• Research Article

    A study on estimating the quick return flow from irrigation canal of agricultural water using watershed model

    유역모델을 이용한 농업용수 신속회귀수량 산정 연구

    Lee, Jiwan, Jung, Chunggil, Kim, Daye, Maeng, Seungjin, Jeong, Hyunsik, Jo, Youngsik, Kim, Seongjoon

    이지완, 정충길, 김다예, 맹승진, 정현식, 조영식, 김성준

    In this study, we tried to present a method for calculating the amount of regression using a watershed modeling method that can …

    본 연구에서는 유역단위의 물수지 분석과 농업용수의 수문학적 매커니즘을 모의 할 수 있는 유역 모델링 방법을 이용하여 회귀수량 산정기법을 제시하고자 하였다. SWAT 모델을 …

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    In this study, we tried to present a method for calculating the amount of regression using a watershed modeling method that can simulate the hydrological mechanism of water balance analysis and agricultural water based on watershed unit. Using the soil water assessment tool (SWAT), a watershed water balance analysis was conducted considering the simulation of paddy fields for the Manbongcheon Standard Basin (97.34 km2), which is a representative agricultural area of the Yeongsan river basin. Before evaluating return flow, the SWAT was calibrated and validated using the daily streamflow observation data at Naju streamflow gauge station (NJ). The coefficient of determination (R2), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root-Mean-Square Error (RMSE) of NJ were 0.73, 0.70, 0.64 mm/day. Based on the calibration results for three years (2015-2017), the quick return flow and the return rate compared to the water supply amount for the irrigation period (April 1 to September 30) were calculated, and the average return flow rate was 53.4%. The proposed method of this study may be used as foundation data to optimal agricultural water supply plan for rational watershed management.


    본 연구에서는 유역단위의 물수지 분석과 농업용수의 수문학적 매커니즘을 모의 할 수 있는 유역 모델링 방법을 이용하여 회귀수량 산정기법을 제시하고자 하였다. SWAT 모델을 이용하여 영산강수계 대표적인 농업지역인 만봉천 표준유역 (97.34 km2)에 대해 담수 논 모의가 고려된 유역물수지 분석을 실시하였다. 회귀수량 산정에 앞서, 나주 유량관측소의 일 유량 자료를 이용하여 SWAT을 검·보정하였다. R2, Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root-Mean-Square Error (RMSE)는 각각 0.73, 0.70, 0.64 mm/day으로 분석되었다. 3년 동안(2015~2017) 모의 결과를 토대로 관개기간(4/1~9/30)에 대한 신속 회귀수량과 공급량 대비 회귀율을 산정하였고, 평균 53.4%로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 유역 회귀수량 모델링 기법은 향후 합리적인 유역물관리를 위한 최적 농업용수 공급방안에 대한 기초자료 구축에 활용될 수 있다.

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    31 May 2022
  • Research Article

    Evaluation of flood frequency analysis technique using measured actual discharge data

    실측유량 자료를 활용한 홍수량 빈도해석 기법 평가

    Kim, Tae-Jeong, Kim, Jang-Gyeong, Song, Jae-Hyun, Kim, Jin-Guk, Kwon, Hyun-Han

    김태정, 김장경, 송재현, 김진국, 권현한

    For water resource management, the design flood is calculated using the flood frequency analysis technique and the rainfall runoff model. The method …

    수자원의 계획 및 설계에 활용되는 홍수량 산정 방법은 홍수량 빈도해석 방법과 강우-유출모형에 의한 방법이 사용된다. 홍수량 빈도해석 방법은 홍수량 자료를 직접 빈도해석 …

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    For water resource management, the design flood is calculated using the flood frequency analysis technique and the rainfall runoff model. The method by design flood frequency analysis calculates the stochastic design flood by directly analyzing the actual discharge data and is theoretically evaluated as the most accurate method. Actual discharge data frequency analysis of the measured flow was limited due to data limitations in the existing flood flow analysis. In this study, design flood frequency analysis was performed using the measured flow data stably secured through the water level-discharge relationship curve formula. For the frequency analysis of design flood, the parameters were calculated by applying the bayesian inference, and the uncertainty of flood volume by frequency was quantified. It was confirmed that the result of calculating the design flood was close to that calculated by the rainfall-runoff model by applying long-term rainfall data. It is judged that hydrological analysis can be done from various perspectives by using long-term actual flow data through hydrological survey.


