• Title/Summary/Keyword: 첨두 유량

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Parameter Sensitivity Analysis of VfloTM Model In Jungnang basin (중랑천 유역에서의 VfloTM 모형의 매개변수 민감도 분석)

  • Kim, Byung Sik;Kim, Bo Kyung;Kim, Hung Soo
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.29 no.6B
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    • pp.503-512
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    • 2009
  • Watershed models, which are a tool for water cycle mechanism, are classified as the distributed model and the lumped model. Currently, the distributed models have been more widely used than lumped model for many researches and applications. The lumped model estimates the parameters in the conceptual and empirical sense, on the other hand, in the case of distributed model the first-guess value is estimated from the grid-based watershed characteristics and rainfall data. Therefore, the distributed model needs more detailed parameter adjustment in its calibration and also one should precisely understand the model parameters' characteristics and sensitivity. This study uses Jungnang basin as a study area and $Vflo^{TM}$ model, which is a physics-based distributed hydrologic model, is used to analyze its parameters' sensitivity. To begin with, 100 years frequency-design rainfall is derived from Huff's method for rainfall duration of 6 hours, then the discharge is simulated using the calibrated parameters of $Vflo^{TM}$ model. As a result, hydraulic conductivity and overland's roughness have an effect on runoff depth and peak discharge, respectively, while channel's roughness have influence on travel time and peak discharge.

Long-term prediction of streamflow for water resource management in Geumho River watershed (중장기 하천유량 관리를 위한 금호강 유역의 유출량 예측)

  • Kim, Han Na;Park, Jung Eun;Kang, Shin Uk;Lee, Eul Rae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.416-416
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    • 2015
  • 기후변화는 미래 강수량 변동을 야기하여 하천유량 관리에 큰 영향을 미칠 것으로 예상하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 중장기 하천유량 관리를 위하여 금호강 유역을 대상으로 SWAT 모형을 이용하여 중장기 하천유량을 예측하였다. 임하댐 상류지역의 2008~2012년 유량자료에 대하여 보정 완료된 SWAT 모형을 기반으로, 지역기후모형(RCM)인 HadGEM3-RA모형을 활용한 IPCC 제5차 보고서 RCP 4.5, RCP 8.5 시나리오를 적용하였다. 금호강 표준유역별 기후변화에 의한 영향을 모의하기 위하여 편이보정(Bias Correction)방법을 적용하였으며, 금호강 유역 내 과거 30년(1975~2005년, Baseline) 기상자료와 비교하여 통계적인 유사성을 가지도록 보정을 실시하였다. 기후변화 시나리오 적용결과는 S1(2011~2040년), S2(2041~2070년), S3(2071~2099년)으로 분할하여 월별, 계절별, 연도별 미래 강수량과 기온을 분석하였다. 분석 결과, RCP 4.5 시나리오의 경우 봄철(3~5월)의 강수량은 기준년도에 비해 약 57%가 증가하였으나, 가을철(6~8월)에는 7.9% 감소하였으며, 첨두 강수시기는 8~9월에서 6~7월로 이동하였다. 평균기온은 각 구분 시기별 $0.2^{\circ}C$, $1.1^{\circ}C$, $1.8^{\circ}C$ 정도 상승할 것으로 예측되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 기준년도 대비 강우량은 봄철에 61% 증가, 가을철에는 14.9% 감소하는 것으로 모의되었다. 평균기온은 약 $0.4^{\circ}C$, $2.1^{\circ}C$, $4.2^{\circ}C$ 정도 상승하는 것으로 나타났다. 기후변화에 따른 유출량 결과 비교는 2001~2010년을 기준으로 하였으며, RCP 4.5 시나리오에서는 S1, S2, S3 시기별 각각 -10.9%, -7%, -3.6% 감소하였으며, RCP 8.5 시나리오에서는 약 -12.3%, 4.9%, -1.2% 변동하는 것으로 나타냈다. 금호강 유역 전반에 걸쳐 유출량이 감소하는 추세를 보였으며, 특히 본류에 비해 지류유역의 건천화가 심해지는 양상을 보였다. 또한 현재에 비해 여름철 유출패턴 시기가 앞당겨져 봄철 유량이 증가하고 겨울철에 감소하는 경향을 보이고 있다. 기후변화로 인한 수문패턴의 변화로 현재 하천유량관리의 변화가 필요할 것으로 판단되며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 물수지 분석을 추가하여 유지유량 만족을 위한 해당유역의 이수기 유량관리 방안 연구를 수행할 예정이다.

