• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.49 no.6
• /
• pp.495-507
• /
• 2016

This study aims at hydrologically demonstrating the universality of power law distribution by analyzing runoff aggregation structures of river basins. Power law distribution is fitted to cumulative drainage area of basins of interest by maximum likelihood, which results in the power law exponents. And then those exponents are assessed in terms of the shape of catchment plan-form. As a main result all of the basins in this study have similar distributions of catchment area. The exponents from this study tend to be higher than the ones from previous researches reflecting self-similar property of the catchment plan-forms of interest. Further study is required about the universality of power law distribution by means of the more realistic flow routing scheme within the framework of DEM.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.11
• /
• pp.725-734
• /
• 2017

The main purpose of this study is to analyze runoff aggregation structure and energy expenditure pattern of Choyang creek basin within the framework of power law distribution. To this end geomorphologic factors of every point in the basin of interest, which define tractive force and stream power as well as drainage area, are extracted based on GIS, and their complementary cumulative distributions are graphically analyzed through fitting them to power law distribution. The results indicate that three distinct behavioral regimes are observed from the complementary cumulative distributions of three geomorphogic factors. Based on the parameter estimation of power law distribution by maximum likelihood drainage area and stream power can be judged as scale invariance factor without finite scale while tractive force as scale dependence factor with finite scale. Furthermore, it is judged that tractive force would not follow power law distribution because it shows limited complex system behaviors only within the small extent of scale. The exponent of power law distribution for drainage area obtained in this study by maximum likelihood is larger than the previous researches due to the difference of parameter estimation methodologies. And the exponent for stream power is smaller than the previous researches due to the scaling property of channel slope for the basin of interest.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.171-171
• /
• 2017

강우의 시간분포는 다양한 시간규모에 걸쳐 프랙털 또는 멀티프랙털 특성을 가지고 있음이 알려졌다. 기존의 연구는 주로 시간단위 이상의 프랙털 특성에 관한 것이었다. 실제로 극한 홍수를 가져오는 집중호우는 짧은 시간 규모에서 발생함에도, 이것에 대해서는 관측 자료가 제한되어 극소수의 실험적 연구만 가능했다. 본 연구에서는 기상청에서 제공한 고해상도(1분 단위) ASOS(Automated Synoptic Observation System) 자료를 이용하여, 강우 사상 안에서의 프랙털 특성을 분석해보았다. 대부분의 사상에서 단일 멱함수보다는 2개의 멱함수로 나누어지는 것이 밝혀졌으며, 나뉘는 시간 규모(T*)는 $3{\times}10$ 분으로 파악되었다. 이 시간 규모는 한 단위의 집중호우를 가져올 수 있는 구름크기의 물리적 상한과 관련이 있는 것으로 보인다. T*보다 작은 시간 규모에서의 멱함수 지수는 그 이후의 값보다 대체로 작은 것으로 나타났다. 이는 호우가 집중되는 기간의 변동성이, 강수가 물리적 한계에 도달한 이후보다 훨씬 작기 때문으로 보인다. 구체적인 멱함수의 지수는 강수의 발생과정과도 관련이 있을 것으로 추정된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.274-274
• /
• 2016

일반적으로 수공구조물의 설계지점은 홍수량 자료가 없는 경우가 대부분이다. 이러한 미계측유역의 홍수빈도를 추정하기 위한 여러방법들 중 지수홍수법을 이용한 지역홍수빈도분석을 본 연구에서 수행하였다. 특히, 지수홍수법의 주요인자 중 하나인 평균홍수량의 지역화를 위한 방법으로 홍수량과 유역면적과의 관계가 멱함수 법칙(power law)을 따른다는 가정에 따른 경험관계를 도출하였다. 보다 세밀한 분석을 위해 대상유역 전체를 하나의 그룹, 공간 근접성에 따른 추가적인 세부적인 그룹으로 분류하여 각각의 결과를 분석하였다. 연구결과에 의하면, 미계측 지점의 홍수량 추정시에는 인근의 계측지역 즉, 직상하류 유역의 비유량의 관계를 사용하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 또한 미계측 유역에 대한 홍수빈도를 추론하기 위해서는 지역홍수빈도해석 자체도 중요하지만, 지역의 세밀한 구분과 그에 따른 지역화 경험관계 개발이 중요함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.28 no.5
• /
• pp.553-561
• /
• 2015

