신둔천 유역에 대한 지하수 이용이 하천유량에 미치는 영향 분석

김남원,이정우,정일문,성지연,Kim, Nam Won,Lee, Jeongwoo,Chung, Il Moon,Sung, Gee Youne 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.12

In this study, a watershed-based surface water and groundwater integrated model, SWAT-MODFLOW was used to quantify the stream flow depletion due to groundwater pumping for the Sinduncheon watershed. Complex water use conditions such as water taken from a stream, sewage disposal release, irrigation from agricultural reservoir, groundwater pumping were considered for simulations. In particular, the model was revised to reflect the effects of reservoir operation and return flow from the used groundwater on streamflow variation. The simulated results showed that the groundwater pumping at current status has induced the decrease of more than 10% in annual average streamflow and 40% in drought flow at the outlet of the Sinduncheon watershed, The simulated results also revealed that the vast water withdrawals at green house areas during winter season have dramatically changed streamflow from April to June. The streamflow depletion was mainly attributed to pumping wells located within the distance of 300 m from the stream for Sinduncheon watershed. 본 연구에서는 지표수와 지하수의 통합거동을 유역 스케일로 장기간 모의할 수 있고 양수정의 공간분포를 고려할 수 있는 유역단위 통합수문해석모형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 복하천 지류인 신둔천 유역에 대해 지하수 이용에 따른 하천수 감소량을 모의하였다. 하천수 취수, 하수처리수 방류, 농업용 저수지 관개, 지하수 양수 등 유역의 물 이용상황을 복합적으로 고려하였고, 특히 농업용 저수지 운영및 지하수 배출수의 회귀영향을 모의할 수 있도록 모형 개선을 수행하였다. 지하수 양수 유무에 따른 모의 결과, 신둔천 유역은 지하수 양수로 인해서 연평균 하천유량이 10% 넘게 감소하였고, 갈수량은 약 40% 만큼 감소한 것으로 평가되었다. 특히 겨울철 비닐하우스 지역의 과잉 양수로 인한 지하수위 저하 영향이 수막시설재배가 종료된 후 농번기인 4월에서 6월 동안에 크게 발생하였다. 하천과 관정간 이격거리별 지하수 이용에 따른 하천수 감소량을 모의한 결과, 신둔천 유역은 300m 이내의 관정이 하천유량감소에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

완정 연동형 SWAT-MODFLOW 결합모형 (Ⅱ) 모형의 평가

김남원,정일문,원유승 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.6

In this study, comprehensive evaluation on the fully coupled SWAT-MODFLOW model is performed. Since combined model can consider the spatially varied daily recharge rate, groundwater modeling would be greatly enhanced. Also, combined model has been able to generate the distribution of groundwater heads with time, surface-subsurface flow modeling would be greatly advanced. River-aquifer interaction is well established in the combined model considering two-way interactions. Consequently, the reliability of groundwater discharge and total runoff of watershed would be greatly enhanced when combined model is used. 본 연구에서는 국내에서 독자적으로 개발한 완전 연동형 SWAT-MODFLOW결합모형을 평가하였다. 결합모형은 함양량의 시공간적 변동성을 반영할 수 있어 기존 지하수 모델링에 있어서 함양량을 현실적으로 고려하지 못했던 부분이 크게 개선될 것으로 판단된다. 또한 SWAT의 지하수 모형성분은 집중형이므로 분포형 매개변수의 입력이 어렵고 지하수위의 변화등을 고려하지 못하나 결합모형은 지하수부분에 MODFLOW모형을 탑재시킴으로써 완벽한 시간단계별 지하수위 분포를 재생해 낼 수 있었다. 마지막으로 하천네트워크-대수층간의 상호작용에 있어서 SWAT은 일방향만을 고려하나 결합모형은 양방향 상호작용을 모두 고려할 수 있어 실제적인 하천-대수층간의 경계유량을 고려할 수 있어 유역내 기저 유출량 및 총 유출량의 신뢰성이 크게 증대될 것으로 기대된다.

