• Title/Summary/Keyword: 유출량

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Probabilistic Runoff Analysis using Ensemble Technoque with Localization Method (앙상블 기반 지역화 기법을 이용한 확률론적 유출량 분석)

  • Lee, Han-Yong;Jang, Suk-Hwan;Lee, Jae-Kyoung;Jo, Jun-Won
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.207-207
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    • 2019
  • 최근 우리나라는 지역 특성 및 기후변화의 영향으로 인해 수문학적 요소의 변동성이 커지고 수자원의 지속적인 관리에 있어 유출량은 중요한 문제로 여겨지고 있다. 특히 일부 소하천 또는 접경지역과 같은 미계측유역은 수문학적 요소에 대한 자료가 부족하고 수문모형의 초기치 설정과 과거 유출량 자료를 통하여 최적화한 매개변수를 결정해야하므로 장기유출분석이 어렵다. 본 연구의 적용유역으로 미계측유역인 임진강상류 유역에 대한 유출량 추정을 위해 계측 유역의 자료를 활용하여 모형의 매개변수 등을 추정하는 지역화 기법인 다중선형회귀분석과 공간근접분석을 활용하여 유출량을 산정 및 검증하였다. 또한, 확률론적 예측이 가능한 앙상블 기법 적용을 통한 유출량 예측을 하였고, 이를 예측 정확성 평가지표를 통해 효율성 검토를 수행하여 미계측유역의 유출량에 대해 확률론적 예측을 수행하였다. 대표적 지역화 기법의 적용성을 검토한 결과, 계측유역을 통해 다중선형회귀분석과 공간근접분석을 abcd 모형에 적용하였다. 모의유출량을 산정하고 실측 유출량과 비교 분석 결과 모의정확성이 높게 분석되었다. 이와 같은 검증 결과를 토대로 미계측유역의 유출량을 추정하였다. 또한, 지역화 기법을 앙상블 기법에 적용하여 확률론적 유출량 예측의 효율성을 검토하였다. 적용유역과 같은 지류를 포함하고 있는 임진강하류 유역을 대상으로 수행하였다. 검증기간(2013년~2017년) 동안의 월 예측 유출량 앙상블 생성을 위해 과거 강우량와 증발량(1988년~2012년) 자료를 사용하였으며, 지역화 기법을 적용한 abcd 모형을 이용하였다. 예측 유출량의 정확성 평가를 실시하였으며, 정확성이 비교적 높게 분석되었다. 이와 같은 결과를 토대로 미계측유역의 확률론적 유출량을 예측하였다. 따라서, 대표적 지역화 기법을 앙상블 기법에 적용하여 확률론적 유출량을 예측할 경우 보다 정확한 유출량 예측이 가능하다.

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Role of Runoff Ratio in the Sensitivity of Annual Streamflow (연간 유출량의 민감도에서 유출율의 역할)

  • Kim, Byeong-Hee;Kam, Jonghun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.95-95
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    • 2021
  • 전 세계 담수 자원의 예측 및 관리에 있어서 유출량 변화의 예측은 중요하다. 하지만 강수량 대비 유출량의 비율인 유출율이 수자원 시스템에 중요한 영향을 미치는지에 대한 여부는 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 전 세계의 1,636개 관측소에서 관측된 유출량과 강수량 자료를 이용하여 최근 60년 (1956-2015) 동안 유출량, 강수량, 증발산량의 관계에 있어서 유출율의 역할에 관해 연구하였다. 수문 기후학적으로 습한 지역과 건조한 지역을 구분할 수 있는 임계값으로 유출율을 사용할 수 있다는 점을 Budyko 공간에서 적용하여 건조 지수와의 비교를 통해 발견할 수 있었다. 유출량 변화에 대한 상세한 분석을 위해 강수량 및 증발산량 변화율에 따라 6가지의 범주를 설정하였고 그 결과 대부분의 관측소에서는 강수량의 변화와 일관된 방향으로 유출량이 변화하는 것으로 밝혀져 유출량의 변화는 강수 변화에 더 민감하다는 결론을 얻었으며 모든 범주에 있어서 유출율은 강수량과 증발산량의 변화에 의한 유출량 변화의 크기에 상당한 영향이 있음이 밝혀졌다. 본 연구의 결과들을 통해 우리는 기후 변화에 따른 유출량 변화에 대한 예측성 향상에 있어서 유출율에 대한 물리적인 이해가 잠재적인 주요한 요소라고 제안한다. 토지 피복 및 토지 이용과 같은 인위적 영향은 유출율을 직접 감소 또는 증가시켜 유출량의 민감도를 변화시킬 수 있다. 본 연구에서 제안된 수치적인 접근 방식은 수자원 가용성에 대한 기후 변화 및 인위적 영향을 완화하기 위해 실행 가능한 정보를 제공할 것으로 보인다.