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A Simulation of the Runoff and the NPS Pollutants Discharge using SWMM Model (SWMM 모형을 이용한 도시 유역의 유출 및 NPS 오염물 배출 모의)

  • 신현석;윤용남
    • Water for future
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    • v.26 no.3
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    • pp.125-135
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    • 1993
  • This study was conducted for two purposes. The first was the selection of the proper model for the urban runoff, and NPS(non-point source) loads and the second was the adjustment of the selected model through the calibration and the verification of the observed data on an urban drainage basin. The selected model for this study was the Storm Water Management Model(SWMM) developed and maintained by the US Environmental Protection Agency(EPA). In particular, the Runoff Block for the surface discharge and the Transport Block for the flow routing was used. The study basin is Youngdu basin, which is a typical developed urban drainage basin. The four rainfall events for the runoff and the two for the four NPS pollutants(SS, BOD, COD and TN) were used for the calibration and the estimation of the model parameters. This study performed the calibration with regard to the peak discharge, the time to peak discharge, the volume and the relative error for three items. It was shown that SWMM can successfully be used for the prediction of the runoff and the NPS pollutants discharge. The result of this study can be used as the basis for the analysis of the correlation between the runoff and the NPS pollutants discharges, and the analysis of the mass balance with the monthly and annual NPS loads in an urban drainage basin.

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Comparative Assessment of the Conceptual Rainfall Runoff model and HEC-HMS in the Jeungpyeong catchment (증평유역의 개념적 강우-유출모형과 HEC-HMS모형 비교 평가)

  • Park, Ki-Soon;Lee, Hyo-Sang;Lee, Moo-Kyeong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.977-977
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    • 2012
  • 하천의 유량 측정은 대부분 홍수 예보지역, 댐 상류지역, 대하천 및 유역내 주요지점을 위주로 수행되고 있으나, 중소하천과 소유역에 대한 관측자료는 전무한 실정이다. 그로 인해 중소하천과 소유역 등 미계측 유역에 대한 유량 산정에 어려움이 있다. 본 연구에서는 미계측 유역에 대한 적합한 유량 산정방법의 검토를 위해 미호천의 소유역인 증평유역을 대상으로 9개의 개념적 강우-유출모형(3개의 토양저류모형과 3개의 유역유출모형의 조합)을 적용하였으며, 이에 대한 적용성 검토를 위해 국내 홍수량산정에 많이 활용되고 있는 HEC-HMS 모형으로 비교평가를 실시하였다. 이를 위하여 총 6개의 단기 홍수사상을 Monte Carlo 분석(Nash Sutcliffe Efficiency, NSE*)의 목적함수를 통하여 모형 매개변수의 검정 및 검증을 수행하였다. 두 모형의 단기 유출 모의 결과 검정에서 HEC-HMS는 목적함수값 0.06~1.44(NE S*)의 모형성능을 보여주었으며, 개념적 강우-유출 모형은 0.00~0.66(NES*)의 모형성능을 나타내었다. 개념적 강우-유출 모형과 HEC-HMS모형의 매개변수 최적화를 통한 검증 결과 HEC-HMS는 0.25(NES*)의 목적함수 값을 나타내었고, 9개의 개념적 강우-유출모형은 0.14~0.83(NES*)의 목적함수 값을 나타내었다. 이 중 CWI-3PAR, CWI-2PMP, PDM-3PAR와 PDM-2PMP 모형이 0.16~0.26(NES*)으로 우수한 성능을 보이며, HEC-HMS 모형의 첨두유량 과소평가에 대한 문제점을 해결하였다. 이를 통하여 CWI-3PAR, CWI-2PMP, PDM-3PAR와 PDM-2PMP 모형이 증평유역의 지역화를 위한 단기사상 강우유출모형으로 적합하다고 판단된다. 향후 연구유역을 확장하여 추가적인 연구를 통해 일반화된 결론을 얻을 필요가 있다.

