• Title/Summary/Keyword: Tank 모형

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Parameter Optimization of Long and Short Term Runoff Models Using Genetic Algorithm (유전자 알고리즘을 이용한 장${\cdot}$단기 유출모형의 매개변수 최적화)

  • Kim, Sun Joo;Jee, Yong Geun;Kim, Phil Shik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2004.05b
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    • pp.1117-1121
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    • 2004
  • 본 인구는 유역 물관리에 내한 기초연구로서 유전자 알고리즘(Genetic algorithm)을 사용하여 유역내 장기유출 및 단기유출모형의 매개변수를 최적화하므로 유역의 이${\cdot}$치수관리를 위한 과학적인 유출량산정에 목적이 있다. 장기유출모형은 수정 TANK모형, 단기유출모형은 저류함수모형을 선정하여 최적화를 실시하였다. 또한, 장기유출모형의 홍수기에 대한 부정확성을 보정하기 위해 평수기와 홍수기로 매개변수의 최적화를 실시하므로 수정 TANK모형의 단점을 보완하였다. 수정 TANK모형과 저류함수모형의 적용결과 각각 장${\cdot}$단기 유출량에서 실측값과 비교하여 유의성을 나타냈으며, 홍수시 수정 TANK모형과 실측유출량의 비교결과 최적화 전의 모의 보다 높은 상관성을 나타내므로 본 인구의 수정 TANK모형을 사용하여 유역의 효율적인 장기물수지분석이 가능하리라 판단된다.

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A Study on Evaporation Estimation of Tank Model (Tank 모형의 증발산량 산정에 관한 연구)

  • Jung, Il-Won;Koo, Bo-Young;Bae, Deg-Hyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.1746-1750
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    • 2006
  • 다양한 목적의 장기유출분석에 많이 적용되고 있는 4단 Tank 모형의 증발산관련 입력자료는 증발접시자료를 이용하거나 또는 장기간의 유량과 강수량의 차이로 정의되는 월별 손실량을 계산한 결과를 사용하고 있다. 증발접시자료는 자료 구득문제와 신뢰성 문제 등으로 인해 적용사례가 적고 통상 인근 관측지점의 손실량을 계산하고 이를 전이하여 적용하고 있다. 그러나 이러한 일증발산량 산정방법은 장기적인 유량 자료를 보유한 인근 관측지점이 있어야 적용할 수 있다는 점과 관측지점의 자료 신뢰성에 따라 유출결과에 큰 영향을 미칠수 있는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 Hamon 방법과 Jensen-Haise 방법 및 FAO Penman-Monteith 방법을 검토하여 Tank 모형 계산에 필요한 실제증발산량을 산정할 수 있는 방안에 대해 모색하였다. 분석결과 유역별 실제손실량은 지형적인 영향을 받는 것으로 분석되었으며, 이를 통해 잠재증발산량을 실제증발산량으로 보정하는 월별보정계수를 지형인자로부터 추정하는 방법을 제안하였다.

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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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    • 2010.05a
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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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A Study on the TANK Model with an Infiltration Regulating Element (침투 조절 요소를 가진 TANK 모형에 관한 연구)

  • Park, Haen-Nim;Cho, Won-Cheol
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.749-754
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    • 2005
  • 본 연구에서는 한 개의 침투 조절 요소, 두 개의 직렬탱크 및 한 개의 병렬 탱크로 구성된 개선된 형태의 TANK 모형을 제시하였다. 침투는 강우의 형태로 유역에 공급되는 물의 분배를 결정하는 과정으로서, 이를 적절히 고려할 수 있는지의 여부가 강우-유출 모형의 유효성을 판단하는 기준이 된다고 해도 과언이 아니다. 따라서 본 연구에서는 구조가 비교적 단순하고 사용이 간편하여 기존에 널리 사용되어 오던 개념적 모형인 TANK 모형에 침투 조절 요소를 도입하여 보다 합리적으로 강우-침투-유출 과정을 모의하고 해석하고자 노력하였다. 이를 통해 단순히 시간의 함수가 아닌 토양 함수량의 함수로서 침투능의 변화를 고려할 수 있으며, 유역 유출의 각 성분(지표면 유출, 중간 유출, 지하수 유출)에 영향을 미치는 모형의 매개변수에 물리적 의미를 더욱 부여할 수 있다. 또한 침투 조절 요소의 매개변수 산정을 위해 선행 강우 지수(Antecedent Precipitation Index)를 이용하였으며, 이를 통해 토양 선행 함수 상태의 고려가 가능하다. 또한 본 연구에서는 모형의 매개변수 최적화를 위해 실수 코딩 유전 알고리즘(Real Coded Genetic Algorithm)을 사용하였으며, 모형의 적용성과 유효성 검증을 위해 IHP 연구 유역인 평창강 방림 유역을 대상유역으로 하여 이 유역의 실측 호우 사상을 사용하였다. 결과적으로 계산된 수문곡선은 관측치에 비교적 잘 일치하며, 단일 호우와 복합 호우 사상 모두에 대해 비교적 양호한 결과를 나타내었다.

