• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.3
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• pp.201-212
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• 2009

The Tank model and the PRMS(Precipitation Runoff Modeling-modular System) model have been adopted to simulate runoff data from 1981 to 2001 year in the Seomgin-dam basin. However, the simulated runoff by each single model showed some deviations compared with the observed runoff, respectively. In this study a genetic algorithm combination runoff model has been proposed to minimize deviations between simulated runoff and observed runoff that should yield from single model such as Tank model or PRMS model. The proposed combination runoff model combining the simulated respective output of the Tank model and the PRMS model is to produce the optimum combination ratio of each single model applying to the genetic algorithm which may yield the minimum deviations between simulated runoff and observed one. The proposed combination runoff model has been applied to the Seomgin-dam basin. It has also been shown that the combination model by introducing optimal combination ratio should yield less deviations than single model such as the Tank model or the PRMS model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.279-283
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• 2012

유역 유출 연속모의 모형은 수자원 계획과 효율적인 물 관리 정책 수립에 중요한 도구가 된다. 유역 유출 연속모의 모형에는 다수의 매개변수가 있으며, 이러한 매개변수는 모형 보정을 통해 추정된다. 연구에서 사용한 모형은 SWMM이며 집합체 혼합 진화 알고리즘으로 자동 보정하였다. 자동 보정에 사용되는 최적화 알고리즘은 목적함수에 따라 상이한 결과를 도출하기도 한다. 이에 따라 본 연구에서는 유역 유출 모형의 자동보정에 적합한 목적함수를 선정하기 위하여 4개의 목적함수를 구성하였고, 밀양댐 유역에 적용하였다. 그리고 목적함수에 따른 자동 보정의 결과를 평가하기 위해 5가지의 평가지표를 활용하였다. 보정의 결과, 모든 목적함수에서 공통적으로 첨두유량의 오차는 다소 크게 발생하였다. 그리고 잔차 절대값의 합이 최소가 되도록 구성한 목적함수가 다른 목적함수에 비해 상대적으로 양호한 결과를 도출하였지만, 목적함수에 따른 큰 차이는 없었다. 또한, 유역 유출 연속모의에서는 유역의 물수지가 중요한 요소이므로 향후, 보다 정확도 높은 유역 유출 연속모의 모형의 자동 보정을 위해서는 첨두유량과 물수지와 관련된 오차를 제어할 수 있는 추가적인 기법이 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.853-857
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• 2012

진화계열 알고리즘은 무제약 최적화 알고리즘이다. 이러한 진화계열 알고리즘에 제약조건을 반영하기 위해서는 제약조건을 다룰 수 있는 추가적인 방법이 요구된다. 연구에서는 SWMM과 집합체 혼합진화 알고리즘을 연계한 자동 보정 모형에 제약조건을 반영하기 위해 벌칙 함수를 적용하였다. 적용된 벌칙 함수는 홍수 유출 해석 시 중요한 요소인 첨두유량과 관계된 제약사항이다. 벌칙 함수를 포함하여 구성된 자동 보정 모형은 밀양댐의 2009년 7월에 발생한 두 개의 호우사상에 대하여 적용되었다. 그 결과, 첨두유량에 관계된 벌칙 함수를 포함하지 않은 자동 보정의 경우, 첨두유량과 첨두유출 발생시간 모두 계산 결과가 관측자료에 부합하지 못하였다. 반면에 벌칙 함수를 적용할 경우, 계산 및 관측 자료의 첨두유량 오차는 확연히 줄었고, 첨두유량의 발생시간은 정확히 일치하였다. 그리고 계산된 수문곡선의 형상도 관측 수문곡선에 적합되었다. 즉, 벌칙 함수를 이용한 제약조건의 반영을 통해 자동 보정 모형의 기능을 향상 시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.321-326
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• 2012

장기유출모형을 이용하여 농업용저수지 유입량을 예측하고 농업용수 필요수량 및 홍수기 저수지 홍수조절을 통한 방류량 데이터를 이용하여 장기간에 대한 농업용저수지 저수율을 계산하였다. 계산결과와 실측 저수율 데이터의 비교 검증을 통하여 모형의 적용성을 평가하였다. 대상유역은 담양댐 지점이며 유역면적은 $47.2km^2$ 이며 주 하천 연장은 12.0km 이다. 담양댐은 저수용량에 비하여 유역면적이 작기 때문에 댐 계획 당시 순창군 구림면에 유역면적 $18.4km^2$ 인 2개의 보를 축조하여 유역변경방식으로 간접유역 유출량을 비관개기 및 홍수시에 도수하며 최대 도수량은 $10m^3/s$이다. 장기유출모의는 한국수자원공사(2001)에서 수행한 전역최적화기법인 콤플렉스 혼합진화기법을 통하여 추정된 나주지점의 모형보정 성과를 활용하였으며 모의기간은 1981-2010년(30년)이다. 장기유출모의 결과 담양댐 유역의 평균 유출율은 67% 인 것으로 분석되었다. 농업용수 필요수량은 한국농촌공사에서 산정한 연도별 필요수량 산정결과를 이용하여 실측 농업용수 월별 방류량 자료를 기준으로 관개개간인 4월 21일-9월 20일(163일)동안 월별로 분배하여 적용하였다. 홍수조절은 기존 댐 상시만수위, 홍수기제한수위 데이터를 근거로 운영하였다. 일별저수지 운영모형은 미공병단의 HEC-5 모형을 이용하였으며 한국농어촌공사 농촌용수종합 정보시스템(RAMIS)의 댐 일별 저수율 현황과 기존저수지 일별 저수지 모의운영결과를 비교 검증하였다. 모형수행결과 실측저수율과 모형수행결과의 상관계수는 0.93 인 것으로 분석되었다. 연구결과, 장기유출모의 결과와 연계하여 농업용수, 하천유지용수, 홍수조절을 고려한 저수지 운영을 통하여 비교적 정확하게 농업용저수지 저수율을 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구성과를 바탕으로 농업용저수지의 장기적인 용수수급현황을 예측하여 효율적인 용수공급계획을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.301-301
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• 2020

