선별해보았으며 이후최적화 기법을 통해 모형의 매개변수를 추정하여 내성천 유역의 최근 10년간(2001～2010)의수문, 식생, 지표온도 그리고 추적(routing)을통한하천유량및하천수온을모의하였다. 최적화기법을통해추정자료를이용하여매개변수를추정하였으며 일부 격자를 제외한 대다수의 격자에서 적절히 모의된 것을 확인하였다. 하천유량 및 하천수온의 경우 단위 유역말단두지점에대해검증을실시하였으며하천유량및하천수온적절히모의된것을확인할수있었다. 실제유역인내성천유역을대상으로분포형생태수문모형이최소한(현실적으로확보가능한)의입력자료와매개변수를이용함에도불구하고유역 수문순환 및 식생을 적절히 설명하고 있음을 살펴볼 수 있다.