• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.6
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• pp.533-541
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• 2010

It is basic for a flood prediction to calculate direct runoff from rainfall in a basin by the rainfall-runoff model. The direct runoff is calculated from rainfall excess or effective rainfall based on a rainfall-runoff model. The total rainfall minus rainfall loss equals rainfall excess with time. This loss can be treated equal to an infiltration loss under the assumption that the infiltration is a major one among the losses in the rainfall-runoff model. Practically obtaining the infiltration loss $\Phi$ index method, W index method or modified ones of these have been used. In this study it is assumed the loss of rainfall in a basin be a well-known Horton infiltration mechanism. And in case that the parameter set is given in the Horton infiltration model a procedure and assumption for calculating hourly infiltration loss and rainfall excess are offered and the results of its application are compared with those of $\Phi$ index method. By this study it is well shown the value of Horton infiltration function is exponentially decay with time as the Horton infiltration mechanism.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.11 s.172
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• pp.977-984
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• 2006

The parameters in the Horton's model which has well known as typical infiltration model were determined by the use of the optimization technique. It was assumed the initial infiltration capacity in this model was related to the antecedent precipitation per 10 days with linear combination. And both the parameters of the ultimate infiltration capacity and the decay factor were determined uniquely on a basin. Thus the optimal model's parameters representative to a basin were obtained and the Horton's infiltration equations by rainstorm events were determined. The data of ten rainstorm events for this study were observed at the Jeonjeokbigyo station located at the Selmacheon experimental basin that was $8.5km^2$ wide in the Imjin river.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.89-89
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• 2011

한 유역에서 유출 모형의 성공을 좌우할 수 있는 중요한 요소 중 하나는 강수 손실량(precipitation loss)을 결정하는 것이다. 손실량은 홍수 예측이나 수자원 평가를 위한 유출 모형의 주요 입력 자료가 된다. 만족할 만한 유출 모형을 구현하기 위해서는 손실량의 정확한 평가가 요구된다(Najafi, 2003). 총 강우량 중에서 손실량을 뺀 초과 강우량 또는 유효 강우량은 치수적 측면이든 이수적 측면에서 요구되는 직접 유출량(direct runoffs)에 상당하는 규모로서 유출 모형에서 매우 중요하다. 이제까지 많은 경우에 직접 유출되는 유효 강수량은 총강수량에서 주요 손실량 성분인 침투량을 감하여 산출하여 왔다. 이 때 침투량은 호우사상별로 적게는 유출량의 30%에서 많게는 100%까지 차지할 만큼 주요한 손실 성분으로 취급되었다(Chow, 1964 ; Singh, 1989). 침투량을 산정하기 위한 기존 모형내 포함되는 매개변수 값은 실용적으로 잘 정립되지 않았기 때문에 유출 모형에 실제 적용하는데 어려움이 있다. 한편 침투량 산정 모형 중에 Horton 모형은 가장 잘 알려져 있는 모형 중 하나이다(Horton, 1939 ; 1940). 후속 성과(Blake et al., 1968; Rawls et al., 1976)은 있었지만 모형내 매개변수 값을 결정해야 하는 실용상의 어려운 점이 있다(Singh, 1989). 그리고 국내 초과 강수량 산출 모형에 관한 연구사례가 다수(조홍제,1986; 남선우와 최은호, 1990; 정성원과 김승, 1991; 안태진 등, 2000; 박햇님과 조원철, 2002; 유주환, 2006) 있었지만 시간적으로 연속함수를 갖는 Horton 침투 모형을 실무적으로 이산화 하여 적용할 수 있도록 하는 방법의 절차 및 원칙이 제시되지 않아 유출 모형에 직접 적용하기 쉽지 않은 형편이다. 이에 본 발표에서는 한 유역에서 Horton 매개변수를 결정한 기존 연구(2006, 유주환)의 성과를 적용한 Horton 침투모형을 강수사상별 이산화한 시간별로 적용하는 절차와 적용 원칙을 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.5
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• pp.103-109
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• 2008