물은 보다 나은 삶을 살아가는데 있어 매우 중요한 자원이며, 안전하고 깨끗한 물을 공급받는 것은 국민 생활 영위에 반드시 필요한 부분이다. 국내 주요 수자원은 하천수를 통해 확보하고 있으며, 안전한 수자원 공급을 위해서는 하천관리를 통한 수질오염사고에 대비한 대책 수립이 필요하다. 국내에서는 페놀, 황산 등 독성오염물질 유출로 인한 수질오염사고가 발생한 바 있고, 그 피해액이 수백억에 달한다. 이러한 수질오염사고로 인한 피해액을 감소시키고 안전한 수자원 공급을 유지하기 위해서는 오염물질의 거동을 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 국내하천의 경우, 대부분 하폭 대비 수심비가 크기 때문에 오염물질이 2차원 혼합특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 하천 내 오염물질의 2차원적 혼합거동을 해석할 수 있는 수치모형을 개발하고자 하며, 현장에 적합한 해석기법을 검토하고 모형 개발 방향을 결정하고자 한다. 본 연구에서는 하천 내 수질오염사고 발생 시 신속하고 정확한 수질 분석 및 예측을 목표로 오염물질 혼합해석에 주로 활용되는 격자기반 모형과 입자추적 기반 모형의 프로토타입을 개발했다. 용존성 오염물질을 대상으로 격자 기반 및 입자 기반 혼합해석 모형을 개발했으며, 오염물질의 주입형태와 하천 내 유속 분포를 가정해 혼합해석을 수행했다. 격자 기반 모형의 경우, 경계조건과 분산계수의 결정이 필요하고 수렴/발산 문제로 인해 모형의 안정적 실행을 위한 조건 수립이 필요하다. 입자 기반 모형의 경우에도 입자 수에 따른 계산시간 개선이 필요하지만, 입력조건 결정이 간편하고 분산계수 입력이 필요 없어 신속한 모의조건 설정이 가능하다. 오염물질 혼합해석 모형 개발을 위한 해석기법 검토 결과, 신속한 수질 분석 및 예측 결과를 제공하기 위해서는 계산시간 개선을 전제로 모의조건 설정이 용이한 입자 기반 모형이 가장 적합한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.367-367
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• 2015

토석류는 바위, 자갈, 토사 등이 물과 혼합하여 흐르는 재해 현상이다. 근래에 이슈가 되었던 우면산 토석류사태, 춘천시 펜션 토석류재해로 인한 피해로 토석류에 대한 국민적 관심이 높아지게 되었다. 토석류의 피해를 저감하기 위한 대표적 시설로는 사방댐, 링네트, 브레이커시스템 등의 다양한 저감시설이 있다. 2000년 이후 국내에는 사방댐 형태의 토석류 유출저감시설의 설치가 매년 증가하고 있다. 그러나 대부분의 사방시설은 표준화된 설계기준에 의해 시공되기 보다는 단순한 검토만을 통해 시공되고 있어 관리적인 측면에서 문제점이 대두되고 있다. 또한 대부분 구조적인 안정성 검토는 이루어지고 있으나 수리적인 특성을 고려한 검토는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수리 실험 연구를 진행하기 위한 실험계획을 수립하고, 수리실험에 사용할 토석류 유출 저감시설 축소모형을 제작하였다. 모형의 제작 방법으로는 최근 다양한 분야에 활용되며, 널리 보급 되고 있는 3D프린터를 이용하였다. 3D프린터는 레이어를 한 장씩 쌓는 과정으로 제작되어 정밀하고 세밀한 모형물을 제작할 수 있다. 이러한 특성을 활용하여 기존에 단순화 시켜 제작되던 모형을 실제와 거의 동일한 형태로 제작하였다. 본 연구에서는 3D 프린터로 제작된 실험용 모형을 이용하여 토석류 유출저감시설의 토석류 저감효과 분석을 위한 기초 수리실험을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.963-967
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• 2006

