Assessment of the Effects of Urbanization on the Watershed Streamflow

정영훈,문종필,이승오,박윤식,Jung, Younghun,Moon, Jongpil,Lee, Seung Oh,Park, Youn Shik The Korean Society of Agricultural Engineers 2014 한국농공학회논문집 Vol.56 No.1

도시화는 불투수면적의 증가로 인해 수문학적 변화를 초래하며 또한 지하수량의 감소와 지표유출의 증가와 같은 현상이 발생한다. 따라서 본 연구의 목적은 일유량을 기본으로 한 토지이용 변화 현상에 대한 영향을 정량적이고 공간적으로 다른 토지이용도를 이용하여 산정하는 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 ARCSWAT의 SWAT2005 버전을 이용하여 갑천 유역을 일유량으로 모의 하였다. 모형의 검보정 후, 1997년부터 2001년 일유량으로 모의된 결과를 통계학적으로 분석하였고, 모의된 유량은 Mann-Whiteny method로 테스트 하였다. 도시 면적이 28 % 차이가 있는 경우 SWAT의 유량 모의 결과는 5 % 유의수준에서 도시화의 영향이 모의된 유량에 크게 영향을 주는 것으로 나타났다. 그러나 도시화의 공간적 변화는 5 % 유의수준에서 유량의 변화에 미치는 영향이 거의 없는 것으로 나타났다.

FOA를 이용한 홍수범람도 구축에서 불확실성 요소의 민감도 분석

정영훈,박제량,여규동,이승오,Jung, Younghun,Park, Jeryang,Yeo, Kyu Dong,Lee, Seung Oh 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.6

홍수위험관리에서 홍수범람도는 가장 기본적인 자료로 사용되고 있다. 그러나 홍수범람도 구축과정에서 다양한 형태로 불확실성이 발생하기 때문에 이는 정확한 홍수 방재계획 수립에 걸림돌로 작용할 수 있다. 그러므로 불확실성 요소를 제거하거나 개선하여 홍수범람도의 정확성을 향상시키는 것이 필요하나, 모든 불확실성을 완벽하게 제거하는 것은 경제적 타당성과 홍수에 대한 지식의 한계 때문에 불가능하며 매우 비효율적일 수 있다. 또한, 홍수범람도에 전달되는 불확실성 요소의 영향은 다른 환경변수에 따라 다를 수 있기 때문에 다양한 주변 환경의 조건을 고려한 불확실성 요소에 대한 민감도 분석이 필요하다. 이를 통하여 제거해야하거나 개선시켜야할 불확실성 요소의 우선순위를 정함으로써 전략적이면서도 효율적인 홍수위험관리를 유도할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 주변 환경의 조건에 따라 홍수범람도에 미치는 불확실성 요소의 민감도를 FOA방법을 이용하여 분석하고, 이를 미국 Indiana주 Columbus시 근처의 Flatrock 강에 적용하여 홍수범람도에 가장 큰 불확실성을 전달하는 요소를 선별하였다. 본 연구결과는 하나의 불확실성 요소가 다른 입력변수나 매개변수와 같은 주변 환경에 의해 홍수범람도에 다르게 영향을 준다는 것을 확인하였으며 또한, 대상유역의 홍수범람도 구축과정에서 가장 큰 불확실성 요소는 지형자료로 판명되었다. Flood inundation map has been used as a fundamental information in flood risk management. However, there are various sources of uncertainty in flood inundation mapping, which can be another risk in preventing damage from flood. Therefore, it is necessary to remove or reduce uncertainty sources to improve the accuracy of flood inundation maps. However, the entire removal of uncertainty source may be impossible and inefficient due to limitations of knowledge and finance. Sensitivity analysis of uncertainty sources allows an efficient flood risk management by considering various conditions in flood inundation mapping because an uncertainty source under different conditions may propagate in different ways. The objectives of this study are (1) to perform sensitivity analysis of uncertainty sources by different conditions on flood inundation map using the FOA method and (2) to find a major contributor to a propagated uncertainty in the flood inundation map in Flatrock at Columbus, U.S.A. Result of this study illustrates that an uncertainty in a variable is differently propagated to flood inundation map by combination with other uncertainty sources. Moreover, elevation error was found to be the most sensitive to uncertainty in the flood inundation map of the study reach.

