Out of the total 17,000 reservoirs in Korea, 13,600 small agricultural reservoirs do not have hydrological measurement facilities, making it difficult to predict water storage volume and appropriate operation. This paper examined univariate and multivariate long short-term memory (LSTM) modeling to predict the storage rate of agricultural reservoirs using remote sensing and artificial intelligence. The univariate LSTM model used only water storage rate as an explanatory variable, and the multivariate LSTM model added n-day accumulative precipitation and date of year (DOY) as explanatory variables. They were trained using eight years data (2013 to 2020) for Idong Reservoir, and the predictions of the daily water storage in 2021 were validated for accuracy assessment. The univariate showed the root-mean square error (RMSE) of 1.04%, 2.52%, and 4.18% for the one, three, and five-day predictions. The multivariate model showed the RMSE 0.98%, 1.95%, and 2.76% for the one, three, and five-day predictions. In addition to the time-series storage rate, DOY and daily and 5-day cumulative precipitation variables were more significant than others for the daily model, which means that the temporal range of the impacts of precipitation on the everyday water storage rate was approximately five days.
Since the release of Meta's Segment Anything Model (SAM), a large-scale vision transformer generation model with rapid image segmentation capabilities, several studies have been conducted to apply this technology in various fields. In this study, we aimed to investigate the applicability of SAM for water bodies detection and extraction using the QGIS Geo-SAM plugin, which enables the use of SAM with satellite imagery. The experimental data consisted of Compact Advanced Satellite 500 (CAS500)-1 images. The results obtained by applying SAM to these data were compared with manually digitized water objects, Open Street Map (OSM), and water body data from the National Geographic Information Institute (NGII)-based hydrological digital map. The mean Intersection over Union (mIoU) calculated for all features extracted using SAM and these three-comparison data were 0.7490, 0.5905, and 0.4921, respectively. For features commonly appeared or extracted in all datasets, the results were 0.9189, 0.8779, and 0.7715, respectively. Based on analysis of the spatial consistency between SAM results and other comparison data, SAM showed limitations in detecting small-scale or poorly defined streams but provided meaningful segmentation results for water body classification.
Kim, Kwi-Gon;Kim, Hyea-Ju;Lee, Jae-Chul;Kim, Jong-Sub;Jang, Hey-Young;Son, Sam-Gi
Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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v.3
no.2
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pp.53-65
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2000
The objectives of this study are to develop a stormwater management system that would contribute to improving water circulation, recycling storm water and promoting biodiversity in urban areas, to apply the system in an actual site, and to verify its effectiveness in order to generate a stormwater management system applicable in Korea. This study reviewed former researches and case studies, categorized stormwater management system into pre-treatment, retention and infiltration phases, and analyzed the strength and weakness of the techniques by synthesizing unit techniques of each stage. As a result, the process of the stormwater management system includes the following phases: 1) a rubble filtration layer; 2) a retention pond; 3) a infiltration pond; and 4) a stormwater retention pool (recirculation and recycling). Then, an empirical study to design and create the generated system according to the features of a site and to verify its effectiveness was conducted. The future study direction is to verify the effectiveness of the developed stormwater retention and infiltration ponds. To this end, it is planned to perform hydrological monitoring using automatic measuring equipment and monitoring on habitat bases and the biota living on the base. Based on its outcome, the applied model would be refined and improved to develop an alternative stormwater management system that would allow to achieve the improvement of urban water circulation, increase of biodiversity and efficient use of water resources.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.15
no.3
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pp.161-170
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2013
Spatio-temporal distribution of soil moisture was studied to improve understanding of hydrological processes at hillslope scale. Using field measurements for three designated periods during the spring, summer and autumn seasons in 2010 obtained from Beomryunsa hillslope located at the Sulmachun watershed, correlation analysis was performed between soil moisture measurements and 18 different terrain attributes (e.g., curvatures and topographic index). The results of correlation analysis demonstrated distinct seasonal variation features of soil moisture in different depths with different terrain attributes and rainfall amount. The relationship between predicted flow lines and distribution of the soil moisture provided appropriate model structures and terrain indices.
Water disasters such as flash floods and inundation caused by localized heavy rainfall in urban areas have a large impact on climate change but are also closely related to the increase in impervious areas as pointed out in domestic and international studies. It is difficult to secure natural green areas in urban areas that have already been developed. So, urban regeneration can be expected using water management optimized with technologies to secure infiltration and storage capacity such as Low-Impact Development technology. In this study, the water cycle improvement ability was confirmed by applying the LID technology within the district unit plan of the environmentally friendly village, and the economic feasibility of LID application was analyzed by estimating the costs and benefits of installing the facilities. The site was planned to conserve sufficient green and plans for securing the watershed infiltration and storage capacity were formulated with the application of additional LID technology, such as infiltration trenches, rain barrels and permeable pavements. The LID design method applicable to the site was established, and the water balance of the watershed was analyzed through simulations of the SWMM model. The water circulation improvement effect was confirmed through the water balance analysis, and the cost-benefits were determined according to the estimation method, and the economic analysis was conducted. This study confirms that the investment of LID technology is economically feasible for the hydrological improvement effect of the housing complex.