어떤 강우사상에 대해서 특정유역으로부터의 오염물질 유출특성은 첨두농도, 산술 평균농도, 첨두 오염물질 부하량, 평균 오염물질 부하량 또는 총 유출 부하량 등으로 나타낼 수 있다(이재수 등, 2001). 그러나, 대부분의 경우 강우시 발생하는 총 부하량이 개개의 농도 또는 첨두 부하량보다 더욱 중요하다. 그 이유는 유출사상이 비교적 짧고, 강우 유출수가 유입되는 수체, 특히 저수지나 댐 내에서는 어느 정도의 혼합 현상이 수반되므로 저수지내의 오염물질 농도는 강우로 인한 유출수(저수지로 유입되는)내 개개의 농도변화보다는 결국 총 부하량의 반응이기 때문이다. 특히, 저수지나 호수에서 질소와 인과 같은 영양염류에 대해서 총 부하량은 가장 중요한 수질영향 및 결정 변수일 수밖에 없다. 이와 같은 이유로 강우사상에 대한 평균농도 또는 유량가중 평균농도(EMC, event mean concentration)는 비점원 오염물질의 유출을 평가하는데 가장 적절한 인자로 인식되고 있으며, 가장 널리 이용되고 있다 (EPA, 1983). 본 연구에서 소하천 유역을 대상으로 유량과 수질농도를 실측하여 대상하천에 대한 수문자료를 구축하고, 오염부하모의 모형을 통해 대상유역에서의 강우사상별 오염부하량을 모의하였는데 모형의 보정은 실측된 유량자료를 활용하였으며, 실측된 수질농도자료와 유량자료로 산정한 오염부하량 자료를 통해 검증하였다. 검증된 모형에 대하여 100개의 강우사상에 대한 무작위 모의를 수행하였고, 결과자료를 활용하여 대상하천에 대한 강우-오염부하량의 상관관계식을 도출하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.5
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• pp.851-861
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• 2003

Snow accumulation and snow melt was simulated and included in the computation of the watershed runoff for Soyanggang Dam and Chungju Dam. A modified Tank Model was used for the simulation, which has three serial tanks and a pulse response function. The model parameters were estimated through the global optimization method of Shuffled Complex Evolution-University of Arizona (SCE-UA). A watershed was divided into four zones of elevation. The temperature decrease of the zones was a rate of -0.6$^{\circ}C$/100m. Almost all precipitation from December to February become accumulated as snow, and then the snow melts and runs off from March to April. The average runoff with snow melt was greater than the average runoff without snow melt during the period from March to April. The improved amount from snow melt simulation was about one fifth of the observed one for Soyanggang Dam. The increased amount for Chungju Dam was about one fourth of the observed average runoff during the same period. Although the watershed runoff was simulated including snow melt, it was less than the observed one for both of the dams.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.1
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• pp.15-27
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• 2012

SWMM (Storm Water Management Model) has been widely used in the world as a typical model for flood runoff analysis of urban areas. However, the calibration of the model is difficult, which is an obstacle to easy application. The purpose of the study is to develop an automatic calibration module of the SWMM linked with SCE-UA (Shuffled Complex Evolution-University of Arizona) algorithm. Generally, various objective functions may produce different optimization results for an optimization problem. Thus, five single objective functions were applied and the most appropriate one was selected. In addition to the objective function, another objective function was used to reduce peak flow error in flood simulation. They form a multiple objective function, and the optimization problem was solved by determination of Pareto optima. The automatic calibration module was applied to the flood simulation on the catchment of the Guro 1 detention reservoir and pump station. The automatic calibration results by the multiple objective function were more excellent than the results by the single objective function for model assessment criteria including error of peak flow and ratio of volume between observed and calculated flow. Also, the verification results of the model calibrated by the multiple objective function were reliable. The program could be used in various flood runoff analysis in urban areas.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.3 s.164
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• pp.261-274
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• 2006

This study performs a daily long-term runoff analysis for 30 years to forecast medium- and long-term probabilistic reservoir inflows on the Soyang River basin. Snowmelt is computed by Anderson's temperature index snowmelt model and potenetial evaporation is estimated by Penman-combination method to produce input data for a rainfall-runoff model. A semi-distributed TOPMODEL which is composed of hydrologic rainfall-runoff process on the headwater-catchment scale based on the original TOPMODEL and a hydraulic flow routing model to route the catchment outflows using by kinematic wave scheme is used in this study It can be observed that the time variations of the computed snowmelt and potential evaporation are well agreed with indirect observed data such as maximum snow depth and small pan evaporation. Model parameters are calibrated with low-flow(1979), medium-flow(1999), and high-flow(1990) rainfall-runoff events. In the model evaluation, relative volumetric error and correlation coefficient between observed and computed flows are computed to 5.64% and 0.91, respectively. Also, the relative volumetric errors decrease to 17% and 4% during March and April with or without the snowmelt model. It is concluded that the semi-distributed TOPMODEL has well performance and the snowmelt effects for the long-term runoff computation are important on the study area.