• Title/Summary/Keyword: 매개변수

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Is that possible to simulate daily runoff with one parameter? (하나 매개변수로 유출 모의 가능한가?)

  • Noh, Jaekyoung;An, Hyunuk;Lee, Jaenam
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.29-29
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    • 2017
  • 유역의 물수지를 강수, 증발산, 토양수분저류, 유출 등 성분으로 구성하고, 토양수분저류 상태에 따라 증발산과 유출이 변화하는 식을 기본식으로 구성하였으며, 물수지를 개선하는 매개변수를 변수화하는 개념을 도입하여 다음 식의 모형을 개발하였다. 여기서, ETa는 실제증발산량, ETo는 잠재증발산량, Q는 유출량, S는 토양수분저류량이고, C1은 증발산, C2, ${\alpha}$는 유출반응, C3, C4는 매개변수 ${\alpha}$를 변수화시키는 데 관련한 매개변수이다. $$ETa(i)=(1-e^{-c1{\times}s(i)}){\times}ETo_{(i)}$$ $$Q_{(i)}=S_{(i)}{\times}(1-e^{-c2{\times}s(i)})^{[(c3+e^{-c4{\times}s(i)}){\times}a]}$$ 모형의 검증을 위해 Monte Calro 기법으로 최적 매개변수를 결정한 결과 수많은 매개변수 조합이 최적영역에 분포되는 것을 확인하였으며, 이를 바탕으로 매개변수 하나만 남겨 놓고 나머지 매개변수는 상수화시켜도 모의결과가 똑같다는 결과를 관찰하였으며, 이를 토대로 하나 매개변수만으로 일 유출 모의가 가능하다고 결론을 내렸다. 하나의 매개변수는 ${\alpha}$를 우선 추천하고, C1도 유역의 토지이용에 따라 증발산이 변화하기 때문에 의미있다고 판단하고 있다. 하나의 매개변수를 결정하는 방법은 유출 자료가 있으면 유출량으로, 없으면 유출률을 맞추는 방법이며, 일반화하기 쉽고 실용성이 매우 높은 것으로 평가된다. 유역면적 $209km^2$인 보령댐의 2007년부터 2009년까지 Monte Calro 기법으로 매개변수를 결정한 결과 C1=0.0196, C2=0.0023, C3=0.3230, C4=0.0051, ${\alpha}=2.3304$ 이었으며, 이 때 연평균 강우량 1221.2mm, 유출량 651.2mm, 유출률 53.3%이었으며, $R^2=0.833$, RMSE=2.073, NSE=0.831이었고, 관측 유출량 610.8mm, 유출률 50.0%였다. 매개변수 C1, C2, C3, C4를 고정시키고 유출률 50%에 이를 때 ${\alpha}$는 2.6946이었으며, 이 때 $R^2=0.831$, RMSE=2.102, NSE=0.826이었고, 매개변수 C2, C3, C4, ${\alpha}$를 고정시키고 유출률 50%에 이를 때 C1은 0.0255이었으며, 이 때 $R^2=0.833$, RMSE=2.083, NSE=0.829이었다. 한편 똑같은 자료로 탱크모형은 $R^2=0.79$, RMSE=2.43, NSE=0.77이었고, SWAT 모형은 $R^2=0.56$, RMSE=3.97, NSE=0.40으로 나타난 것과 비교할 때, 개발된 모형의 성능이 우수한 것이라 결론내릴 수 있었다.