    수자원의 계획 및 설계에 활용되는 홍수량 산정 방법은 홍수량 빈도해석 방법과 강우-유출모형에 의한 방법이 사용된다. 홍수량 빈도해석 방법은 홍수량 자료를 직접 빈도해석 하여 확률홍수량을 산정하며 이론적으로 가장 정확한 방법으로 평가된다. 기존의 홍수량 해석은 자료의 제약으로 인하여 실측유량의 직접 빈도해석은 한계가 있었으나 과거부터 국가적으로 수문조사를 수행하여 10년 이상의 실측유량 자료를 확보할 수 있는 수준에 도달하였다. 본 연구는 수위-유량 관계곡선식을 통하여 안정적으로 확보된 실측유량 자료를 활용하여 홍수량 빈도해석을 수행하였다. 홍수량 빈도해석을 위하여 Bayesian 기법을 적용하여 매개변수를 산정하고 빈도별 홍수량의 불확실성을 정량화하였다. 확률홍수량 산정 결과는 장기간의 강우량 자료를 적용하여 강우-유출모형으로 산정된 홍수량과 근접한 것을 확인하였다. 수문조사를 통하여 장기간의 실측유량 자료를 활용하여 다각적인 관점으로 수문해석이 가능할 것으로 판단된다.

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    31 May 2022
  • Research Article

    Retrospective analysis of the urban inundation and the impact assessment of the flood barrier using H12 model

    H12 모형을 이용한 도시침수원인 및 침수방어벽의 효과 분석

    Kim, Bomi, Noh, Seong Jin, Lee, Seungsoo

    김보미, 노성진, 이승수

    A severe flooding occured at a small urban catchment in Daejeon-si South Korea on July 30, 2020 causing significant loss of property …

    2020년 7월 30일 대전광역시 서구 A 아파트에서 새벽에 발생한 집중호우로 차량 78대와 아파트 2개 동이 침수되어, 사망 1명, 이재민 56명의 피해가 발생하였다. …

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    A severe flooding occured at a small urban catchment in Daejeon-si South Korea on July 30, 2020 causing significant loss of property (inundated 78 vehicles and two apartments) and life (one casualty and 56 victims). In this study, a retrospective analysis of the inundation event was implemented using a physically-based urban flood model, H12 with high-resolution data. H12 is an integrated 1-dimensional sewer network and 2-dimensional surface flow model supported by hybrid parallel techniques to efficiently deal with high-resolution data. In addition, we evaluated the impact of the flooding barriers which were installed after the flood disaster. As a result, it was found that the inundation was affected by a combination of multiple components including the shape of the basin, the low terrain of the inundation area located in the downstream part of the basin, and lack of pipe capacity to drain discharge from the upstream during heavy rain. The impact of the flooding barriers was analyzed by modeling with and without barriers on the high-resolution terrain input data. It was evaluated that the flood barriers effectively lower the water depth in the apartment complex. This study demonstrates capability of high-resolution physically-based urban modeling to quantitatively assess the past inundation event and the impact of the reduction measures.


    2020년 7월 30일 대전광역시 서구 A 아파트에서 새벽에 발생한 집중호우로 차량 78대와 아파트 2개 동이 침수되어, 사망 1명, 이재민 56명의 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 1차원 관거-2차원 지표 흐름(1D-2D) 통합 해석 모형인 H12 모형과 고해상도 지표면 자료를 이용하여 침수 사상을 재현하고, 원인을 분석하였다. 또한, 침수 재해 발생 이후 A 아파트 주위에 설치된 침수방어벽의 침수 방어 효과를 분석하였다. 분석 결과, 좁고 가파른 유역형상, 주변 대비 고도가 낮은 대상 지역의 지형적 요인과 폭우로 인해 상류로부터 급속히 발생한 유출이 하류 저지대에서 배수되지 못해 발생한 침수 재해로 분석되었다. 침수방어벽의 효과를 분석하기 위해 고해상도 지표면 입력자료를 변경하여 침수방어벽 설치 전후를 모의하여 비교한 결과, 설치 후 A 아파트 단지 내 침수 수위가 낮아져 홍수 저감효과가 뛰어난 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 초고해상도 물리 기반 모형을 이용한 침수 원인 분석 및 저감 대책의 정량적 평가가 가능함을 확인하였다.