수문곡선 분리를 통한 댐 유입량 평가

정영훈,Jung, Younghun 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.3

Understanding the composition of the dam inflow can improve the efficiency of dam operation considering the seasonal characteristics. Hydrograph analysis is one of the methods to identify the characteristics of dam inflow. In addition, baseflow separation on the dam inflow can be affected by anthropogenic influences depending on dam locations. In this regard, the objectives of this study are 1) to analyze yearly and monthly baseflow contribution to the dam inflow and 2) to compare the baseflow contribution to the inflow in dams located upstream and downstream of the watershed. The result shows that the estimated baseflow index was smaller in the upstream dams compared to the downstream dams. Discharge from the upstream water infrastructure including dams and reservoirs can be a part of inflow into the downstream water infrastructure. Based on this scenario, the discharge regulated from the upstream dam could lead to overestimation of baseflow contribution to inflow into the downstream dam. We expect that the results from this study elucidate the role and function of dams and hence, contribute to the efficient operation of dams located in the upstream and the downstream of the watershed.

조도계수와 유량의 불확실성이 홍수범람도 구축에 미치는 영향

정영훈,여규동,김수영,이승오,Jung, Younghun,Yeo, Kyu Dong,Kim, Soo Young,Lee, Seung Oh 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

홍수범람도의 정확성은 입력자료, 모형변수, 모델접근방법 등을 포함한 전반적인 구축과정에 포함된 모든 변수들로부터 전달되는 불확실성에 의해 결정된다. 본 연구의 목적은 미국 Missouri주 Boonville시에 위치한 Missouri 강에 대한 홍수범람도 구축과정에서 모델 변수들 가운데 주 요소 (흐름조건, 조도계수)로부터 발생하는 불확실성을 조사하는 것이다. 본 연구를 수행하기 위하여 홍수범람면적의 불확실성 구간을 정량화하기 위한 GLUE (generalized likelihood uncertainty estimation)를 이용하였다. GLUE 수행과정에서 불확실성 구간은 두 개의 우도함수를 선택함으로 산정되었는데 선택된 우도함수는 제곱오차 합의 역 (1/SSE)과 절대오차 합의 역 (1/SAE)이다. GLUE의 결과는 제곱오차 합의 역에 의한 우도측정이 절대오차 합의 역에 의한 우도측정보다 관측 자료에 더 민감하였고, 두 개의 변수에 포함된 불확실성은 관측 자료의 약 2 %에 해당하는 홍수범람면적의 불확실성 구간에 전달되었다. 이러한 결과를 토대로, 본 연구는 홍수의 특성을 알아내는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. The accuracy of flood inundation maps is determined by the uncertainty propagated from all variables involved in the overall process including input data, model parameters and modeling approaches. This study investigated the uncertainty arising from key variables (flow condition and Manning's n) among model variables in flood inundation mapping for the Missouri River near Boonville, Missouri, USA. Methodology of this study involves the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) to quantify the uncertainty bounds of flood inundation area. Uncertainty bounds in the GLUE procedure are evaluated by selecting two likelihood functions, which is two statistic (inverse of sum of squared error (1/SAE) and inverse of sum of absolute error (1/SSE)) based on an observed water surface elevation and simulated water surface elevations. The results from GLUE show that likelihood measure based on 1/SSE is more sensitive on observation than likelihood measure based on 1/SAE, and that the uncertainty propagated from two variables produces an uncertainty bound of about 2% in the inundation area compared to observed inundation. Based on the results obtained form this study, it is expected that this study will be useful to identify the characteristic of flood.

홍수범람도 불확실성 해석을 위한 인공위성사진의 활용

정영훈,류광현,이충성,이승오,Jung, Younghun,Ryu, Kwanghyun,Yi, Choongsung,Lee, Seung Oh 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2

