• 제목/요약/키워드: 저류함수모형

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추계동력학적 유역 및 하도 통합 저류함수모형 개발 및 적용 (Development and Application of Stochastic-Dynamic Storage Function Method for Combined Watersheds and Channel Routing)

  • 이동희;배덕효
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.1975-1979
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    • 2006
  • 본 연구의 목적은 국내 홍수예경보의 일부로 사용되고 있는 유역 및 하도 저류함수모형을 칼만필터를 이용하여 실시간 홍수추적에 적합한 추계동력학적 저류함수모형으로 개발하여 그 적용을 평가하는데 있다. 기존의 저류함수모형과 본 연구의 추계동력학적 모형의 적용을 위해 낙동강 유역내의 감천 유역 중 김천 수위지점 상류유역을 선정하였다. 유출분석을 위해 김천 수위지점 상류유역을 3개의 소유역으로 구분하였고, 2002년 8월에서 2003년 8월 사이에 발생한 3개의 주요 호우사상을 선정하였다. 면적강우는 감천유역 내외에 존재하는 9개 강우관측소로부터 Thiessen 방법을 이용하여 계산하였고, 모형에 사용된 매개변수는 호우사상별로 기존의 저류함수모형의 관측치를 잘 모의하는 값을 사용하였다. 두 모형의 유출해석 결과를 도식적 및 통계적으로 분석한 결과 본 연구에서 개발된 추계동력학적 유역 및 하도 저류함수모형이 모형 효율성 계수는 $0.94{\sim}0.96$, 유출용적 및 첨두유량 오차는 10% 내외를 보이며, 기존의 모형보다 정확한 유량예측이 가능한 것으로 나타났다.

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저류함수모형의 매개변수 보정을 위한 보정기법 비교 연구 (Comparative Study on Calibration Methods for Parameter Calibration of Storage Function Model)

  • 김범준;송재현;곽재원;김형수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.1140-1144
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    • 2006
  • 홍수를 예측하기 위해서 국내 5대강 유역의 홍수통제소는 저류함수모형을 사용하고 있다. 그러나 저류함수모형을 실제 홍수사상에 적용하기 위해 매개변수를 결정하여야 하는데 이는 매우 어려운 작업으로 지금까지는 저류함수모형의 매개변수 보정을 위해 시행착오에 의한 수동보정 방법을 사용하여 왔다. 이에 본 연구는 미호천 유역을 대상유역으로 하여 Pattern Search Multi-Start(P-S), SCE-UA와 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 매개변수 보정을 하고, 그 방법들에 대한 비교와 분석을 하였다. 그리고 최적화 기법을 통해 얻어진 매개변수를 사용하여 저류함수모형의 홍수수문곡선을 유도하고 이를 비교, 분석하였다. 또한 SSR과 WSSR의 목적함수를 사용하여 목적함수별 홍수수문곡선을 비교, 분석하였다.

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저류함수모형의 매개변수 산정방법들에 대한 비교 분석 (Comparative Analysis of Parameter Estimation Methods for the Storage Function Model)

  • 송재현;김형수;홍일표;김상욱
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.731-736
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    • 2005
  • 현재 국내 주요 하천의 홍수예경보시스템 운영과 다목적댐의 홍수조절관리를 위하여 수문학적 모형의 하나인 저류함수모형(Storage Function Model)을 사용하고 있다. 저류함수모형은 산지가 많은 유역에 적합하도록 개발된 모형으로, 계산절차가 간편하고 홍수유출의 비선형성을 고려할 수 있는 방법이므로 선형모형보다 합리적이라고 알려져 있다. 그러나 저류함수모형을 실제 홍수유출현상에 적용하는데 있어 매개변수를 결정하는 것이 매우 어렵다. 현재 매개변수들을 결정할 수 있는 객관적이고 합리적인 방법이 제시되어 있지 않기 때문에 모형의 매개변수를 결정할 때 경험식을 이용하거나 수문기술자의 판단에 의한 보정에 의존하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 홍수통제소에서 사용하고 있는 저류함수 모형의 대표(평균) 매개변수와 경험식, 시행착오법(trial & error method) 및 최적화기법(optimization technique) 중에 Rosenbrock 방법을 이용하여 매개변수를 산정하고 이들을 비교 분석하고자 한다.