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Analysis of Observed And Simulated Runoff on Downstream of Reservoir (댐 하류 관측 및 모의 유출량의 비교 분석)

  • Maeng, Seung-Jin;Lee, Sang-Jin;Ryoo, Kyung-Sik;Hwang, Man-Ha;Koh, Ick-Hwan
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.109-112
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    • 2007
  • 본 연구에서는 댐 하류지역의 물관리를 위한 기초자료를 제공하기 위해 금강수계의 댐 하류지역인 논산지점을 대상으로 기 개발된 수위-유량 곡선식에 의해 추정된 유출량과 RRFS에 의해 추정된 유출량을 실제 분석하고자하는 시점에서 도보측정에 의해 측정된 유출량과 비교하였다. 이러한 유출분석을 위해 유출분석의 기초자료인 논산유역의 면적강우량을 산정하고자 8개의 강우관측지점을 선정하고 티센계수를 구하였다. 각 방법별 유출량의 비교를 위해 도보측정에 의한 유출량은 2005년부터 2006년까지 각각 39회와 40회에 걸쳐 추정되었고 기 개발된 수위-유량곡선식에 의한 유출량은 국가수자원관리 종합시스템에서 제공하는 수위-유량곡선식을 사용하여 추정되었으며 RRFS에 의한 유출량은 매개변수의 민감도분석과 보정에 의해 추정되었다. 이들 방법에 의한 유출량 중에서 도보측정에 의한 유출량을 참값으로 가정하고 수위-유량곡선식에 의한 유출량과 RRFS에 의한 유출량, 각각에 대한 상대평균제곱근오차와 상대절대오차를 구하였다. 이러한 오차분석 결과에서 2005년과 2006년 모두 RRFS에 의한 유출량이 기 개발된 수위-유량 곡선식에 의한 유출량보다 도보 측정에 의한 유출량에 더 근접하는 좋은 결과를 나타내었다. 따라서 향후 댐 하류 주요지점을 대상으로 유출분석을 실시할 경우 본 연구와 같은 분석 절차를 거쳐야 할 것이다.

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Comparative analysis of simulated runoff extreme values of SWAT and LSTM (SWAT 및 LSTM의 모의 유출량 극값 비교분석)

  • Chae, Seung Taek;Song, Young Hoon;Kim, Jin Hyuck;Chung, Eun-Sung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.365-365
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    • 2022
  • 강우에 따른 유역 내 유출량은 수문순환에서 중요한 요소 중 하나이며, 과거부터 강우-유출 모델링을 위한 여러 물리적 수문모형들이 개발되어왔다. 또한 최근 딥러닝 기술을 기반으로한 강우-유출 모델링 접근 방식이 유효함을 입증하는 여러 연구가 수행됨에 따라 딥러닝을 기반으로한 유출량 모의 연구도 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 물리적 수문모형인 SWAT(Soil Water Assessment Tool)과 딥러닝 기법 중 하나인 LSTM(Long Short-Term Memory)을 사용하여 연구대상지 유출량을 모의했으며, 두 모형에 의해 모의 된 유출량의 극값을 비교 분석했다. 연구대상지로는 영산강 유역을 선정했으며, 영산강 유역의 과거 기간의 기후 변수 모의를 위해 CMIP(Coupled Model Intercomparison Project)6 GCM(General Circulation Model)을 사용했다. GCM을 사용하여 모의 된 기후 변수들은 영산강 유역 내 기상관측소의 과거 기간 관측 값을 기반으로 분위사상법을 사용하여 편이보정 됐다. GCM에 의해 모의 된 기후 변수 및 SWAT, LSTM에 의해 모의 된 유출량은 각각 영산강 유역 내 기상관측소 및 수위관측소의 관측 값을 기반으로 재현성을 평가했다. SWAT 및 LSTM을 사용하여 모의 된 유출량의 극값은 GEV(General Extreme Value) 분포를 사용하여 추정하였다. 결과적으로 GCM의 기후 변수 모의 성능은 과거 기간 관측 값과 비교했을 때 편이보정 후에서 상당히 향상되었다. 유출량 모의 결과의 경우 과거 기간 유출량의 관측 값과 비교했을 때 LSTM의 모의 유출량이 SWAT보다 과거 기간 유출량을 보다 근접하게 모의했으며, 극값 모의 성능의 경우 또한 LSTM이 SWAT보다 높은 성능을 보였다.

