Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

The Applicability Study of SYMHYD and TANK Model Using Different Type of Objective Functions and Optimization Methods

다양한 목적 함수와 최적화 방법을 달리한 SIMHYD와TANK 모형의 적용성 연구

  • 성윤경 (부산대학교 대학원 환경공학과) ;
  • 김상현 (부산대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 김현준 (한국건설기술연구원 수자원 환경부) ;
  • 김남원 (한국건설기술연구원 수자원 환경부)
  • Published : 2004.02.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

SIMHYD and TANK model are used to predict time series of daily rainfall-runoff of Soyang Dam and Youngcheon Dam watershed. The performances of SIMHYD model with 7 parameters and TANK model with17 parameters are compared. Three optimization methods (Genetic algorithm, Pattern search multi-start and Shuffled Complex Evolution algorithm) were applied to study-areas with 3 different types of objective functions. Efficiency of TANK model is higher than that of SIMHYD. Among different types of objective function, Nash-sutcliffe coefficient is found to be the most appropriateobjective function to evaluate applicability of model.

일 단위 강우-유출 모형인 SIMHYD와 TANK를 소양강댐과 영천댐 유역에 적용하여 유출을 예측하였다. 7개의 매개변수를 가진 SIMHYD와 17개의 변수를 가진 TANK모형을 국내 유역에 적용하여 모형의 적용성을 비교 평가하였다. 두 모형에 세 가지 목적함수를 달리하여 세 가지의 최적화 방법(유전자 알고리즘, Pattern Search MUlti-Start, Shuffled Complex Evolution Algorithm)을 적용하여 모형과 목적함수에 따른 관측 유출량에 대한 모의유출량의 모의 효율을 비교하였다. TANK모형의 모의 효율이 SIMHYD 모형의 모의 효율에 비해 높게 나타났다. 목적함수를 달리할 경우는 무차원 함수인 Nash-Sutcliffe 계수를 비교하는 것이 모델의 적용성을 평가하는데 적합한 것으로 평가되었다.

Keywords

References

  1. 강민구, 박승우, 임상준, 김현준(2002). '전역최적화 기법을 이용한 강우-유출모형의 매개변수 자동보정.' 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, pp. 541-552 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2002.35.5.541
  2. 신성철, 강경석, 서병하(2001). 'TANK model 의 매개변수 최적화에 관한 연구.' 한국수자원학회학술발표회논문집, 한국수자원학회, pp. 158-163
  3. 강신욱, 이동률, 이상호(2003). '토양수분 저류구조를 가진 탱크모형의 보정에 관한 연구.' 한국수자원학회학술발표회논문집, 한국수자원학회, pp. 579-582
  4. 배덕효, 정일원, 강태호, 노준우(2003). '유출성분을 고려한 Tank 모형의 매개변수 자동추정.' 한국수자원학회학술발표회논문집, 한국수자원학회, pp. 423-436 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2003.36.3.423
  5. 이철균(2001). 'Pattern Search Method 와 결합된 니칭유전 알고리즘.' 동의대학교 산업기술연구지, Vol. 15, pp. 197-203
  6. Beken, K.(1979). 'A monthly wate balance model applied to two different watersheds.' in Surface and Subsurface Hydrology 105: pp. 157-172
  7. Chiew, F.H.S., McMahon, T.A.(1994). 'Application of the daily rainfall-runoff model MODHYDROLOG to twenty eight Austrailian catchments.' J.hydrol., 153: 383-416 https://doi.org/10.1016/0022-1694(94)90200-3
  8. Chiew, F.H.S., Peel, M.C., and Western, A.W.(2002). 'Application and testing of the simple rainfall-runoff model SIMEHYD.', Mathematical Models of Small Watershed Hydrology and Applications. Edited by Vijay P. Singh, Donald K.Frevert. Water Resources Publications, LLC, pp. 335-367
  9. Chiew, F.H.S., Stwardson, M.J. and McMahon, T.A.(1993). 'Comparison of six rainfall-runoff modeling approaches.' J.Hydrol., 147: 1-36 https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90073-I
  10. Duan, Q., Sorooshian, S.,and Gupta, V.K.(1994). 'Optimal use of the SCE-UA global optimization method for calibrating watershed model.' J. Hydrol, 158: pp. 265-284 https://doi.org/10.1016/0022-1694(94)90057-4
  11. Gan, T.Y., and Biffu, G.F. (1996). 'Automatic calibration of conceptual rainfall-runoff models: Optimization algorithms, catchment conditions, and model structure.' Water Resources Research, 32(12), pp. 3513-3524 https://doi.org/10.1029/96WR02195
  12. Goldberg, D.E.(1989). 'Genetic algorithms in search, optimization, and learning.' Addison-Wesley Publishing Co., Reading, Mass
  13. Gupta, H.V., Sorooshia S., and Yapo P.O.(1999). 'Status of automatic of calibration for hydrologic model : Comparison with multi level expert calibration.' Journal of hydrology, 192, pp. 81-103
  14. Nash J., and Sutcliffe J.(1970). 'River flow forcasting through conceptual models,I. A discussion of principles.' Jounal of Hydrology, 10, 282-290 https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6
  15. Nicholas, V. Findler, Cher, LO, Ron, LO.(1987). 'Pattern Search for Optimization.' 29, pp. 41-50, Mathematics and Computers in Simulation, North-Holland https://doi.org/10.1016/0378-4754(87)90065-6
  16. Sugawara, M.(1995). 'Tank model, in Computer models of watershed hydrology.' Water Resources Publications, pp. 164-214, 1995
  17. Wang, Q.J.(1991). 'The Genetic Algorithm amd Its Application to Calibrating Conceptual Rainfall-Runoff Models.' Water Resources Research, 27(9), pp. 2467-2471 https://doi.org/10.1029/91WR01305

피인용 문헌

  1. Automatic Calibration of SWAT Model Using LH-OAT Sensitivity Analysis and SCE-UA Optimization Method vol.39, pp.8, 2006, https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.8.677
  2. Comparison of Natural Flow Estimates for the Han River Basin Using TANK and SWAT Models vol.45, pp.3, 2012, https://doi.org/10.3741/JKWRA.2012.45.3.301
  3. Does the Complexity of Evapotranspiration and Hydrological Models Enhance Robustness? vol.10, pp.8, 2018, https://doi.org/10.3390/su10082837