정밀한 홍수 범람도는 홍수의 공간적 특성에 대한 정보를 의사 결정자나 설계자들에게 전달할 수 있다. 수리모형을 이용하여 홍수 범람도를 구축하는 과정에서 확실하게 정의되거나 측정되지 않은 조도계수와 수위유량관계식으로부터 얻은 유량은 불확실성을 일으키는 핵심 요인들이다. 또한, 홍수 범람도에 대한 불확실성 해석을 위해서는 관측 자료가 필요한데, 홍수 범람의 관측 자료는 인공위성영상을 이용하여 확보할 수가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 수리모형과 인공위성자료를 이용하여 조도계수와 유량이 홍수범람도 제작에서 일으키는 불확실성을 정량적으로 산정하는 것이다. 미국 Illinois주 Metropolis시 주위의 Ohio 강에 대하여 HEC-RAS과 지형분석을 이용하여 홍수 범람를 모의하고 ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis)분류 방법으로 Landsat 5TM 위성 영상으로부터 수체를 추출하였다. 추출된 수체는 GLUE(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)에서 우도측정(F-통계량)을 계산하는데 관측 자료로 이용되었다. GLUE는 누적확률 5 %와 95 %에 각각 해당하는 74.59 $km^2$와 151.95 $km^2$의 홍수범람면적을 산정했다. 홍수 범람도 구축과정에서 발생하는 불확실성을 정량적으로 산정하는 것은 효율적인 홍수방어 계획을 실현화하는데 중요한 역할을 할 거라 사료된다. An flood inundation map is able to convey spatial distribution of inundation to a decision maker for flood risk management. A roughness coefficient with unclear values and a discharge obtained from the stage-discharge rating equation are key sources of uncertainty in flood inundation mapping by using a hydraulic model. Also, the uncertainty analysis needs an observation for the flood inundation, and satellite images is useful to obtain spatial distribution of flood. Accordingly, the objective of this study is to quantify uncertainty arising roughness and discharge in flood inundation mapping by using a hydraulic model and a satellite image. To perform this, flood inundations were simulated by HEC-RAS and terrain analysis, and ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) was used to classify waterbody from Landsat 5TM imagery. The classified waterbody was used as an observation to calculate F-statistic (likelihood measure) in GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation). The results from GLUE show that flood inundation areas are 74.59 $km^2$ for lower 5 % uncertainty bound and 151.95 $km^2$ for upper 95% uncertainty bound, respectively. The quantification of uncertainty in flood inundation mapping will play a significant role in realizing the efficient flood risk management.

스케일 성질을 이용한 지역구분에 대한 연구

정영훈(Younghun Jung),최소영(Choi, Soyung),남우성(Nam, Woosung),허준행(Jun-Haeng Heo) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

북한 지역의 강우자료에 대한 지역 스케일링의 적용

정영훈(Jung, Younghun),주경원(Joo, Kyungwon),안현준(Ahn, Hyunjun),허준행(Heo, Jun-Haeng) 대한토목학회 2019 대한토목학회 학술대회 Vol.2019 No.10

강우의 스케일 성질을 이용한 단기간 확률강우량의 산정

정영훈(Younghun Jung),김수영(Sooyoung Kim),김태순(Taesoon Kim),허준행(Jun-Haeng Heo) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

효율적 표토 관리를 위한 표토침식지표 연구

정영훈 ( Younghun Jung ),금동혁 ( Donghyuk Kum ),한정호 ( Jeongho Han ),장춘화 ( Chunhwa Jang ),양재의 ( Jaye Yang ),임경재 ( Kyoungjae Lim ),김기성 ( Kisung Kim ) 한국물환경학회 2015 한국물환경학회지 Vol.31 No.5

The existing standard for soil erosion risk assessment has limitations in sustainable topsoil management since the fixed criteria are applied to determination of soil erosion risk areas regardless of land use types. It may not be necessary to apply soil erosion best management practices to agricultural areas with high potential of soil erosion because human or economic damage derived from soil erosion might be tiny in that region. Furthermore, the fixed criterion with absolute values can select too many hot spots of soil erosion to conduct efficient soil erosion management. Thus, objective of this study was to suggest the relative criteria using statistical analysis for efficient soil erosion management. In future, the relative indices for soil erosion prevention should be improved to provide a priority of soil erosion management considering economic damage from soil erosion or functional values of soil with quantitative soil erosion. Additional researches will be needed to reflect a regional characteristics and to consider various land use types and different criteria.

지속가능한 자원관리를 위한 물-에너지-식량 넥서스 전략

정영훈 ( Younghun Jung ),이을래 ( Eul Rae Lee ),채효석 ( Hyo Sok Chae ),최병만 ( Byung Man Choi ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

Climate Change, Urbanization, and Population growth has increased the demand of resources for to human activities. In this regard, various organization has suggested the solutions to overcome the global resource crisis. Water-Energy-Food (WEF) Nexus for sustainable resource security, has attracted a lot of attention as a new paradigm in resource management. This study attempts to design the WEF Nexus strategies in Korea for sustainable resource security and a new industrial ecosystem. The strategies include 1) establishment of the Nexus DB system and development of an impact assessment tool; 2) development of the Nexus technology for high efficient resource management and 3) improvement of the legal and institutional system to support a new Nexus system. We expect that the strategies of the WEF Nexus technology will contribute to overcome the resource crisis in Korea and establish a stable economic foundation for future generation.