• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.10
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• pp.681-695
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• 2019

A Transient Storage Model (TSM) is one of the most widely used model accounting for complex solute transport in natural river to understanding natural river properties with four TSM key parameters. The TSM parameters are estimated via inverse modeling. Parameter estimation of the TSM is carried out by solving optimization problem about finding best fitted simulation curve with measured curve obtained from tracer test. Several studies have reported uncertainty in parameter estimation from non-convexity of the problem. In this study, we assessed best combination of optimization method and objective function for TSM parameter estimation using Cheong-mi Creek tracer test data. In order to find best optimization setting guaranteeing convergence and speed, Evolutionary Algorithm (EA) based global optimization methods, such as CCE of SCE-UA and MCCE of SP-UCI, and error based objective functions were compared, using Shuffled Complex-Self Adaptive Hybrid EvoLution (SC-SAHEL). Overall results showed that multi-EA SC-SAHEL with Percent Mean Squared Error (PMSE) objective function is the best optimization setting which is fastest and stable method in convergence.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.3
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• pp.385-394
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• 2011

In this study, optimal parameters of diffusion-analogy GIUH were calculated by separating channel and hillslope from drainage structures in the basin. Parameters of the model were composed of channel and hillslope, each velocity($u_c$, $u_h$) and diffusion coefficient($D_c$, $D_h$). Tanbu subwatershed in Bocheong river basin as a target basin was classified as 4th rivers by Strahler's ordering scheme. The optimization technique was applied to the SCE-UA, the estimated optimal parameters are as follows. $u_c$ : 0.589 m/s, $u_h$ : 0.021 m/s, $D_c$ : $34.469m^2/s$, $D_h$ : $0.1333m^2/s$. As a verification for the estimated parameters, the error of average peak flow was about 11 % and the error of peaktime was 0.3 hr. By examining the variability of parameters, the channel diffusion coefficient didn't have significant effect on hydrological response function. by considering these results, the model is expected to be simplified in the future.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.5
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• pp.851-861
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• 2003

Snow accumulation and snow melt was simulated and included in the computation of the watershed runoff for Soyanggang Dam and Chungju Dam. A modified Tank Model was used for the simulation, which has three serial tanks and a pulse response function. The model parameters were estimated through the global optimization method of Shuffled Complex Evolution-University of Arizona (SCE-UA). A watershed was divided into four zones of elevation. The temperature decrease of the zones was a rate of -0.6$^{\circ}C$/100m. Almost all precipitation from December to February become accumulated as snow, and then the snow melts and runs off from March to April. The average runoff with snow melt was greater than the average runoff without snow melt during the period from March to April. The improved amount from snow melt simulation was about one fifth of the observed one for Soyanggang Dam. The increased amount for Chungju Dam was about one fourth of the observed average runoff during the same period. Although the watershed runoff was simulated including snow melt, it was less than the observed one for both of the dams.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.4
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• pp.423-432
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• 2017

This study used SSARR model to predict the flood hydrograph for the Miho stream in the Geum river basin. First, we performed the sensitivity analysis on the parameters of SSARR model to know the characteristics of the parameters and set the range. For the parameter calibration, optimization methods such as genetic algorithm, pattern search and SCE-UA were used. WSSR and SSR were applied as objective functions, and the results of optimization method and objective function were compared and analyzed. As a result of this study, flood prediction was most accurate when using pattern search as an optimization method and WSSR as an objective function. If the parameters are optimized based on the results of this study, it can be helpful for decision making such as flood prediction and flood warning.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.2
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• pp.133-144
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• 2004

A Tank Model composed of 4 tanks with soil moisture structure was applied to Daecheong Dam and Soyanggang Dam watersheds. Calibration and verification were repeated 332 and 472 times for each watershed using SCE-UA global optimization method for different calibration periods and objective functions. Four different methods of evapotranspiration calculation were used and evaluated. They are pan evaporation, 1963 Penman, FAO-24 Penman-Monteith, and FAO-56 Penman-Monteith methods. Tank model with soil moisture structure showed better results than the standard tank model for daily rainfall-runoff simulation. Two types of objective function for model calibration were found. Proper calibration period are 3 years, in which dry year and flood year are included. If a calibrationperiod has an inadequate runoff rate, the period should be more than 8 years. The four methods of eyapotranspiraton computation showed similar results, but 1963 Penman method was slightly inferior to the other methods.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.636-636
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• 2012