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저류함수모형의 민감도분석을 통한 경계조건 설정과 최적매개변수 결정에 대한 연구 (Establishment of the Parameter Range by Sensitivity Analysis and Determination of Optimal Parameter for Storage Function Model)

  • 송재현;김형수;홍일표;김상욱;김범준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.1996-2000
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    • 2006
  • 현재 국내 주요 하천의 홍수예경보시스템 운영과 다목적댐의 홍수조절관리를 위하여 수문학적 모형의 하나인 저류함수모형(storage function model)을 사용하고 있다. 저류함수모형은 산지가 많은 유역에 적합하도록 개발된 모형으로, 계산절차가 간편하고 홍수유출의 비선형성을 고려할 수 있는 방법이므로 선형모형보다 합리적이라고 알려져 있다. 그러나 실제 홍수사상에 저류함수모형을 적용하기 위해서는 적절한 매개변수의 적용이 필요하다. 현재까지 저류함수모형의 매개변수를 보정하기 위한 연구가 많이 되었지만, 실질적으로 보정된 매개변수를 실제 홍수사상에 적용함에 있어서는 많은 어려움이 존재한다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구에서는 저류함수 모형 중 유역유출 매개변수를 첨두유량에 대한 상대민감도분석을 통하여 매개변수의 경계조건을 설정하고, 이 경계조건을 바탕으로 최적화기법(optimization technique)을 사용하여 과거 홍수사상에 대하여 보정을 수행하였다. 그리고 보정된 매개변수를 모의 홍수사상에 적용하기 위한 최적매개변수(optimal parameter) 결정을 위한 방법들을 제시 및 적용하여 비교 분석하였다.

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앙상블 칼만필터를 연계한 추계학적 연속형 저류함수모형 (I) : - 모형 개발 - (Stochastic Continuous Storage Function Model with Ensemble Kalman Filtering (I) : Model Development)

  • 배덕효;이병주
    • 한국수자원학회논문집
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    • v.42 no.11
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    • pp.953-961
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    • 2009
  • 본 연구의 목적은 현재 국내 홍수예경보 시스템의 유출해석모형으로 이용되고 있으며 단일 호우사상에 대해 적용이 가능한 유역 및 하도 저류함수모형을 추계학적 연속형 저류함수모형으로 개발하고자 하는데 있다. 이를 위해 기존 저류함수모형에 토양수분 산정 컴포넌트를 추가하고 지표면유출, 중간유출, 지하수유출 및 실제증발산량을 토양수분의 함수로 나타내어 각 수문성분에 대한 연속적인 모의가 가능하도록 하였다. 또한 실시간 관측유량자료 동화를 위해 앙상블 칼만 필터 기법을 도입하여 확정론적 모형을 추계학적 모형으로 개선하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 추계학적 연속형 저류함수모형은 장기간의 연속적인 유출해석이 가능할 뿐만 아니라 관측자료 동화를 통해 기존 저류함수 모형보다 신뢰성 있는 결과를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

저류함수모형의 매개변수 보정과 홍수예측 (1) 보정 방법론과 모의 홍수수문곡선의 평가 (Parameter Calibration of Storage Function Model and Flood Forecasting (1) Calibration Methods and Evaluation of Simulated Flood Hydrograph)

  • 송재현;김형수;홍일표;김상욱
    • 대한토목학회논문집
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    • v.26 no.1B
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    • pp.27-38
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    • 2006
  • 현재 국내의 홍수예보시스템의 예측 모형으로 저류함수모형을 사용하고 있다. 저류함수모형은 계산절차가 간편하고 홍수유출의 비선형성을 고려할 수 있는 방법이므로 선형모형보다 합리적이라고 알려져 있다. 그러나 저류함수모형을 실제 홍수사상에 적용하는데 있어 매개변수를 결정하는 것이 매우 어렵다. 저류함수모형의 매개변수 보정을 모형 운영자의 주관적인 판단아래 시행착오에 의한 수동보정 방법을 사용하여 왔다. 본 논문에서는 홍수통제소에서 사용하고 있는 저류함수 모형의 대표(평균) 매개변수와 시행착오법(Trial & Error Method) 그리고 최적화기법(Optimization Technique)에 의해 보정된 매개변수를 비교 분석하였다. 또한 모의효율을 평가하기 위하여 목적함수별, 보정방법별로 평가지표들을 산정하고 비교 분석하였다. 분석 결과, 최적화기법의 하나인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)이 목적함수에 따른 변동성이 가장 적었으며, 목적함수로는 SSR(Sum of Squared of Residual)이 가장 적합한 것으로 판단하였다.