Regionalization technique using flow duration curve and spatial interpolation algorithm is developed for the purpose of estimating daily flow time series at ungauged station. In this study, we assumed a part of 8 gauging stations of Nakdong River basin as ungauged stations. Then, we generated flow duration curves and daily flow hydrographs by regionalization technique at ungauged stations. And we compared generated and observed hydrographs. The simulation results showed that the observed flows were well simulated by the proposed method and that the general patterns of the observed flows were satisfactorily reproduced by the regionalization technique. From these results, it is possible that we obtain daily flow information without application of labour intensive and time consuming deterministic models, which require complicating quantification of model parameter values. And we compared the regionalization techniques with the specific discharge method which is the most general approach in hydrological practice in Korea. The results showed that the regionalization technique was superior to specific discharge method.method.
The purpose of this study is to examine appropriate sub-basin division numbers that best reflect the hydrological characteristics of the basin so as to propose the criterion for dividing the sub-basin in analyzing flood runoff in the future. The characteristics of flood runoff variations were based on the WMS HEC-1 model, and the area in the upstream of the Dongbyeon water level observatory and the Geum-ho water level observatory was chosen for analysis, and examined the characteristics of the changes in flood runoff. First of all, in the targeted basin, if the sub-basin division number was 4 (that is, the area of the divided sub-basin was about 25% of the total area). Next, as the sub-basin division number gradually increased, the peak rate of runoff increased as well, and in case the sub-basin was not divided, the peak rate of runoff occurred at the earliest time. Given these results, the spatial change characteristics will be best reflected when the sub-basin is divided for analysis of flood runoff in such a way that the area of the divided sub-basin is about 25% of the total area of the basin. However, as these results are based on a limited number (4) of storms, more storm events and other basins need to be included in the review of the sub-basin division methodology.
Cho, Wan Hee;Yum, Kyung Taek;Kim, Jin Soo;Ban, Yang Jin;Chung, Se Woong
Journal of Environmental Impact Assessment
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v.21
no.3
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pp.367-380
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2012
There are many long and round shape shores due to terrain characteristics in Daecheong reservoir. Therefore it is indicated different spatial distribution of algae every year since the stream is being regulated by these terrain characteristics and reservoir operation about inflow and outflow discharge. Also oversupply of nutrient salt from tributaries of Daecheong reservoir where pollutants were concentrated generates massive growth of algae and depending on hydrological, reservoir operation condition, those proliferated algae at the stagnant tributaries moves to the mainstream of Daecheong reservoir which could create problems of water quality. In this study, it was analyzed the tendency of algae generation by examining algae occurring status for the last 4 years since 2008, and implemented hydraulic analysis at Daecheong reservoir through numerical tracer simulation by applying 3-dimensional hydrodynamic model, ELCOM. Also it was implemented a quantitative analysis of causal relationship based on the algae generation tendency and hydraulic behavior at Daecheong reservoir. Through numerical tracer simulation in this study, it could be noticed the degree of spread of inflow indicated similar trend to the algae occurring status at Daecheong reservoir and verified the different tendency of algae generation in 2011 unlike previous year caused by the rise of water temperature.
Choi, Jaewan;Shin, Min Hwan;Ryu, Ji Chul;Kum, Donghyuk;Kang, Hyunwoo;Cheon, Se Uk;Shin, Dong Seok;Lim, Kyoung Jae
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.28
no.1
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pp.1-9
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2012
It has been known that Golf course could impose negative impacts on water-ecosystem if pollutant-laden runoff is not treated well. It is important to control non-point source and re-use treated wastewater from the golf course to secure water quality of receiving waterbodies. At golf courses, the rainfall-runoff is affected by various practices to manage grasses. In many hydrological modelings, especially in simple rainfall-runoff modeling, effects on runoff of plant growth and cutting are not considered. In the study, the water erosion prediction project (WEPP), capable of simulating plant growth and various management, was evaluated for its runoff prediction from golf course under grass cutting and irrigation. The %Difference, $R^2$ and the NSE for runoff comparisons were 1.15%, 0.93 and 0.92 for calibration, and 18.12%, 0.82 and 0.88 for validation period, respectively. In grass cutting scenario, grass height was managed to be 18~25 mm. The estimated runoff was decreased by 27%. The difference in estimated total runoff was 11.8% depending on irrigation. As shown in this study, if grass management and irrigation are well-controlled, water quality of downstream areas could be obtained.
Evapotranspiration (ET) including evaporation from a land surface and transpiration from photosynthesis of vegetation is a hydrological factor that has an important role in water cycle. However, there is a limitation to understand it due to heterogeneity of land cover and vegetation. In this study, Mapping EvapoTRanspiration with Internalized Calibration (METRIC) model, one of the energy balance models, and MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite based well-known Penman-Monteith algorithm were compared. Two ET maps were categorized and compared by land cover classification. The results represented overall applicability of the two models with the highest correlation coefficients in needleleaf and broadleaf forests. This study will be useful to estimate remote sensing based ET maps with high resolution and to figure out spatio-temporal variability and seasonal changes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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