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    31 May 2022
  • Research Article

    A study on the analysis of performance differences according to the operation method of public sewage treatment facility

    공공하수처리시설 운영방식에 따른 성과 차이 분석에 관한 연구

    Ko, Hyunsoo, Ha, Donggyun

    고현수, 하동균

    This study aims to analyze the differences in performance according to various operation methods (direct management, public consignment, and private agency) of …

    본 연구는 공공하수처리시설의 다양한 운영방식(직영, 공공 위탁, 민간 대행)에 따른 성과의 차이를 분석하고 연구 결과를 토대로 국민에게 가장 효율적이고 높은 수준의 하수처리 …

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    This study aims to analyze the differences in performance according to various operation methods (direct management, public consignment, and private agency) of public sewage treatment facilities and derive the most efficient and high level of sewage treatment services to the public based on the research results. To this end, economic performance indicators (sewage treatment cost, sewerage rate) and social performance indicators (water quality, number of civil complaints) were selected, and cross-sectional analysis and longitudinal analysis were used to verify the difference between the averages of three or more groups through one-way ANOVA. As a result of the analysis, cross-sectional analysis, there was no difference in economic performance dimension according to the operating method, but in terms of social performance dimension, it was found that there was a difference according to the operating method. In the case of water quality indicators, the results were superior to those directly managed by public consignment and private agencies in the number of civil complaints. In the longitudinal analysis examining the improvement of performance indicators, there was no significant difference by operation method in most performance indicators. In order to improve the efficiency of public services and improve the service level, various approaches suitable for the characteristics of each service are required in addition to the logic of public consignment or introduction of private agency. In the future, when local governments promote public consignment or private agency, it is necessary to understand and promote the nature of the service, the specificity of each local government, and the needs of service users.


    본 연구는 공공하수처리시설의 다양한 운영방식(직영, 공공 위탁, 민간 대행)에 따른 성과의 차이를 분석하고 연구 결과를 토대로 국민에게 가장 효율적이고 높은 수준의 하수처리 서비스를 제공할 수 있는 운영방식과 개선방안을 도출하고자 하는 목적을 가진 연구이다. 이를 위해 경제적 성과지표(하수처리 비용, 하수도 요금)와 사회적 성과지표(수질, 민원 수)를 선정하여 횡단 분석(cross-section data)과 종단 분석(longitudinal analysis)의 방법으로 세 집단 이상의 평균 차이 검증을 일원분산분석(ANOVA)을 통해 실시하였다. 분석 결과 횡단 분석에서의 경제적 성과 차원에서는 운영방식에 따라 차이가 나타나지 않았으나, 사회적 성과 차원에서는 운영방식별로 차이가 나타나는 것을 알 수 있었다. 수질 지표의 경우 공공 위탁에서, 민원 발생 건수에서는 민간 대행에서 직영 대비 우수한 성과를 보이고 있었다. 종단 분석에서는 대부분 성과지표에서 운영방식별로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 따라서 공공서비스의 효율성 제고와 서비스 수준 제고를 위해서는 공공 위탁이나 민간 대행 도입 논리 외에 서비스별 특성에 맞는 다양한 접근이 요구된다고 하겠다. 아울러 향후 지자체가 하수도 위탁을 추진한다면 서비스의 성격과 지자체별 특수성, 서비스 이용자의 니즈 등을 잘 파악하여 추진하는 것이 필요하다.

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    31 May 2022
  • Research Article

    Assessment of water quality index suitability of domestic watersheds

    국내유역의 수질지수 적합성 평가

    Lee, Sangung, Jo, Bugeon, Kim, Young Do

    이상웅, 조부건, 김영도

    Since tributaries have greater water quality variability than main streams, a comprehensive evaluation method that considers the effects of various parameters rather …

    지류 하천은 본류에 비해 수질 변동성이 심하므로, 지류하천에 대한 효과적인 수질관리를 위해서 단일 수질 항목에 의한 평가보다 다항목의 영향을 고려한 종합적인 평가 …

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    Since tributaries have greater water quality variability than main streams, a comprehensive evaluation method that considers the effects of various parameters rather than one water quality parameter has been introduced for effective water quality management of tributaries, but the characteristic of the watershed is not considered. In this study, the urbanization rate, livestock excreta generation, and industrial wastewater discharge in the Hantan River middle-watershed classify urban and non-urban watersheds, and evaluate the suitability of water quality indexes by watershed characteristics by analyzing water quality characteristics and calculating CCME WQI, RTWQI, and NSFWQI. Factor analysis was used to understand the effect of water quality parameters used to calculate the water quality index on the water quality index results. As a result of the factor analysis, the relationship between CCME WQI, TC, and FC was derived, and the relationship between RTWQI and DO, SS in urban watersheds and NSFWQI and FC in non-urban watersheds was revealed. As a result of evaluating suitability through comparison with BOD and T-P grades, it was interpreted that the suitability of the water quality index was low in urban watersheds and that comprehensive water quality evaluation using RTWQI was possible in non-urban watersheds.


