• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.6
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• pp.131-138
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• 2010

We verified the applicability of the developed universal model for the parameter estimation through the rainfall-runoff analysis at 16 watersheds. The existing parameter estimation equations derived from the restricted conditions sometimes, gave the meaningless results which cannot reflect the watershed characteristics and so have not widely used in the ungaged watershed. The values estimated from the developed universal model showed which are sensitive to variations of watershed characteristics. Wider applicability of SFM in ungaged watersheds is expected with the used of effective rainfall from CN method and the universal model.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.1B
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• pp.21-32
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• 2008

Flood forecasting is a very important tool as one of nonstructural measures for reduction of flood damages in life and property and its accuracy is also an important factor. However, when we apply the Storage Function Model(SFM) which is mainly used for the flood forecasting system in Korea, the determination of the parameters is very important but it is difficult. So, the parameters have been calibrated by using an empirical formulas and judgement of hydrologist. Hence, in this study we perform the sensitivity analysis to understand the parameter characteristics and establish the ranges of parameters of the SFM. Also we do the parameter calibration by using the optimization techniques and objective functions, and evaluate their performances. Especially, we suggest a method to determine proper parameters by using a objective function which can be obtained from flood events. So, we use the suggested method for parameter estimation and compare the estimated parameters with the previously reported parameters. As a result of the application, the estimated parameters by the suggested method showed better than them from the previously reported parameters.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.6
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• pp.81-87
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• 2010

In order to calculate the accurate runoff from a basin, nonlinearity in the relationship between rainfall and runoff has to be considered. Many runoff calculation models assume the linearity in the relationship or are too complicated to be analyzed. Therefore, the storage function method has been used in the prediction of flood because of the simplicity of the model. The storage function method has five parameters with related to the basin and rainfall characteristics which can be estimated by the empirical trial and error method. To optimize these parameters, regression method or optimization techniques such as genetic algorithm have been used, however, it is not easy to optimize them because of the complexity of the method. In this study, the metamodel is proposed to estimate those model parameters. The metamodel is the combination of artificial neural network and genetic algorithm. The model is consisted of two stages. In the first stage, an artificial neural network is constructed using the given rainfall-runoff relationship. In the second stage, the parameters of the storage function method are estimated using genetic algorithm and the trained artificial neural network. The proposed metamodel is applied in the Peong Chang River basin and the results are presented.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.1
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• pp.73-85
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• 2013

The researches on the parameter estimation for storage function method have been conducted for a long time using different methods. However, the determination of the optimal parameters takes a long time and there is a controversy that the proposed optimal parameters do not likely represent the physical characteristics of watershed. In this study, the characteristics of the continuity and storage function equation was analyzed and sensitivities were evaluated. As the result, the only optimal solution is suggested among several local optimums. It is also shown that the lag time is able to be determined using the direct runoff starting time of the watershed. From the sensitivity analysis, it is also proved that the determination of the lag time is very important and the only optimal solution could be found easily after selecting the lag time. Therefore, unlike the traditional optimization method, the proposed method does not take a long time to find the optimal solution which is depending on the characteristics of the rainfall events. The fixed coefficient method which is a method to estimate the optimal parameters of storage function method has been modified using the proposed method. Therefore, the practical efficiency to apply storage function method could be enhanced by applying the proposed method. While the traditional method takes care only the error of the runoff hydrograph, it is very important that the proposed method considers the characteristics of the watershed.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.7
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• pp.737-746
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• 2008

The purpose of developing a rainfall-runoff and reservoir model is to provide an analysis tool for hydrological engineers in order to forecast discharge of rivers and to accomplish reservoir operations easily and accurately. In this study, based on the short-term rainfall-runoff storage function model which has gained popularity for real time flood forecast in practical water management affairs, a long-term runoff model was developed for the improvement of the calculation method of effective rainfall and percolation at the infiltration area. Annual discharge was simulated for three dam watersheds(Andong, Hapcheon, Milyang) in Nakdong River basin to analyze the accuracy of the developed model and compare it to SSARR model, which is used as the long-term runoff model in current practical water management affairs. As the result of the comparison of hydrographs, SSARR model showed relatively better results. However, it is possible for the developed model to simulate reliable long-term runoff using relatively little available data and is useful for hydrological engineers in practical affairs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1845-1849
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• 2006