The exponential and power law functionally graded material(FGM) theory is reformulated considering the refined shear and normal deformation theory. This theory has ability to capture the both normal deformation effect and exponential and power law function in terms of the volume fraction of the constituents for material properties through the plate thickness. Navier's method has been used to solve the governing equations for all edges simply supported plates on Pasternak elastic foundation. Numerical solutions of vibration analysis of FGM plates are presented using this theory to illustrate the effects of power law index and 3-D theory of exponential and power law function on natural frequency. The relations between 3-D and 2-D higher-order shear deformation theory are discussed by numerical results. Further, effects of (i) power law index, (ii) side-to-thickness ratio, and (iii) elastic foundation parameter on nondimensional natural frequency are studied. To validate the present solutions, the reference solutions are discussed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.129-129
• /
• 2022

국내에서 발생하는 토양침식(soil erosion)은 주로 강우에 의해 발생하며, 이로 인해 농경지 유실, 탁수 발생, 하천 통수능 저하 등 여러 수문학적·환경적 문제가 발생한다. 따라서 유역 내 토양침식 위험지역을 선별하고, 해당 지역의 토양유실 및 유사의 발생량을 산정하는 것은 토양보전 대책 수립 시에 중요한 지표로 활용된다. 침식-유사유출의 물리적 과정은 크게 '강우에 의한 토양 분리(detachment by raindrop)'와 '지표류에 의한 토양 분리(detachment by overlandflow)'로 나눌 수 있으며, 그중 강우에 의한 토양 분리는 수침식(water erosion)의 첫 번째 과정 중 하나로 강우 시 낙하하는 강우 입자들이 갖는 운동에너지가 지표면을 타격할 때 토양체로부터 토양입자가 분리되는 과정이다. 따라서 강우에 의한 토양분리량 산정을 위해서는 강우 운동에너지(rainfall kinetic energy, KE)의 정확한 계산이 요구된다. 그러나 기후 및 지리적 특성 등 여러 조건에 따라 강우 운동에너지는 지역마다 다르게 나타나며, 이로 인해 강우 운동에너지 추정이 매우 어려운 실정이다. 따라서 강우 운동에너지 추정은 주로 강우강도(rainfall intensity, I)와의 관계를 이용한 함수식을 활용한다. 본 연구에서는 대상 지역인 상주지역에 광학우적계(disdrometer)를 설치하여 2020년 6월부터 2021년 12월까지 관측된 37개의 강우 사상에 대하여 KE-I의 관계를 분석하고, 이를 통해 강우 운동에너지식을 도출하였다. 또한, 기존에 국외 및 국내에서 제시된 선형(linear), 멱함수(power-law function), 지수함수(exponential function) 형태의 강우 운동에너지 공식과 본 연구에서 산정된 KE를 비교하였다. 그 결과 비체적 강우 운동에너지에서 Sanchez-Moreno et al. (2012)가 제안한 멱함수 형태의 공식이, 비시간 강우 운동에너지에서 Kinnel (1981)이 제안한 지수함수 형태의 공식이 각각 강우 운동에너지 추정에 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.5
• /
• pp.335-345
• /
• 2021