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Forecasting Monthly Inflow for the Storage Management of Small Dams (저수관리를 위한 댐의 월유입량 예측)

  • Jee, Yong-Geun;Kim, Sun-Joo;Kim, Phil-Shik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.85-89
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    • 2005
  • 도시발달과 인구증가로 인해 오늘날의 수자원 관리와 계획은 복잡하고 그 중요성은 더욱더 커지고 있으며, 인구와 재산의 집중현상으로 인하여 사소한 수문재해로 인해 막대한 인명과 재산피해를 초래될 수 있다. 이런 이유들로 인해 정확한 수문예측과 이를 통한 적절한 수자원 관리는 그 어느 때보다 중요한 인자로 인식되고 있다. 본 연구에서는 수문예측을 통한 소규모 댐으로의 정확한 월유입량 예측을 실시하여 실측유입량과 비교$\cdot$분석함으로서 수자원관리의 효율성을 향상시키고자 하였다. 수문예측을 위해서 확률론적 예측이 가능한 앙상블 예측기법(Ensemble Prediction Method)을 적용하였으며 과거 1968-1997년까지의 강우데이터와 수정 TANK모형을 이용하여 1998부터 2002년까지의 성주댐의 월유입량 앙상블을 생성하였다. 수문예측뿐만 아니라 유입량예측의 정확성을 향상시키기 위해 수정 TANK모형의 매개변수를 최적화기법 중의 하나인 유전자알고리즘을 이용하여 매개변수를 최적화하였으며 평창강유역과 보청천유역의 실측데이터를 이용하여 모형의 검증을 실시하였다. 또한 강우발생시 과소하게 유출량이 산정되는 것을 보완하기 위해 매개변수를 평수기와 홍수기의 구분하여 모형을 적용하였다. 본 연구에서 제시된 앙상블 예측기법과 최적화된 수정 TANK모형을 이용하여 댐의 수자원을 관리한다면 효율적인 관리가 이루어 질 것으로 판단된다.

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Development of Combination Runoff Model Applied by Genetic Algorithm (유전자 알고리즘을 적용한 혼합유출모형의 개발)

  • Shim, Seok-Ku;Koo, Bo-Young;Ahn, Tae-Jin
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.42 no.3
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    • pp.201-212
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    • 2009
  • The Tank model and the PRMS(Precipitation Runoff Modeling-modular System) model have been adopted to simulate runoff data from 1981 to 2001 year in the Seomgin-dam basin. However, the simulated runoff by each single model showed some deviations compared with the observed runoff, respectively. In this study a genetic algorithm combination runoff model has been proposed to minimize deviations between simulated runoff and observed runoff that should yield from single model such as Tank model or PRMS model. The proposed combination runoff model combining the simulated respective output of the Tank model and the PRMS model is to produce the optimum combination ratio of each single model applying to the genetic algorithm which may yield the minimum deviations between simulated runoff and observed one. The proposed combination runoff model has been applied to the Seomgin-dam basin. It has also been shown that the combination model by introducing optimal combination ratio should yield less deviations than single model such as the Tank model or the PRMS model.