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Applicability of SURR Model for Geum-River Basin (금강 유역에 대한 SURR 모형의 적용성 평가)

  • Lim, Ye Jin;Heo, Jae-Yeong;Ngoc, Tien Duong;Bae, Deg-Hyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.361-361
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    • 2022
  • 최근 기후변화의 영향으로 국지성 집중호우에 의한 홍수 피해가 빈번히 발생하고 있으며, 이로 인한 인명 및 재산 피해가 증가하고 있다. 2020년의 경우, 최장 기간 장마로 인해 금강유역을 비롯한 전국에서 산사태, 제방 붕괴, 침수 등 많은 피해가 발생하였다. 이러한 홍수피해 저감을 위해서는 신뢰도 높은 홍수량 예측이 요구된다. 특히, 토양수분과 같이 시간에 따른 유역 수문 정보를 모의 과정에서 고려하는 것이 매우 중요하다. 아울러, 유역 전반에 대한 토양수분 정보는 실시간으로 획득하는 것이 어려워 이를 고려할 수 있는 강우-유출모형을 활용하는 것이 바람직하다. 이러한 수문모형으로 SURR(Sejong University Rainfall Runoff) 모형이 있으며 다양한 적용 및 평가를 통해 모형 활용성에 대한 증진이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 저류함수 기반의 시단위 연속형 강우-유출모형(SURR 모형)을 활용한 강우-유출 모의를 수행하여 홍수 피해가 컸던 금강유역을 대상으로 모형의 적용성을 평가하고자 한다. 평가기간은 2006~2020년으로써 유량관측 지점별 매개변수 검·보정을 수행하였다. 관측 및 모의 유량에 대한 도시적 및 통계적(CC, RMSE, NSE) 평가를 수행하여 유출 모의에 대한 정확도를 평가하였다. 평가결과, 관측 및 모의 유량 간의 거동이 유사한 것으로 나타났으며 첨두유량 및 시간이 비교적 잘 일치하는 것으로 나타나 대상유역의 신뢰도 높은 유출량을 모의하는데 적합한 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 향후 AI 기법과 연계한 돌발홍수 예측 연구에 활용하여 정확도 높은 유역 홍수량 예측 및 선행시간 확보에 도움이 될 것으로 기대된다.

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Application of Rainfall Runoff Model with Rainfall Uncertainty (강우자료의 불확실성을 고려한 강우 유출 모형의 적용)

  • Lee, Hyo-Sang;Jeon, Min-Woo;Balin, Daniela;Rode, Michael
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.42 no.10
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    • pp.773-783
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    • 2009
  • The effects of rainfall input uncertainty on predictions of stream flow are studied based extended GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) approach. The uncertainty in the rainfall data is implemented by systematic/non-systematic rainfall measurement analysis in Weida catchment, Germany. PDM (Probability Distribution Model) rainfall runoff model is selected for hydrological representation of the catchment. Using general correction procedure and DUE(Data Uncertainty Engine), feasible rainfall time series are generated. These series are applied to PDM in MC(Monte Carlo) and GLUE method; Posterior distributions of the model parameters are examined and behavioural model parameters are selected for simplified GLUE prediction of stream flow. All predictions are combined to develop ensemble prediction and 90 percentile of ensemble prediction, which are used to show the effects of uncertainty sources of input data and model parameters. The results show acceptable performances in all flow regime, except underestimation of the peak flows. These results are not definite proof of the effects of rainfall uncertainty on parameter estimation; however, extended GLUE approach in this study is a potential method which can include major uncertainty in the rainfall-runoff modelling.

A Derivation of the Representative Unit Hydrograph from Multiperiod Complex Storm by Linear Programming (선형계획법(線型計劃法)에 의한 대표단위도(代表單位圖) 유도(誘導))