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A stacking ensemble model to improve streamflow forecasts at medium range forecasts through hydrological regionalization over South Korea (한국 유역의 지역화를 통해 유출량 예측을 개선하기 위한 수문학적 후 처리된 스태킹 앙상블 모형)

  • Lee, Dong Gi;Ahn, Kuk-Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.182-182
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    • 2021
  • 본 연구에서는 1일부터 최대 7일까지의 시간을 두고 남한 전체의 유출량에 대한 예측 모형을 제시하고자 한다. 이를 위하여 LSM (Land Surface Model) 모형을 사용하여 유출량을 모의하였고 이 과정에서 미 계측치에 대한 유출량을 예측하기 위하여 Xgboost (Extreme Gradient Boost)를 활용하여 매개변수를 지역화하였다. 이러한 지역화 기법을 통하여 남한 전체의 유출량에 대한 그리드화 된 유출값을 얻을 수 있었다. 또한 본 연구에서는 기상 예측자료를 유출량에 대한 예측으로 변환하기 위하여 Stacking 앙상블 기반의 수문학적 후처리 기법을 사용하였다. Stacking 앙상블 기법은 Base-learner와 Meta-learner의 조합으로 이루어 지는데 본 연구에서 새롭게 사용되는 패널티 기반의 분위회귀분석 방법론은 기존의 방법론과의 비교에 있어서 유용한 것으로 파악되었다. 결과적으로 본 연구에서는 총 7일의 앞선 시간의 예측에 있어서 한반도 전체의 유출량에서 비교적 짧은 시간에 대한 예측인 1일과 2일에서의 예측은 실질적으로 사용이 가능한 것으로 파악되었다.

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Estimation of Runoff using Optimal Combination of Rain Gage Stations (최적의 강우관측소 조합에 따른 하천흐름의 예측)

  • Kim, Ho-Jun;Chung, Gun-hui;Lee, Do-Hun;Lee, Eun-Tae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.1119-1123
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    • 2010
  • 유역내의 강우량을 통하여 유역 출구지점에서의 유출량을 예측하고, 그에 따른 대비를 세우는 것은 매우 중요하다. 유역내의 강우량은 유역내의 강우관측소에서 얻어지는 실시간 자료를 통하여 알 수 있지만, 강우 관측소의 강우 자료가 유역 출구지점에서의 유출량이나 하천 흐름의 특성에 어떠한 영향을 주는지는 알 수 없다. 유역 내에서 강우 관측소가 유출량 또는 하천의 흐름에 긍정적인 영향을 줄 수도 있지만, 부정적인 요소가 될 수도 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 유역 내 강우 관측소가 출구지점 유출량과 흐름특성에 어떠한 영향을 미치는지 판단하고 최적의 강우 관측소 조합을 찾아 내 하천 흐름의 특성과 유출량을 예측하였다. 본 연구에서는 갑천 유역 내의 6개 강우관측소와 유역 출구지점의 유출량과 하천 흐름에 영향을 줄 것이라고 판단되는 유역 주변의 강우 관측소 7개, 총 13개의 강우 관측소를 선정하였다. 13개의 강우 관측소에서 12, 11개씩 선택하여 총 90개의 부분집합을 구성하고, 유전자 알고리즘을 통하여 실제 유출량에 가장 비슷한 결과를 보이는 강우 관측소 조합을 찾아내고자 하였다.

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The Variation of the Residual Chlorine Concentration in a Distribution Reservoir (유출량 변동에 따른 모형배수지내 잔류염소농도의 변화)

  • Lee, Sang-Jun;Hyeon, In-Hwan
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.34 no.6
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    • pp.725-733
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    • 2001
  • In this study, variation of effluent of residual chlorine concentration was estimated from bench scale distribution reservoir test according to variation of flow and baffle condition. According to the bench scale test results, when the flow rate was an unsteady state, difference between the case of no-baffle in the reservoir and the case of two-baffles in the reservoir became less than the condition when the effluent flow was in a steady state. Consequently, the results are caused by the flow rate variation. Thus, the baffle is less effective than a clearwell of steady state condition.