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A Study on the Teaching-Learning of Parameter Concept (매개변수 개념의 교수-학습에 관한 연구)

  • 김남희
    • Journal of Educational Research in Mathematics
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    • v.14 no.3
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    • pp.305-325
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    • 2004
  • This study is on the teaching-learning of parameter concept in secondary school mathematics. In our school mathematics curriculum, parameter concept is explicitly presented at high school mathematics textbook. But student have difficulty in understanding parameter concept because this concept is implicitly used in the textbook from 7-grade mathematics. Moreover, it is true that mathematics teacher give a little attention to student's understanding of parameter con- cept. In this study, we analyzed concept definition of parameter and the extension of parameter on the basis of preceding research, our mathematical curriculum, mathematical dictionaries. After that, we concluded that parameter is explicitly called in t where x= f(t), y= g(t) and parameter is implicitly treated in the learning of relation between quantities in our mathematical curriculum. We pointed to the importance of parameter concept in the successful learning of school algebra. Specially, when the level of algebra is in the learning of relation between quantities, parameter is the key concept for understanding and representing of families of equations or functions. In mathematics class, students have opportunity to reflect that what the role of each variable(parameter, dependent variable, independent variable etc.) is, and where the information which determines it comes from. It is for mathematical communications as well as learning school algebra. Therefore, mathematics teacher's didactical attention is more needed to student have a good concept image of parameter before they learn explicitly its concept definition.

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A Study on Parameter Estimation of Rainfall-Runoff Model Considering the Reservoir Dischage (저수지 방류량을 고려한 강우 강우-유출 모형의 매개변수 추정에 관한 연구)

  • Lee, Ah-Reum;Lee, Do-Hun;Lee, Eun-Tae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1822-1829
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    • 2006
  • 본 연구에서는 계산된 유량과 실측 유량을 비교하여 Clark 단위도 방법의 매개변수를 추정하고자 하였다. 오산천과 진위천 상류유역에 대하여 Arcview와 WMS로 지형자료에 대한 전 처리를 한후, HEC-HMS 프로그램을 이용하여 유출량을 산정하였다. 2001년부터 2005년까지 4개의 사상에 대하여 강우량, 기흥저수지와 이동저수지의 실제 방류량을 이용하여 유출량을 산정하였으며, Clark 모형의 매개변수를 Russel 공식, Sabol 공식 및 HEC-HMS 프로그램에 내장된 Nelder-Mead 최적화 방법을 이용하여 매개변수를 각각 산정하여 회화 지점의 실측 유출량과 비교.평가하였다. 빈도가 큰 유출사상의 경우에는 Sabol 식을 적용한 결과가 Russel 식을 적용한 모의결과보다 첨두유량의 재현성이 우수하게 나타났으며, 유출량이 작은 경우에는 Russel 식을 적용한 모의결과가 우수하였다. 첨두가 중제곱평균제곱근오차, 잔차자승의 합, 절대잔차의 합 등 3가지의 서로다른 목적함수를 적용하여 매개변수를 자동 보정하였을 때, 목적함수에 따른 첨두유량의 오차는 거의 동일하였으며, 첨두시간에 대한 오차는 첨두가중제곱평균제곱근오차를 적용했을 때 가장 작은 것으로 분석되었다. 그리고 Clark 유역 추적모형의 자동보정을 통하여 추정한 매개변수인 도달시간과 저류상수는 강우사상에 따라서 변동하는 특성을 나타내기 때문에 최적의 도달시간 및 저류상수는 홍수사상별로 추정되어야 하며 이 결과는 홍수량 산정을 위한 매개변수 추정과정의 비유일성 및 복잡성을 암시하고 있다.

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An Indirect Approach Determining Parameters of Clark's Model Based on Model Fitting to the Gamma Distribution function (Gamma분포형 함수 적합을 이용한 Clark 모형의 매개변수 간접추정)

  • Seong, Kee-Won
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.36 no.2
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    • pp.223-235
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    • 2003
  • An indirect or supplementary approach is proposed for determining the parameters of the Clark's model in order to improve existing defect in estimating the parameters. The gamma-distribution type function is employed to represent the Clark's model, which takes the same form as the Nash's model, so that parameter estimation is not difficult since it can be performed with a simple optimization process. Analytic forms of Clark's models parameters are introduced using parameters of the proposed methodology to give traditional form of Clark's. An application to a watershed has shown that the proposed approach can preserve the properties of observed data. Based the application, the new approach is recommended as an alternative to the existing parameter estimating methodology.