Web Interface for Mathematical Programming Solvers

김남원,김철,이재성 대한산업공학회 2005 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.2005 No.11

자료생성방법을 사용한 강우의 공간분포가 첨두유량의 변동성에 미치는 영향에 대한 실험적 연구

김남원,신문주 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.6

본 연구에서는 안동댐유역을 대상으로 분포형 모형과 미계측유역 자료생성방법인 공간확장자료 생성방법을 사용하여 47개 미계측유역에 대해 홍수유출 시계열자료를 생성하고 3개 관측유역을 포함한 총 50개 유역에 대해 첨두유량을 추출하여 분석함으로써 강우의 공간분포가 유출에 미 치는 영향을 실제유역과 실제사상에 대해 자세히 분석하였다. 20개 사상에 대해 GRM 모형의 매개변수 보정 및 검증결과 적절한 모형효율 통계결 과를 얻었다. 이 추정된 매개변수와 실제강우(강우의 공간분포를 고려한 강우) 및 공간평균강우(실제강우를 공간적으로 평균한 강우)를 사용하여 50개 유역의 홍수유출 시계열자료를 생성하였으며 이 시계열 자료 중 첨두유량을 추출하여 분석한 결과 공간평균강우에 의한 첨두유량의 분포는 실제강우에 의한 첨두유량의 분포와 차이가 있었다. 강우의 분포가 유역전반에 비슷한 경우에는 실제강우와 공간평균강우에 의한 첨두유량의 분 포가 비슷하거나 약간의 차이가 있었다. 하지만 호우가 상류 또는 하류방향으로 이동하거나 강우가 무작위로 분포되는 경우에는 공간평균강우에 의한 첨두유량의 분포가 실제강우에 의한 첨두유량의 분포보다 크게 좁아지는 것을 보였다. 이러한 사상의 비율을 조사한 결과 강우의 공간적 변동 성을 고려하지 않고 홍수유출을 모의한다면 약 35%의 사상에 대해서는 적절하지 않은 첨두유량 모의결과를 얻을 수 있는 것으로 조사되었다. 따 라서 홍수량 산정 또는 수자원 설계 시 강우의 시간분포 뿐만 아니라 공간분포 또한 고려해야 한다. 계측유역과 미계측유역의 첨두유량의 관계를 조사한 결과 낙동강 지류들에 위치한 미계측유역들의 첨두유량들은 그 크기가 넓게 분포됨에 따라 계측유역의 첨두유량을 사용하여 생성한 power law 관계를 이 미계측유역들의 첨두유량 추정 시 사용할 수 없었다. 또한 계측유역들의 첨두유량 또는 미계측유역 중 상하류로 연결된 비독립적인 소유역들의 첨두유량간에는 power law 가 존재하였으나 낙동강 지류들에 위치한 독립된 소유역들의 첨두유량들 간에는 상관관계가 없었다. This study generated flood time series of ungauged catchments in the Andongdam catchment using a distributed rainfall-runoff model and data generation method, and extracted the peak flows of 50 catchments to investigate the effect of rainfall spatial variability on peak flow simulation. The model performance statistics for three gauged catchments were reasonable for all events. The flood time series of the 50 catchments were generated using distributed and mean rainfall time series as input. The distribution of the peak flow using the mean rainfall was similar or slightly different to that using the distributed rainfall when the distribution of the distributed rainfall was nearly uniform. However, the distribution of the peak flow using the mean rainfall was reduced significantly compared to that using the distributed rainfall when actual storms moved to the top or bottom of the study catchment, or the rainfall was randomly distributed. These cases were 35% of total number events. Therefore, the spatial variability of rainfall should be considered for flood simulation. In addition, the power law relationship estimated using the peak flow of gauged catchments cannot be used for estimating the peak flow of ungauged independent catchments due to latter’s significant variation of the peak flow magnitude.