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Estimation of Groundwater Discharge in Coastal Area I. Coastal Groundwater Discharge from the Major River District (해안지역 지하수유출량의 평가 I. 주요하천권역별 지하수유출량)

  • Bae, Sang-Keun;Kim, Yong-Ho;Park, Nam-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.1890-1894
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    • 2006
  • 해안지하수유출량의 평가는 물수지분석에 있어 불확실성이 큰 요인인 지하수 함양량에 대한 정밀도를 높일 수 있으며 해안지역의 수자원 개발가능량의 근거를 제시 할 수 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 해안지역의 지하수유출량 평가를 위하여 지하수기초조사보고서와 광역지하수보고서를 이용하여 지하수유출량 산정을 위한 기초자료를 수집하고 이를 바탕으로 정밀지하수해안유출량 및 주요하천권역별 지하수해안 유출량을 산정하였다. 전국의 해안지역 중 낙동강권역, 영산강-섬진강권역, 금강권역의 지하수기초조사사업이 수행된 지역을 대상으로 지하수 및 대수층특성자료에 대하여 지하수기초조사보고서를 중심으로 조사하고 Darcy의 법칙을 적용하여 연안유역의 정밀 지하수해안유출량을 산정하였다. 지하수기초조사가 수립되지 않은 지역은 광역지하수조사보고서를 이용하여 지하수해안유출량를 산정하고 이를 정밀지하수해안유출량과 통합하여 주요하천권역별 지하수해안유출량을 평가하였다.

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확률강우량과 실강우에 의한 빈도홍수량 비교

  • Jo, Deok-Jun;Lee, Jung-Ho;Kim, Myoung-Su;Kim, Joong-Hoon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2004.05b
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    • pp.829-833
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    • 2004
  • 도시지역의 홍수량 산정은 대부분 유출량의 관측기록이 없어서 홍수빈도해석은 물론 강우-유출 모형의 매개변수 검증도 불가하다. 따라서 확률강우량을 Huff 법 등으로 시간분포 시켜 강우-유출모형에 의해 산정된 유출량을 검정절차 없이 설계홍수량으로 채택하고 있다. 본 연구에서는 1961년부터 2002년간의 서울 관측소의 시우량 자료를 각각 Huff 법에 의하여 시간분포 시킨후 강우-유출모형에 의하여 유출수문곡선을 모의하였으며, 모의된 42개년의 첨두 홍수량을 빈도 해석하여 빈도별 확률홍수량을 산정하였다. 유출량의 빈도해석으로 산정된 확률홍수량은 년 최대 강우량을 빈도해석 하여 강우-유출모형에 의하여 모의된 유출량과 비교, 분석하는 방법으로 국내 실무에서 적용하는 홍수량 산정법의 간접 검증법을 제시하였다. 적용결과 대상유역에서의 확률강우량에 의한 유출량은 모의 유출량을 유출 빈도해석 하여 결정된 확률유출량보다 전반적으로 크게 산정되어 서로 상이한 결과가 도출되었다.

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Discontinuous Fracture Characteristics and Fractal Dimensions of Groundwater Flow Section in Youngchun Waterway Tunnel (영천댐 도수로터널내 지하수 유출구간의 불연속성 단열 특성 및 단열 프랙탈 차원)

  • 이병대;추창오;이인호;정교철;함세영;조병욱
    • The Journal of Engineering Geology
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    • v.12 no.3
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    • pp.333-344
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    • 2002
  • To clarify the relationship between groundwater flow tate and statistical distribution of fractures in Youngchun waterway tunnel, the fracture characteristics and fractal dimensions of groundwater flow section were evaluated. The flow rate of 84,465m$^3$/day was identified in fault, accounting for about 70 percent of the total How rate. The flow rate of 36,525m$^3$/day was identified in joint, accounting for about 30 percent of the total flow rate. The flow late in the NATM section of sedimentary rocks increased with the fractal dimensions. The fractal dimensions determined in fault or fracture zones show more positive relation with the flow rate than those in joint developed zones.