Uncertainty Estimation of AR Model Parameters Using a Bayesian technique (Bayesian 기법을 활용한 AR Model 매개변수의 불확실성 추정)

  • Park, Chan-Young;Park, Jong-Hyeon;Park, Min-Woo;Kwon, Hyun-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.280-280
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    • 2016
  • 특정 자료의 시간의 흐름에 따른 예측치를 추정하는 방법으로 AR Model 즉, 자기회귀모형이 많이 사용되고 있다. AR Model은 변수의 현재 값을 과거 값의 함수로 나타내게 되는데, 이런 시계열 분석 모델을 사용할 때 매개변수의 추정 과정이 필수적으로 요구된다. 일반적으로 매개변수를 추정하는 방법에는 확률적근사법(stochastic approximation), 최소제곱법(method of least square), 자기상관법(method of autocorrelation method), 최우도법(method of maximum likelihood) 등이 있다. AR Model에서 가장 많이 사용되는 최우도법은 표본크기가 충분히 클 때 가장 효율적인 방법으로 평가되지만 수치적으로 해를 구하는 과정이 복잡한 경우가 많으며, 해를 구하지 못하는 어려움이 따르기도 한다. 또한 표본 크기가 작을 때 일반적으로 잘 일치하지 않은 결과를 얻게 된다. 우리나라의 강우, 유량 등의 자료는 자료의 수가 적은 경우가 많기 때문에 최우도법을 통한 매개변수 추정 시 불확실성이 내재되어있지만 그것을 정량적으로 제시하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 AR Model의 매개변수 추정 시 Bayesian 기법으로 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 제공하여 매개변수의 불확실성 구간을 정량적으로 표현하게 됨으로써, 시계열 분석을 통해 보다 신뢰성 있는 예측치를 얻을 수 있으리라 판단된다.

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Uncertainty Assessment of Single Event Rainfall-Runoff Model Using Bayesian Model (Bayesian 모형을 이용한 단일사상 강우-유출 모형의 불확실성 분석)

  • Kwon, Hyun-Han;Kim, Jang-Gyeong;Lee, Jong-Seok;Na, Bong-Kil
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.45 no.5
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    • pp.505-516
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    • 2012
  • The study applies a hydrologic simulation model, HEC-1 developed by Hydrologic Engineering Center to Daecheong dam watershed for modeling hourly inflows of Daecheong dam. Although the HEC-1 model provides an automatic optimization technique for some of the parameters, the built-in optimization model is not sufficient in estimating reliable parameters. In particular, the optimization model often fails to estimate the parameters when a large number of parameters exist. In this regard, a main objective of this study is to develop Bayesian Markov Chain Monte Carlo simulation based HEC-1 model (BHEC-1). The Clark IUH method for transformation of precipitation excess to runoff and the soil conservation service runoff curve method for abstractions were used in Bayesian Monte Carlo simulation. Simulations of runoff at the Daecheong station in the HEC-1 model under Bayesian optimization scheme allow the posterior probability distributions of the hydrograph thus providing uncertainties in rainfall-runoff process. The proposed model showed a powerful performance in terms of estimating model parameters and deriving full uncertainties so that the model can be applied to various hydrologic problems such as frequency curve derivation, dam risk analysis and climate change study.

Determination and Evaluation of Optimal Parameters in Storage Function Method using SCE-UA (SCE-UA를 이용한 저류함수모형 최적 매개변수 선정 및 평가)

  • Chung, Gunhui;Park, Hee-Seong;Sung, Ji Youn;Kim, Hyeon-Jun
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.45 no.11
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    • pp.1169-1186
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    • 2012
  • Storage function method has been used for flood forecasting in the major rivers in Korea, however, the researches on the relationship between the parameters and runoff characteristics was not sufficient. In addition, there has been a controversy about the optimized parameters without the consideration of the physical characteristics of the basin. Therefore, in this study, the SCE-UA method is used to optimize the parameters and the proposed method was applied with two stage optimization in the Jeongseon and Yeongwol watersheds located in the most upstream in the South Han river. The contour map was developed to investigate parameters and the error surface calculated from the runoff. The proposed parameters is to provide a range of the possible parameter set in a watershed, rather than a specific value. However, the applicability is examined using the average value of the proposed ranged parameters. In this study, the criticism about the optimization technique to find an optimal value having no physical meaning on a watershed is tried to avoid. The objective of this study is to provide a range of parameters for the flood forecasting model and the intuition about the behavior of the parameters, so the efficiency of flood forecasting is increased.