본 연구에서는 관측자료에 나타난 Clark 단위도의 매개변수를 검토하고 그 변동성을 평가하였다. 강우-유출과정에 영향을 미치는 유역 및 기상 특성인자들을 확률밀도함수로 정량화하였고, 유역의 집중시간 및 저류상수를 호우사상의 특성 및 유역의 조건을 고려하여 다변량 회귀분석을 실시하였다. 이를 Monte Carlo 모의기법에 적용하여 유역평균 저류상수 및 집중시간에 대한 신뢰구간을 추정하였다. 또한 신뢰구간을 좁히기 위한 방안으로 관측된 집중시간 및 저류상수를 Bootstrap 기법으로 처리하였다. 그 결과 유역을 대표하는 유출특성의 결정에는 관측 강우-유출사상의 수가 어느 정도 확보된다고 하더라도 여전히 높은 불확실성을 피하기 힘들다는 것이다. 집중시간의 경우는 그 분포가 상당히 왜곡된 형태여서 단순한 산술평균은 상당히 왜곡된 추정치를 제시할 가능성이 높다. 단순히 관측치를 이용한 경우보다 Monte Carlo 모의기법에 의한 경우 신뢰구간이 2-3배정도 좁게 나타났다. 어느 정도 신뢰도 있는 집중시간 및 저류상수의 추정을 위해서는 최소 10여개 대략 20개 정도 이상의 호우사상이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 목적은 주어진 유역을 대표할 수 있는 집중시간 및 저류상수를 결정하고자 하는 것이다. 따라서 본 연구에서의 방법론을 적용하여 관측자료가 존재하는 다양한 유역에서의 집중시간 및 저류상수를 결정하고, 이를 지형인자 유역특성을 고려하여 회귀분석하는 경우 보다 정도 있는 경험식의 개발도 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1822-1829
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• 2006

본 연구에서는 계산된 유량과 실측 유량을 비교하여 Clark 단위도 방법의 매개변수를 추정하고자 하였다. 오산천과 진위천 상류유역에 대하여 Arcview와 WMS로 지형자료에 대한 전 처리를 한후, HEC-HMS 프로그램을 이용하여 유출량을 산정하였다. 2001년부터 2005년까지 4개의 사상에 대하여 강우량, 기흥저수지와 이동저수지의 실제 방류량을 이용하여 유출량을 산정하였으며, Clark 모형의 매개변수를 Russel 공식, Sabol 공식 및 HEC-HMS 프로그램에 내장된 Nelder-Mead 최적화 방법을 이용하여 매개변수를 각각 산정하여 회화 지점의 실측 유출량과 비교.평가하였다. 빈도가 큰 유출사상의 경우에는 Sabol 식을 적용한 결과가 Russel 식을 적용한 모의결과보다 첨두유량의 재현성이 우수하게 나타났으며, 유출량이 작은 경우에는 Russel 식을 적용한 모의결과가 우수하였다. 첨두가 중제곱평균제곱근오차, 잔차자승의 합, 절대잔차의 합 등 3가지의 서로다른 목적함수를 적용하여 매개변수를 자동 보정하였을 때, 목적함수에 따른 첨두유량의 오차는 거의 동일하였으며, 첨두시간에 대한 오차는 첨두가중제곱평균제곱근오차를 적용했을 때 가장 작은 것으로 분석되었다. 그리고 Clark 유역 추적모형의 자동보정을 통하여 추정한 매개변수인 도달시간과 저류상수는 강우사상에 따라서 변동하는 특성을 나타내기 때문에 최적의 도달시간 및 저류상수는 홍수사상별로 추정되어야 하며 이 결과는 홍수량 산정을 위한 매개변수 추정과정의 비유일성 및 복잡성을 암시하고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.89-93
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• 2009