우리나라에서 가장 심각한 자연재해가 홍수재해이므로, 홍수기에 홍수예보를 하는 것은 매우 중요한 일이다. 홍수예보를 위한 예측 과정은 강우예측과 유출해석부분으로 크게 나눌 수가 있는데, 강우를 정확하게 예측하는 일은 주로 정교한 강우모형과 기상학자들의 몫으로 남겨놓는다고 하더라도 정확한 유출해석은 오랜 동안 수문학자들에게 중요한 고민거리였으며, 특히 우리나라와 같이 홍수재해에 취약한 지역에서는 더욱 간절한 문제가 되었다. 우리나라에서는 국가하천을 대상으로 홍수예보모형을 개발하여 하천의 주요지점에 대한 홍수예보를 시행하고 있으며, 매년 보다 정확하고 신속한 예보를 통해 피해를 줄이기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 전역최적화기법인 SCE-UA방법을 이용하여 홍수예보모형의 매개변수의 최적화를 수행하였다. 그러나 최적화기법에 의해 제안된 매개변수들이 강우-유출모형이나 유역의 물리적인 특성을 반영하지 못한다는 비판을 피하기 위해 다단계의 최적화를 통해 유역의 물리적인 특성을 반영하면서도 유출수문곡선을 성공적으로 재현하는 매개변수를 제안하고, 각 매개변수가 가지는 의미를 평가하여 실무에서 홍수예보업무의 효율을 높이는데 도움을 주는 것을 목적으로 하였다. 연구를 위해 매개변수의 민감도 분석을 수행하고, 민감도에 따라 최적화 하는 방법을 다르게 적용하였다. 또한 유역의 물리적인 특성을 나타내는 매개변수와 강우의 특성에 따라 변화하는 매개변수를 구분하여, 유역별 다른 매개변수의 범위를 제안하였다. 제안된 매개변수는 검증을 통하여 적용성을 확인하였으며, 유역별 다양한 특성을 성공적으로 나타내었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.1B
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• pp.1-9
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• 2008

The impact of snow accumulation and snowmelt in rainfall-runoff modelling was analyzed for the Soyanggang dam basin by comparing the measured and simulated discharges simulated by the NWS-PC model. Sugawara's conceptual model was used to simulate the snow accumulation and snowmelt phenomena and NWS-PC model was employed to simulate rainfall-runoff. Parameters in model calibration were estimated by the Multi-step Automated Calibration Scheme and optimized using SCE-UA algorithm in each step. The results of the model calibration and verification show that the model considering snowmelt process is better than the one without consideration of snowmelt under the performance criteria such as RMSE, PBIAS, NSE, and PME. The measured discharge time series has over 60 days of persistence. Correlograms for each simulation showed that the simulated discharge with snowmelt model reproduce the persistence closely to the measured discharge's while the one without snow accumulation and snowmelt model reproduce only 20 days of persistence. The study result indicates that the inclusion of snow accumulation and snowmelt model is important for the accurate simulation of rainfall-runoff phenomena in the Soyanggang dam basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.292-297
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• 2004

본 연구에서는 단일목적 저수지와 다목적 댐의 최적운영을 위하여 전역최적해를 탐색하는 SCE-UA법을 사용하는 비선형계획법을 적용한 최적화 모형을 구성하고 과거 운영자료를 사용하여 모형의 적용성을 검토하고 분석하였다. 또한, 다목적댐의 운영수위 상승으로 인하여 발생하는 추가용수를 댐하류로 추가적으로 공급함에 따른 댐운영상의 문제점과 해결책을 제시했다. 관개용 단일 목적 저수지의 유입량은 하천망 모형인 SSARR 모형을 이용하여 추정하였다. 관개용 단일 목적저수지의 용수배분을 최적화한 결과, 실측치와 최적방류량간의 상대오차가 $-2.6\~10.5\%$ 범위를 나타냈으며, 비교적 실측방류량과 유사한 형태로 용수를 공급하는 길과를 나타냈다. 다목적 저수지의 최적운영을 위해 발전량, 저수량 및 필요수량의 관계를 목적함수로하는 최적화 모형을 구성하여 섬진강댐의 최적운영에 적용하였다. 섬진강댐의 댐하류 방류량 증가에 따른 운영상의 문제점을 해결하기 위하여 댐하류 유지용수량을 0.17, 0.50, 0.70, 1.0, 1.5, $3.0m^3/sec$ 방류하는 경우로 구분하여 최적운영한 길과, 댐하류 유지용수량이 $1.0m^3/sec$ 이하인 경우에 발전량이 실적평균발전량에 근접한 결과를 나타냈으며, 용수공급량도 계획공급량인 377.4 백만 $m^3$ 보다 $28.9\~100.7$ 백만 $m^3$ 만큼 많은 양을 공급하는 결과를 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.610-613
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• 2005

국가 수자원계획을 위해 필요한 방대한 자료 중 하나인 강수에 의한 각 유역별 유출량 산정은 매우 중요한 요소이다. 과거 수자원계획에서는 비유량법을 사용하여 각 유역의 유출량을 산정하여 왔다. 하지만 갈수기, 홍수기에 많은 불확실성이 내재되어 있음이 많은 연구에 의해 보고되어지고 있다. 본 연구에서는 표준 4단 탱크모형의 이후에 만들어진 토양수분 저류구조를 가진 탱크모형을 사용하고 개념적 융설모형을 사용하여 전국의 자연 유출량을 산정하고자 한다. 연구에 사용한 소유역단위는 수자원단위지도의 중권역 117개이다. 매개변수의 추정에 사용된 지점은 다목적댐, 용수전용댐, 신뢰성 있는 수위관측소 상류유역 등 총 24개 지점이며, 매개변수 추정에 사용한 최적화 방법은 신뢰성이 검증된 SCE-UA 전역최적화 방법을 사용하였다. 이와 같이 추정된 매개변수를 사용하여 각 권역별 연평균 유출량을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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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.