The one-dimensional solute transport models have been developed for recent decades to predict behavior and fate of solutes in rivers. Transient storage model (TSM) is the most popular model because of its simple conceptualization to consider the complexity of natural rivers. However, the TSM is highly dependent on its parameters which cannot be directly measured. In addition, the TSM interprets the late-time behavior of concentration curves in the shape of an exponential function, which has been evaluated as not suitable for actual solute behavior in natural rivers. In this study, we suggested a stochastic approach to the solute transport analysis. We delineated the model development and model application to a natural river, and compared the results of the proposed model to those of the TSM. To validate the proposed model, a tracer test was carried out in the 4.85 km reach of Gam Creek, one of the first-order tributaries of Nakdong River, South Korea. As a result of comparing the power-law slope of the tail of breakthrough curves, the simulation results from the stochastic storage model yielded the average error rate of 0.24, which is more accurate than the 14.03 and 1.87 from advection-dispersion model and TSM, respectively. This study demonstrated the appropriateness of the power-law residence time distribution to the hyporheic zone of the Gam Creek.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.49 no.5
• /
• pp.451-458
• /
• 2016

In order to infer regional flood frequency for ungauged watersheds, index flood method was applied for this study. To pursuit this given purpose, annual peak flood data for 22 watersheds located at the upstream of the Chungju Dam watershed were obtained from the spatial extension technique. The regionalization of mean annual flood was performed from extended flood data at 22 points. Based on the theory that flood discharge and watershed size follows the power law the regionalization generated the empirical relationship. These analyses were executed for the full size of the Chungju Dam watershed as one group and three different mid-size watersheds groups. From the results, the relationship between mean annual flood and watershed sizes follow the power law. We demonstrated that it is appropriate to use the relationship between specific flood discharges from the upper and lower watersheds in terms of estimating the floods for the ungaged watersheds. Therefore, not only the procedure of regional frequency analysis but also regionalizaion analaysis using finer discretization of the regions interest with respect to the regional frequency analyisis for the ungauged watersheds is important.

• Publications of The Korean Astronomical Society
• /
• v.6 no.1
• /
• pp.1-15
• /
• 1991

원반 및 해일로의 이중역 (two-zone) 모형을 바탕으로하여 나선은하의 화학적 진화 모형을 만들었다. 모형의 검증을 위하여 구체적인 수치계산을 수행하고 그 결과를 태양 부근에서 관측된 중원소 분포 등, 화학적 진화와 관련된 제반 관측 사실과 비교함으로써 은하계의 진화를 추론하였다. 모형의 수치계산 결과에 의하면 나선은하의 화학적 진화는 헤일로외 붕괴 과정과 별탄생율에 크게 의존하며, 원반의 초기질량함수와 별탄생율에 따라 서로 다른 양상을 보인다. 태양 부근 원반의 중원소 분포 등을 성공적으로 설명할 수 있는 진화 모형에서, 별탄생율은 가스의 질량 또는 표면밀도의 멱승에 비례하거나 시간에 따라 단조 감소하는 지수함수로써 표현되며, 초기질량함수는 헤일로에서는 다양한 형태의 함수 모두로써 가능하지만, 원반의 경우에는 시간에 따라 변화하는 질량함수를 채택하여야 한다. 우리 은하의 헤일로의 고속붕괴 모형에서는 시간에 따라 지수함수로 변화하는 별탄생율이 관측과 부하되지만, 반면 저속붕괴의 경우에는 가스 질량의 멱함수로 표현되는 별탄생율이 관측과 부합된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.32 no.6
• /
• pp.637-647
• /
• 1999

This study investigated the applicability of generalized TOPMODEL approach which introduces the power law of decreasing transimissivity with depth instead of the traditional exponential decreasing function. The 50m digital elevation model(DEM) of Dongkog subwatershed at Wichon Test Watershed was used to perform runoff simulation. Random number generation algorithm was integrated into the calibration process for the reliable of model performance. General power law version of TOPMODEL with exponent 2 and 3 showed higher simulation efficiency than other the approaches. This results from the fact that the power law models with exponent 2 and 3 can represent the soil characteristics of study area better than other models.