    지류 하천은 본류에 비해 수질 변동성이 심하므로, 지류하천에 대한 효과적인 수질관리를 위해서 단일 수질 항목에 의한 평가보다 다항목의 영향을 고려한 종합적인 평가 방법이 도입되고 있으나 유역 특성이 고려되지 못하는 한계가 발생한다. 본 연구에서는 한탄강 중권역을 도시화율 및 가축분뇨 발생량, 산업폐수 배출량으로 도시 유역과 비도시 유역을 분류하고 수질 특성 분석 및 CCME WQI, RTWQI, NSFWQI 산정을 통해 유역 특성별 수질지수의 적합성을 평가하고자 한다. 수질지수 산정시 사용되는 수질항목이 수질지수 결과에 미치는 영향을 파악하고자 요인분석을 활용하였다. 요인분석 결과, CCME WQI와 TC, FC의 관계가 도출되었으며, 도시 유역에서 RTWQI와 DO, SS, 비도시 유역에서 NSFWQI와 FC의 관계가 나타났다. 하천생활환경기준 항목인 BOD, T-P 등급과 수질지수 비교를 통해 적합성을 평가하였을 때 도시 유역에서는 수질지수의 적합성이 낮은 것으로 나타났으며, 비도시 유역에서 RTWQI를 활용한 종합적인 수질 평가가 가능한 것으로 해석되었다.

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    31 May 2022
  • Research Article

    Development of seawater inflow equations considering density difference between seawater and freshwater at the Nakdong River estuary

    해담수 밀도차를 고려한 낙동강하굿둑 해수유입량 산정식 개발

    Jeong, Seokil, Lee, Sanguk, Hur, Young Teck, Kim, Youngsung, Kim, Hwa Young

    정석일, 이상욱, 허영택, 김영성, 김화영

    The restoration of the Nakdong River estuary is one of the most important projects of the Ministry of Environment, Republic of Korea. …

    낙동강하굿둑 기수역의 복원이 국정과제로 채택되면서, 2019~2020년의 실증실험과 2021년 시범운영을 거쳐 2022년 기수역 복원이 공식화 되었다. 해수유입 시 많은 의사결정이 실시간으로 수행되어야 하므로, …

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    The restoration of the Nakdong River estuary is one of the most important projects of the Ministry of Environment, Republic of Korea. A real-scale experiment of gate operation was executed from 2019 to 2020, and a pilot operation was performed in 2021. The gate of Nakdong River Estuary Barrier (NEB) is supposed to be continuously opened based on the experiment results. Many critical decisions should be made immediately during the experiment based on the real-time measured data and numerical analysis considering the seawater inflows. The decision-making sequence was made systematically with the accurate estimation of seawater inflow. The estimation of seawater inflow is the main research objective and the equations of seawater inflow were developed, reflecting the structural characteristics of NEB. The inflow equations were developed in two forms, overflow and underflow. ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) was used to measure seawater inflow, check the accuracy of the developed equations, and derive the flow coefficient. The comparison error of the developed equations was about 3% compared to the measured data.


    낙동강하굿둑 기수역의 복원이 국정과제로 채택되면서, 2019~2020년의 실증실험과 2021년 시범운영을 거쳐 2022년 기수역 복원이 공식화 되었다. 해수유입 시 많은 의사결정이 실시간으로 수행되어야 하므로, 실측과 수치해석을 이용한 의사결정시스템이 체계화되었으며, 이 과정에서 정확한 해수유입량 산정이 필요하였다. 이에 본 연구에서는 해수와 담수의 밀도차이와 낙동강하굿둑 수문의 구조적인 특성을 반영한 해수유입량 산정식을 개발하였다. 낙동강하굿둑 수문은 월류와 저류방식으로 해수유입이 가능하므로, 산정식 또한 두 가지 형태로 제시하였다. 개발된 식의 정확도 확인 및 유량계수 도출을 위하여 시범운영 기간동안 ADCP를 이용하여 해수유입량을 실측하였다. 완성된 식을 이용한 계산값과 실측값의 비교 결과 약 3%의 오차를 확인하였다.

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    31 May 2022