Study on Estimation of Optimal Parameters for Tank Model by Using SCE-UA (SCE-UA를 이용한 Tank 모형의 최적 매개변수 추정 방안)

  • Shin, Sang-Hoon;Jung, Il-Won;Bae, Deg-Hyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1530-1535
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    • 2010
  • 본 연구에서는 SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University Arizona) 매개변수 최적화 기법을 이용하여 TANK 모형의 매개변수를 추정할 경우 SCE-UA 기법의 적용성을 검토하고 실제 관측유량에 대해 적용하고자 한다. 이를 위해 임의매개변수를 4단 TANK 모형의 유출결과를 관측치로 가정하고 역으로 SCE-UA 기법을 이용하여 전역 최적해 추정 능력을 검증하였다. 또한 실제 유역에 대한 적용성 평가를 위해 소양강 댐 상류 유역을 대상유역으로 선정 하였으며 관측유량을 보정과 검정기간으로 나누어 추정된 매개변수의 정확도를 평가하였다. 향후 수문성분 분리 과정을 통해 각 유출 성분별 매개변수 최적화를 수행하고자 하며 이러한 결과는 유출 성분자료가 부족한 우리나라에서 보다 정확한 수자원 관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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Directional Asymmetry Parameter and Maximum Spreading Parameter of Random Waves Incident on a Planar Slope (경사면을 입사하는 불규칙파랑의 방향 비대칭 매개변수 및 최대 방향분포 매개변수)

  • Jung, Jae-Sang;Lee, Changhoon;Cho, Yong-Sik
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.25 no.1
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    • pp.28-33
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    • 2013
  • Multidirectional random waves that obliquely approach the shore were found to become directionally asymmetric due to refraction. The directional asymmetry was expressed in terms of the asymmetry parameter which is related to the maximum spreading parameter ($s_{max}$). In this study, we calculate variation of both the asymmetry and maximum spreading parameters at different water depths for various cases of incident wave angles and maximum spreading parameters in deep water. These values are different from Goda and Suzuki (1975) who neglected directional asymmetry of waves. In calculating directional asymmetry and maximum spreading parameters, we use the JONSWAP spectrum (Hasselmann et al., 1973) and Lee et al.'s (2010) directional distribution function. The processes and results are nondimensionalized with significant wave height, peak frequency and peak wave length in deep water.

Improvement of Search Efficiency in Optimization Algorithm using Self-adaptive Harmony Search Algorithms (매개변수 자가적응 화음탐색 알고리즘의 성능 비교를 통한 최적해 탐색 효율 향상)

  • Choi, Young Hwan;Lee, Ho Min;Yoo, Do Guen;Kim, Joong Hoo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.19 no.1
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    • pp.1-11
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    • 2018
  • In various engineering fields, determining the appropriate parameter set is a cumbersome and difficult task when solving optimization problems. Despite the appropriate parameter setting through parameter sensitivity analysis, there are limits to evaluating whether the parameters are appropriate for all optimization problems. For this reason, kinds of a Self-adaptive Harmony searches have been developed to solve various engineering problems by the appropriate setting of algorithm's own parameters according to the problem. In this study, various types of Self-adaptive Harmony searches were investigated and the characteristics of optimization were categorized. Six algorithms with a differentiation of optimization process were applied and compared with not only the mathematical optimization problem, but also the engineering problem, which has been applied widely in the algorithm performance comparisons. The performance of each algorithm was compared, and the statistical performance indicators were used to evaluate the application results quantitatively.