홍수기에 집중되는 하천유출량을 갈수기에 적절히 활용하기 위한 대표적인 시설이 댐이다. 제한된 용수공급량을 적절히 분배해 용수수요량을 만족시키면서 미래 갈수기시 용수공급을 위한 댐 저류량을 조절하는 것이 댐 운영의 중요한 목적 중 하나이다. 본 연구에서는 댐 저류량에 따라 댐 계획방류량을 일정비율 줄여주는 Hedging Rule을 5단계로 적용하여 댐의 상시만수위 저류량에 대한 실제 저류량의 편차 절대치 합, 수요에 대한 용수공급 부족량의 합, 그리고 하천유지유량에 대한 하천유량 부족량의 합을 목적함수로 하여 혼합정수 선형계획법(MILP, Mixed Integer Linear Programming)으로 식을 구성하였다. 한강수계의 다목적댐인 충주, 횡성, 소양강 댐과 용수전용댐인 광동 댐, 그리고 발전용 댐이지만 비교적 큰 저류용량을 가진 화천 댐을 댐 연계 운영 대상으로 하여 수자원장기종합계획의 2003년 유출량 및 수요량 자료와 댐운영실무편람의 댐 계획방류량 자료를 10일 단위로 입력하여 GAMS/CPLEX를 이용해 최적화하였다. 그 결과 생공용수 수요량 99.99%, 농업용수 수요량 99.91%, 그리고 하천유지용수 수요량 99.24%를 충족시키면서, 댐 저류율이 66.54%에서 86.39%로 증가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.11
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• pp.969-978
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• 2004

According to the report of hydrologic modeling study, from a quantitative point of view, a lumped model is more efficient than a distributed model. A distributed model has to simplify geospatial characteristics for the shake of restricted application on computer calculation and field observation. In this reason, a distributed model can not help having some errors of water quantity modelling. However, considering a distribution of rainfall-runoff reflected spatial characteristics, a distributed model is more efficient to simulate a flow of surface water, The purpose of this study is modeling of spatial rainfall-runoff of surface water using grid based distributed model, which is consisted of storage function model and essential basin-channel parameters( slope, flow direction & accumulation), and that procedure is able to be executed at a personal computer. The prototype of this model is developed in Heongseong Multipunose Dam basin and adapted in Hapchon Multipurpose Dam basin, which is larger than the former about five times. The efficiency coefficients in result of two dam basin simulations are more than about 0.9, but ones at the upstream water level gauge station meet with bad result owing to overestimated rating curves in high water level. As a result of this study, it is easily implemented that spatially distributed rainfall-runoff model using GIS, and geophysical characteristics of the catchment, hereafter it is anticipated that this model is easily able to apply rainfall data by real time.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.183-188
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• 2005

레이더강우관측의 수문학적 적용성을 검토하고 개념적 유출모형과 분포형 유출모형에서 지점강수 및 레이더강수를 적용하여 매개변수의 민감도 및 수문곡선변화를 관찰하였다. 레이더강수의 계통적오차는 총강수량비를 이용하여 보정하였고, 이결과 레이더강수가 지점강수에 비하여 첨두강수를 더욱 양호하게 표현하고 있음을 확인할 수 있었다. 지점강수와 레이더강수를 이용하여 용담댐 상류유역에 대한 유출해석을 수행하였다. 개념적모형으로는 저류함수모형을, 분포형모형으로는 실시간 홍수 조절을 목적으로 미국 Oklahoma대학에서 개발된 $V\;flo^{TM}$모형을 이용하여 테스트하였다. 결과 개념적 모형과 분포형모형 모두에서 경험식으로부터 구한 매개변수의 초기값을 이용한 수문곡선은 관측수문 곡선과 상당한 차이를 보이고 있었으나 분포형 수문곡선의 경우 천천상류지점의 수문곡선은 매개변수의 추가적 보정이 필요없을 정도로 매개변수의 초기값이 수문곡선을 잘 모의 하고 있었다. 이는 매우 고무적인 결과로서 실시간 홍수모형으로서 요구되는 중요한 특성과 동시에 물리적 기반의 분포모형의 가장 큰 장점일 수 있는 사상독립적 유역매개변수군을 구축하는데 중요한 단서가 될 것으로 보여진다.