Precipitation on slope is separated into infiltration and outflow according to physical properties of soil and slope. However, the slope analysis is assumed that all precipitation are percolated. So, groundwater level is excessive tend to be calculated. In this paper, NRCS model and Horton models that have a suitability were used for agro-type analysis of Seoul station after precipitation was separated into infiltration and outflow. Also, gradient of slope was analyzed about seepage behavior and underground water level aspect through numerical analysis. After inclination correction, the estimated infiltration was compose of slopes much applied by domestic design standard. The change of groundwater level is appeared greatly as agro-type goes from D type to A type in the analysis results.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.107-111
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• 2009

The parameters in the Horton's model which has well known as typical infiltration model were determined by the use of the optimization technique. It was assumed the initial infiltration capacity in this model was related to the antecedent precipitation per 10 days with linear combination. And both the parameters of the ultimate infiltration capacity and the decay factor were determined uniquely on a basin. Thus the optimal model's parameters representative to a basin were obtained and the Horton's infiltration equations by rainstorm events were determined. The data of ten rainstorm events for this study were observed at the Jeonjeokbigyo station located at the Selmacheon experimental basin that was $8.5\;km^2$ wide in the Imjin river.

• Journal of Wetlands Research
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• v.7 no.3
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• pp.57-66
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• 2005

This paper is to present the determination of the optimal loss rate parameters and unit hydrographs from the observed single rainfall-runoff event using optimization model. The linear program models has been formulated to derive the optimal unit hydrographs and loss rate parameters for the site of the Su-Jik Bridge in the HwangGuJichen River; one minimizes the summation of the absolute residual between predicted and observed runoff ordinates. In the perturbation stage of parameters the trial and error method has been adopted to determine the loss rate parameters for Kostiakov's, Philip's, Horton's, and Green-Ampt's equation. The unique unit hydrograph ordinates for a given rainfall-runoff event is exclusively obtained with ${\Phi}$ index, but unit hydrograph ordinates depend upon the parameters for each loss rate equations. In this paper the single rainfall-runoff event observed from the sample watershed is considered to test the proposed method. The optimal unit hydrograph obtained by the optimization model has smaller deviations than the ones by the conventional method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.62-62
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• 2023

강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 q_b 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 f_o 와 장시간 후 침투율 f_c 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 q_bmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 q_b 로 q_bmax 와 q_bmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 r_i 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 r_i 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |q_b| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q_b, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.3
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• pp.365-374
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• 2000

This paper is to present the determination of the optimal Joss rate parameters and urnt bydrographs from the observed single rainfall-runoff event using optimization models coupled with a stochastic technique for the global solution. Two kinds of the linear program models are formulated to derive the optimal unit hydrographs and loss rate parameters for gaged basins; one mimmizes the summation of the absolute residual between predlCted and observed runoff ordinates and the other, the maximum absolute residuaL Multistart algorithm which is one or stochastic techniques for the global optimum is adopted to perturb the parameters of the loss rate equations. Multistart efficiently searches the feasIble region to identify the global optimlUll for loss rate parameters, which yields the optimal loss rate parameters and unit hydrograph for Kostiakov's, Plulip's, and Horton's equation. The unique unit hydrograph ordinates for a gIven rainfall-runoff event iS exclusrvely obtained WIth $\Phi$ index, but unit hydrograph ordinates depend upon the parameters [or each loss rate equations. The parameters of Green-Ampt's are determined through a trial and error method. In this paper the single rainfall-nmoff event observed from a watershed is considered to test the proposed method. The optimal unit hydrograph herein found has smaller deviations than the ones reported previously by other researchers.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.21 no.12
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• pp.23-28
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• 2020

As a result of a suite of laboratory tests undertaken to suggest a rational method for the estimation of infiltration capacity, it is found that the infiltration rate tends to increase as the soil unit weight decreases while it tends to increase as the rainfall intensity increases. Comparative analyses for infiltration curves employing the reduction constant of initial infiltration capacity (α coefficient) that was suggested in this study has reasonably captured the time dependent variation of infiltration capacity. Consequently this study has presented an experimental model for the estimation of infiltration capacity to improve the Horton infiltration capacity curve that has been widely used for estimation of the infiltration capacity and amount of infiltration for its application to sandy soils.