  • Kwon, Oh Hun;Ryu, Tae Sang;Yoo, Ju Hwan
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.13 no.2
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    • pp.173-182
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    • 1993
  • This paper presents an algorithm to derive the representative unit hydrograph for the real environment of a watershed. For a given watershed, the conventional methods give several different unit hydrographs by storm events. In this study the LP model is somewhat modified based on the previous study by Mays et also as follows: the objective function is designed to minimize the sum of weighted residuals. An additional constraint of moving average is added to prevent the unit hydrograph from the occurence of oscillation which was not active in Mays's paper. Configuration of rainfall matrix was improved to reduce its dimension in accordance with Diskin's review point. In spite of the superiority of LP approach in terms of representativeness, all the methods were very sensitive to the validity of baseflow separation and rainfall-loss. Several methods of the separations for rainfall excesses and direct runoffs were applied and no preferred methods were identified. This is the matter of judgement considering catchment and rainfall characteristics. This algorithm was applied to a real watershed of the Wi stream in the Nak-dong river. Compared with the IHP results by conventional methods, this optimized representative unit hydrograph demonstrated relatively smaller and shorter values in terms of the peak discharge and the basin lag respectively, and the oscillation of its falling limb successfully eliminated owing to the additional constraints of moving averages.

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Development of Realtime Dam's Hydrologic Variables Prediction Model using Observed Data Assimilation and Reservoir Operation Techniques (관측자료 동화기법과 댐운영을 고려한 실시간 댐 수문량 예측모형 개발)

  • Lee, Byong Ju;Jung, Il-Won;Jung, Hyun-Sook;Bae, Deg Hyo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.46 no.7
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    • pp.755-765
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    • 2013
  • This study developed a real-time dam's hydrologic variables prediction model (DHVPM) and evaluated its performance for simulating historical dam inflow and outflow in the Chungju dam basin. The DHVPM consists of the Sejong University River Forecast (SURF) model for hydrologic modeling and an autoreservoir operation method (Auto ROM) for dam operation. SURF model is continuous rainfall-runoff model with data assimilation using an ensemble Kalman filter technique. The four extreme events including the maximum inflow of each year for 2006~2009 were selected to examine the performance of DHVPM. The statistical criteria, the relative error in peak flow, root mean square error, and model efficiency, demonstrated that DHVPM with data assimilation can simulate more close to observed inflow than those with no data assimilation at both 1-hour lead time, except the relative error in peak flow in 2007. Especially, DHVPM with data assimilation until 10-hour lead time reduced the biases of inflow forecast attributed to observed precipitation error. In conclusion, DHVPM with data assimilation can be useful to improve the accuracy of inflow forecast in the basin where real-time observed inflow are available.

Shock-Fitting in Kinematic Wave Modeling (운동파 이론의 충격파 처리기법)

  • Park, Mun-Hyeong;Choe, Seong-Uk;Heo, Jun-Haeng;Jo, Won-Cheol
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.32 no.2
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    • pp.185-195
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    • 1999
  • The finite difference method and the method of characteristics are frequently used for the numerical analysis of kinematic wave model. Truncation errors cause the peak discharge dissipated in the solution from the finite difference method. The peak discharge is conserved in the solution from the finite difference method. The peak discharge is conserved in the solution from the method of characteristics, however, the shock may deteriorates the numerical solution. In this paper, distinctive features of each scheme are investigated for the numerical analysis of kinematic wave model, and applicability of shock fitting algorithm such as Propagating Shock Fitting and Approximated Shock Fitting methods are studied. Propagating Shock Fitting method appears to treat shock properly, however, it failed to fit the shock appropriately when applied to a sudden inflow change in a long river. Approximate Shock Sitting method, which uses finer elements, is found to be more proper shock-fitting than the Propagating Shock Fitting method. Comparisons are made between two solution from the kinematic wave theory with shock fitting and full dynamic wave theory, and the results are discussed.

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Study of Correlation Between Flash Flood and GcIUH Parameters using GIS (GIS를 이용한 한계유량과 GcIUH 매개변수간의 상관성분석에 관한 연구)

  • Yang, In Tae;Park, Kheun
    • Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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    • v.21 no.4
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    • pp.37-44
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    • 2013
  • Concentrated localized torrential rains due to global warming and climate change have resulted in much water damage each year. GIS is used as a tool for predicting the peak-outflows caused by these regional torrential rains in mountainous rivers. However, the research of the resolution of the data is limited, and most of approaches are about hydrological geographic. This paper estimates the flood discharge needed for decision of standard rainfall of automatic rainfall warning system by using GIS with GcIUH model, and establishes the criteria of flash flood warning. It also has analyzed the terrain in river basin, extracted the morphological characteristics parameters of water shed such as stream width, channel slope, channel length, shape factor, and GcIUH parameters, and analyzed the relationship between them.