Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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Optimization of Stream Gauge Network Using the Entropy Theory

엔트로피 이론을 이용한 수위관측망의 최적화

  • 유철상 (고려대학교 토목환경공학과) ;
  • 김인배 (고려대학교 대학원 환경공학과)
  • Published : 2003.04.01
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Abstract

This study has evaluated the stream gauge network with the main emphasis on if the current stream gauge network can catch the runoff characteristics of the basin. As the evaluation of the stream gauge network in this study does not consider a special purpose of a stream gauge, nor the effect from a hydraulic structure, it becomes an optimization of current stream gauge network under the condition that each stream gauge measures the natural runoff volume. This study has been applied to the Nam-Han River Basin for the optimization of total 31 stream gauge stations using the entropy concept. Summarizing the results are as follows. (1) The unit hydrograph representing the basin response from rainfall can be transferred into a probability density function for the application of the entropy concept to optimize the stream gauge network. (2) Accurate derivation of unit hydrographs representing stream gauge sites was found the most important part for the evaluation of stream gauge network, which was assured in this research by comparing the measured and derived unit hydrographs. (3) The Nam-Han River Basin was found to need at least 28 stream gauge stations, which was derived by considering both the shape of the unit hydrograph and the runoff volume. If considering only the shape of the unit hydrograph, the number of stream gauges required decreases to 23.

본 연구에서는 주어진 수위관측망이 유역의 유출특성을 효과적으로 잡아낼 수 있느냐 하는 것에 초점을 맞추어 수위관측망을 평가하였다. 어떤 특수한 목적의 수위관측이나, 댐과 같은 구조물의 영향은 고려하지 알았으며, 단지 현존하는 수위관측소가 자연유량을 관측한다는 전제 하에 주어진 관측망의 최적화를 시도하였다. 본 연구는 남한강유역 내 총 31개의 수위관측소를 대상으로 수행하였으며, 수위관측망의 최적화에는 엔트로피의 개념을 이용하였다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 유역의 응답특성을 나타내는 대표단위도는 확률밀도함수로 변환하여 엔트로피의 개념에 효과적으로 적용할 수 있다. (2) 각 수위관측지점 대표단위도의 정확한 유도가 수위관측망의 평가 과정에서 가장 중요한 역할을 하였으며, 본 연구에서는 관측된 강우-유출 기록을 이용하여 유도한 단위도와의 비교를 통해 지형특성자료를 이용한 합성단위도의 이를 확인하였다. (3) 본 연구의 대상인 남한강 유역에는 대략 28개 이상의 수위관측소가 필요한 것으로 판단되며, 이 수는 단위도의 형상 및 유량의 크기를 모두 고려한 결과이다. 단위도의 형상만을 고려하는 경우에는 이보다 적은 23개의 수위관측소가 필요한 것으로 나타났다.

Keywords

References

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