하천정비기본계획상의 홍수량 산정방법 평가

김남원,Kim, Nam-Won 한국하천협회 2005 하천과 문화 Vol.1 No.-

(3-5) 홍수빈도해석에 의한 설계홍수량 산정방법 일반화

김남원,Kim, Nam-Won 한국수자원학회 2013 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.46 No.5

쌍천 지하댐의 효용성 평가를 위한 지표수-지하수 통합 수문해석

김남원,나한나,정일문,Kim, Nam-Won,Na, Han-Na,Chung, Il-Moon 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.6

지속가능한 지하수 자원의 개발과 관리능력의 수단으로서의 지하댐의 이용과 그 효율성에 관한 분석을 수행하기 위해 완전연동형 지표수-지하수 통합해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 쌍천유역에 적용하여 지하댐 건설에 따른 영향평가를 수행하였다. 지하댐 건설 후에는 댐 상류의 지하수위 상승이 일어나며 하류부는 지하수가 감소하는 현상이 나타난다. 이에 따라 지표수-지하수의 상호교환량은 상류에서 더 커지는 것으로 나타났다. 지하댐 건설에 따라 상류부 대수층의 저류량이 증가함으로써 가용한 지하수의 개발량은 그만큼 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 지하댐의 기능이 대수층의 가용 저류량을 증대시키는 매우 유용한 시설임을 확인할 수 있었고, 통합 수문해석 방법론은 지하댐 건설에 따른 영향 뿐 아니라 설계와 운영을 평가하기 위한 적절한 기법으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the usefulness of underground dam as a means for the sustainable development of groundwater, and its performance in the management of groundwater resources were analyzed. The fully integrated SWAT-MODFLOW was applied to the Ssangcheon watershed in Korea to evaluate the effectiveness of groundwater dam construction. After construction, the groundwater level raised in the upstream area of groundwater dam while lowered in the downstream area. Also, it is shown that the exchange rate of river-aquifer interactions increased in the upper area of the dam. Since the storage capacity of the aquifer largely increased in the upper area of the dam, the exploitable groundwater could be greatly increased as much. This study demonstrated that a groundwater dam was a very useful measure to increase the available storativity of groundwater aquifers. It also represented that the combined analysis using SWAT-MODFLOW was helpful for the design and opeation of groundwater dam in the Ssangcheon watershed.

호우이동을 고려한 DAD 분석방법

김남원,원유승 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.5

수문학 교과서를 통해 널리 알려진 기존의 유역중심 DAD 분석방법은 유역면적이 작거나 호우이동이 거의 없는 경우에 매우 유용한 방법으로 계산이 비교적 간단하다. 그러나, 태풍과 같이 호우이동이 뚜렷한 경우에는 DAD 관계를 명확히 표현하기 어려우며, 특히 유역면적이 증가함에 따라 평균면적강우량의 오차도 증가하므로, 분석자의 혼란을 야기시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유역중심 DAD 분석방법의 단점을 보완코저 호우중실 DAD 분석방법을 개발하였 The traditional fixed areal DAD(rainfall Depth-Area-Duration) method, generally quoted in most hydrology texts, is a simple and useful procedure when watersheds are small and storm movement is not an important factor of consideration. However, it is diffi

20세기 우리나라 관측최대강수량의 특성

김남원,원유승 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.5

수자원분야에서 관측최대강수량은 주로 지점최대 강수량에 의해 평가되어 왔으나, 엄밀한 의미에서 강수량이라 함은 면적평균강수량으로 고려되어야 한다. 면적평균강수량은 관측호우의 DAD(rainfall Depth-Area-Duration) 분석을 통하여 계산된 추정치이고, 이로부터 대상면적-지속기간별 면적평균강수량 또는 최대관측강수량을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라 전역을 수문학적으로 동질하다고 가정하여 호우중심의 DAD 분석을 수행하였으며, 이로부 Mainly, observed maximum rainfall has been evaluated by point rainfall, but actually it should be considered by means of average areal rainfall. Average areal rainfall is an estimated value computed through DAD(rainfall Depth-Area-Duration) analysis. By u

태풍 루사(Rusa)의 강우와 홍수피해 특성

김남원,김창완,우효섭 대한토목학회 2002 대한토목학회지 Vol.50 No.10