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한강유역에 대한 저류함수모형의 매개변수 산정에 관한 연구 (A Study on Parameter Computation of Storage Function Model for the Han River Basin)

  • 전용운;정동국;이배성;전경수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.725-730
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    • 2005
  • 본 연구에서는 저류함수모형을 이용하여 홍수유출분석을 좀더 정확하게 모의하기 위해 선행되어야 하는 유역에 대한 매개변수를 산정하였다. 매개변수를 산정함에 앞서 민감도분석을 실시하고, 연구 대상유역인 한강유역에 대하여 유역별 지형인자를 새로이 추출하였다. 저류함수모형의 중요 매개변수인 유출상수는 홍수직전유출고와의 관계를 이용하여 추정하였으며, 저류상수는 유역별 호우사상에 따른 최적의 저류상수식을 도출함으로써 호우의 특성 및 유역에 대한 물리적인 특성을 반영한 매개변수를 산정하였다. 재산정된 매개변수의 개선효과를 살펴보기 위해 KOWACO 모형과 한강홍수통제소 모형의 기존 매개변수를 이용한 모형 수행결과를 비교분석하였다. 분석결과 기존의 매개변수를 이용할 경우 한강홍수통제소 모형보다는 KOWACO 모형이 우수하며, 개선된 매개변수를 이용할 경우 관측 유출수문곡선에 좀더 근사한 모의결과를 나타내었다.

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홍수예보모형의 매개변수 보정기법 연구 (A Study of Parameter Calibrations for Flood Forecasting Models)

  • 곽재원;권영수;김형수;홍일표
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.154-158
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    • 2008
  • 현재 홍수예경보에서는 강우-유출 모형, 통계학적 모형 등 다양한 모형을 사용하고 있으며, 우리나라에서는 특히 저류함수모형을 사용하여 홍수예보를 수행하고 있다. 이에 본 연구에서는 저류 함수모형과 Tank 모형, SSARR 모형을 이용해 금강유역의 미호천 유역, 일본의 Kusaki 댐 유역, 베트남의 Ta Trach 유역에 대하여 홍수모의예측을 수행하였다. 강우-유출 모형인 저류함수모형과 Tank 모형, SSARR 모형의 경우 매개변수 보정에 대한 연구를 추가하여 홍수예측 모형의 효율성의 증대를 도모 하였다. 매개변수 보정을 위하여 유전자 알고리즘, Pattern Search multi-start, SCE-UA등의 최적화 기법들을 이용하였고, 목적함수로는 WSSR과 SSR를 적용하여 그 결과를 비교, 분석하였다.

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연속형저류함수모형의 장기유출모의 적용성 평가 (Assessment of long term runoff simulation using SURR Model)

  • 지희숙;이병주;배덕효
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • pp.255-255
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    • 2011
  • 본 연구에서는 저류함수 기반의 시단위 연속형 강우-유출모형인 SURR모형을 장기유출 모의가 가능한 일 단위 모형으로 확장하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 저류함수모형은 단일 호우사상에 대한 집중형 단기유출 모형으로 개발되어 장기유출 모형으로서의 활용성은 검토되지 못한 실정이다. 기존의 연구(셩영두 외, 2008)에서는 사상형 저류함수모형을 장기유출모형으로 적용하는데 그쳤으므로 유역 수문성분 모의가 가능한 연속형 장기유출 모형의 개발이 필요하다. 이를 위해 대상유역은 한강유역을 채택하였으며 일단위 기상자료와 수문자료를 구축하였다. 기존의 시단위 유역 수문성분(토양수분, 실제증발산량, 지표유출량, 중간유출량, 지하수유출량) 산정방법과 시단위 유역 및 하도 저류함수를 일단위로 확장하여 2002년부터 2009년까지 장기 유출모의를 실시하고자 한다. 본 연구 결과는 시단위 유출모의와 일단위 유출모의가 동시에 가능한 모형 개발에 활용할 수 있을것으로 판단된다.

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저류함수모형의 매개변수 보정 및 추정 (Calibration and Estimation of Parameter for Storage Function Model)

  • 김범준;곽재원;이진희;김형수
    • 대한토목학회논문집
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    • v.28 no.1B
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    • pp.21-32
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    • 2008
  • 홍수예보는 홍수로 인한 인명과 재산피해를 저감하기 위한 비구조적 대책으로 그 정확성은 매우 중요한 요소이다. 그러나 우리나라 홍수예보에서 주로 쓰이는 저류함수모형은 그 적용에 있어서 매개변수의 결정이 매우 중요하지만 이를 결정하는 것은 매우 어렵다. 그래서 현재에는 주로 경험식을 이용하거나 수문 기술자의 판단에 의해 보정이 이루어지고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 저류함수모형 매개변수의 특성을 알고 범위를 설정하기 위해서 민감도 분석을 수행하였으며, 보정을 위해 다양한 보정방법과 목적함수를 적용하여 그 성능을 평가하였다. 또한 유역에 맞는 매개변수를 결정하기 위한 방법을 제시하고, 결정된 매개변수를 이용하여 검증홍수사상에 대해 검증을 수행하였다. 본 연구의 결과와 기존에 제시된 매개변수를 사용한 결과를 비교하였다. 기존에 제시된 대상유역의 저류함수모형 매개변수도 좋은 결과를 나타내었으나, 새롭게 추정된 매개변수는 보다 더 좋은 결과를 도출하였다.

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