A Tank Model Shell Program for Simulating Daily Streamflow from Small Watersheds (Tank모형 쉘프로그램을 이용한 중소하천의 일유출량 추정)

  • 박승우
    • Water for future
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    • v.26 no.3
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    • pp.47-61
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    • 1993
  • A menu-driven shell program DSFS (Daily Streamflow Simulation Model), that can process the input data, optimize the parameters, execute the program, and graphically display the results of a modified tank model, was developed and applied to simulating daily streamflow from small watersheds. The model defines daily watershed evapotranspiration losses from potential values multiplied by monthly landuse coefficients and correction factors for soil water storage levels. The parameters were calibrated using observed hydrologic data for fifteen watersheds, and the results were correlated with watershed parameters to define empirical relationships. The proposed model was tested with streamflow data of ungaged conditions, and the simulation results overestimated the annual runoff.

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

  • Kwak, Jae-Won;Keon, Yung-Soo;Kim, Hung-Soo;Hong, Il-Pyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2008.05a
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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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A Study on Baseflow Parameters Estimation of Tank Model (Tank 모형의 기저유출 매개변수 산정에 관한 연구)

  • Koo, Bo-Young;Jung, Il-Won;Bae, Deg-Hyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.1970-1974
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    • 2006
  • Tank 모형은 유역을 임의의 저류탱크로 가정하여, 유출공의 높이를 초과하는 저류고를 방출함으로써 유출량을 모의한다. 유출분석의 목적에 따라 직렬 3단 혹은 4단의 탱크로 구성하여 적용하는 것이 일반적인데, 국내의 일 단위 장기유출분석 연구에서는 직렬 4단 Tank 모형이 널리 활용되고 있다. 이러한 Tank 모형은 유역의 강우-유출관계를 모의하는 과정에 black box적인 특성을 지니고 있다. 그러나 각 저류탱크와 관련된 매개변수를 최적화하기 위해서는 매개변수들의 물리적인 의미를 이해하여야 한다. 이런 점을 고려하여 일본의 Sugawara는 경험적으로 매개변수들이 결정되는 범위를 제시한 바 있다. 그러나 기저유출을 모의하는 Tank 모형의 최하단 탱크에서 이러한 매개변수 범위에서는 적합한 값을 갖으나 장기적인 모의시에 저류고 및 유출고가 계속 증가하여 물리적인 유출특성을 반영하지 못하는 문제점이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점의 원인을 분석하기 위해 장기간의 자료가 구축된 소양강댐을 적용 유역으로 선정하여 최하단탱크의 유출공계수의 변화에 따른 유출량과 저류고의 변화를 살펴보았다. 분석결과 매개변수가 $0.0001{\sim}0.001$의 범위에서 장기간의 지속적인 저류고와 유출량의 증가가 나타났다. 그리고 유출공계수가 증가함에 따라 최대저류고는 감소하고, 저류고가 증가하는 지속기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 그러나 통계치 변화분석에서는 상관계수, 평균제곱근오차, 모형효율성계수에서 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 유출용적오차에서도 최대 약 6% 정도 유출용적이 변화하는 것으로 나타났다.mber)과 동일한 위치의 수온자료를 기초로 회귀분석을 실시함으로써 수온추출 알고리즘을 도출하여, 분석데이터의 신뢰도를 검증하였으며, 수온, 클로로필, 투명도 등을 위성원격탐사 자료와 GIS를 이용하여 공간분석을 실시하고, 공간분포도를 작성함으로써 대상해역의 해양환경을 파악하였다. 본 연구결과, 분석된 위성자료가 현장조사에 의한 검증이 이루어지지 않을 경우, 영상자료분석을 통한 표층수온 추출은 대기 중의 수증기와 에어로졸에 의한 계산치의 오차가 반영되기 때문에 실측치 보다 낮게 평가 될 수 있으므로, 반드시 이에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 현지관측에 비해 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있는 위성영상해석방법을 이용한 방법은 해양수질파악이 가능할 것으로 판단되며, GIS를 이용하여 다양하고 복잡한 자료를 데이터베이스화함으로써 가시화하고, 이를 기초로 공간분석을 실시함으로써 환경요소별 공간분포에 대한 파악을 통해 수치모형실험을 이용한 각종 환경영향의 평가 및 예측을 위한 기초자료로 이용이 가능할 것으로 사료된다.염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이

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