Uncertainty Analysis of a Coastal Physical Model in Gyeonggi Bay and Han River Estuary

A model has been constructed in this study for the investigation of physical characteristics of the Gyeonggi Bay and Han River estuary. MIKE 21 HD (HyDrodynamics) has been used for the uncertainty analysis of the tide of the Gyeonngi Bay and Han River estuary. A total of 15 model experiments have been performed for the hydrodynamic parts and the analysis of results have been made in terms of RMSD (Root-mean square deviation) which has been frequently employed in the suitability analysis of hydrological data since the introduction by NERC(1975), U.K. A smaller value of RMSD indicates the more suitability of a parameter to the model. Analysis of the hydrodynamic results has shown that RMSD of the mean tidal range has the largest value of 0.1148 at Yeomha channel while has the smallest value of 0.0400 at Yeonphyong-do, indicating that the uncertainty in the mean tidal range on near-shore side is larger than that of offshore side. Experiment with reduced water depth by 10% has produced a most significant increase in RMSD. It is therefore implied that the model response changes more sensitively to water depth rather than grid sizes, open boundary forcing and river discharge.

경기만 및 한강하구 연안 물리적 모형의 불확실성 분석

본 연구에서는 경기만과 한강하구 연안에 대하여 물리학적인 특성을 파악하고, 대표적인 인자인 조위에 대한 불확실성을 분석하기 위해 MIKE 21의 HD (HyDrodynamics only)를 이용하였다. 기준 실험을 포함하여 하천유량 4가지, 격자 간격 2가지, 경계조건 4가지 그리고 수심 4가지 등 총 15개의 경우에 대해 실험을 수행하였다. 평균조차의 편차에 대한 RMSD(제곱평균제곱근편차, root mean square deviation)를 추정하였다. RMSD는 영국의 자연환경조사회(NERC, 1975)가 도입한 이래로 수문자료 적합도 분석을 위해 자주 사용되어 왔으며 가장 작은 값이 모형에 적합한 것이다. 평균조차 RMSD가 염하수로에서 0.1148로 가장 크며 연평도에서 0.0400으로 가장 작게 산출되었다. 결과적으로 조석(평균조차)은 외해보다 개발이 집중되는 연안과 하구역에서 불확실성이 큰 것으로 판단 할 수 있다. 또한 원수심을 10% 하향조정한 경우 평균조차 RMSD가 0.1540으로 가장 크게 산출되었으며, RMSD의 비교결과는 격자간격($0.0759{\sim}0.0851$), 경계조건($0.0376{\sim}0.0788$) 및 하천유량배분($0.0318{\sim}0.0471$)보다는 수심($0.0478{\sim}0.1540$)의 영향이 가장 큰 것으로 해석 가능하다.