This study is aimed at the development of a runoff forecasting model by using the Fuzzy inference system and Neural Network model to solve the uncertainties occurring in the process of rainfall-runoff modeling and improve the modeling accuracy of the stream runoff forecasting. The Neuro-Fuzzy (NF) model were used in this study. The NF model, recently received a great deal of attention, improve the existing Neural Networks by the aid of the Fuzzy theory applied to each node. The study area is the downstreams of Naeseung-chun. Therefore, time-dependent data was obtained from the Wolpo water level gauging station. 11 and 2 out of total 13 flood events were selected for the training and testing set of model respectively. The schematic diagram method and the statistical analysis are conducted to evaluate the feasibility of rainfall-runoff modeling. The model accuracy was rapidly decreased as the forecasting time became longer. The NF model can give accurate runoff forecasts up to 4 hours ahead in standard above the Determination coefficient $(R^2)$ 0.7. In the comparison of the runoff forecasting using the NF and TANK models, characteristics of peak runoff in the TANK model was higher than ones in the NF models, but peak values of hydrograph in the NF models were similar.
일괄형 수문모형(Lumped Model)을 활용한 홍수 유출자료의 공간확장에 영향을 미치는 강우-유출모형의 초기조건과 입력자료의 영향에 대해 연구하였다. 강우-유출모형의 초기조건으로는 기저유량 정보의 모형모의에 대한 영향과 저류함수법의 포화우량($R_{sa}$)의 공간분포에 대한 분석을 실시하였으며, 강우-유출모형의 입력자료로서 강우정보의 영향을 자료의 유무에 관련한 과거자료의 조건을 중심으로 그 영향을 분석하였다. 이를 위해 충주댐유역을 선정하였으며, 충주댐 유역을 대규모유역으로 정하고 이를 기준으로 3개 중규모유역과 22개의 소유역으로 구분하였다. 영월1, 충주댐, 영월2의 수위관측소를 70년대 수문자료 유무에 따라 중심 수위관측소로 선정하였으며 이들을 개별적 중심축으로 삼고 1993년부터 2009년까지 30개의 홍수사상을 이용해 홍수유출자료 확장의 특성을 분석하였다. 관측유출을 직접유출과 기저유출로 분류하고 산정된 기저유출을 강우-유출모의에 적용하였다. 기저유출의 적용 유무 조건하에서 세 곳의 수위관측소를 중심으로 각각의 자료 확장성을 파악하였다. 기저유출을 고려한 모델 모의시 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 값은 모델 모의 만족범위를 넘어서는 사상이 10% 이상 증가되었다. 강우에 대한 초기유출의 양을 결정하는 포화우량($R_{sa}$)의 분포는 세 곳 수위관측소의 유량값을 중심으로 중권역의 포화우량($R_{sa}$)을 최적화하는 경우, 중권역의 최적화된 포화우량($R_{sa}$) 값은 큰 차이를 보이지 않으며 포화우량($R_{sa}$) 분포가 강우사상과 유출량의 크기분포에 큰 영향을 받지 않았다. 홍수 유출자료의 강수자료 영향은 30개의 홍수사상 자료에서 자료의 이상치를 제외한 17개 홍수사상을 이용해 검증하였으며 강우자료가 많아질수록 오차 범위가 줄어듦을 보였다. 하지만, 전체 홍수사상의 규모에 비해 그 영향이 크지 않는 것으로 파악되었다.
재해영향평가제도가 시행된 이후 평가서에는 홍수량 산정 및 개발로 인해 증가된 유출량에 대한 대처방안으로 저류지용량을 산정할 때 임계지속기간의 개념을 도입하여 각종 수문량이 산정된다. 임계지속기간은 수공구조물의 종류, 유역특성과 계획강우의 시간적분포 및 재현기가, 유출모형에 따라 변화한다. 본 연구에서는 저류지 설계시 소요용량을 결정하기 위해 기존 연구에서 제안한 바 있는 저류비의 개념을 이용하여 산정된 저류지용량과 강우지속기간에 따른 저류지용적이 최대가 되는 때의 저류지용적 등을 비교·분석함으로써 저류지 설계시 적정용량을 산정하는 방법을 제안하였다. 추후 유출수문곡선으로부터 최대부하를 야기시키는 계획강우의 임계지속기간을 정하는 문제는 다양한 유출모형과 실적자료를 통한 강우-유출해석과 연계시켜야 할 것으로 판단된다.
In this study, the hydrological changes due to urbanization were investigated and fundamental theory and characteristics of typical urban runoff model such as CHICAGO Model was studied. Above model was applied for urbanizing Dongsucheon basin, Incheon. The main parameters(CI, CP, CS) which are included in this model depending on runoff results were determined, and dimensionless values such as total runoff ratio($Q_{TR}$), peak runoff ratio($Q_{PR}$), and runoff sensitivity ratio($Q_{SR}=Q_{TR}/Q_{PR}$) were estimated in order to evaluate and compare the characteristics of model based on relative sensitivity analysis. Finally, applied model was proposed based on understanding of work types and established urban runoff models which can simulate well for areal development patterns and urban river basin.
Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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제2권1호
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pp.29-36
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1998
An instantaneous unit sediment graph (IUSG) model is investigated for prediction of sediment yield from an upland watershed in Northwestern Mississippi. Sediment yields are predicted by convolving source runoff with an IUSG. The IUSG is the distribution of sediment from an instantaneous burst of rainfall producing one unit of runoff. The IUSG, defined as a product of the sediment concentration distribution (SCD) and the instantaneous unit hydrograph (IUH), is known to depend on the characteristics of the effective rainfall. The IUH is derived by the Nash model for each event. The SCD is assumed to be an exponential function for each event and its parameters were correlated with the effective rainfall characteristics. A sediment routing function, based on travel time and sediment particle size, is used to predict the SCD.
An instantaneous unit sediment graph (IUSG) model is investigated for prediction of sediment yield from an upland watershed In Northwestern Mississippi. Sediment yields are predicted by convolving source runoff with an IUSG. The IUSG is the distribution of sediment from an instantaneous burst of rainfall producing one unit of runoff. The IUSG, defined as a product of the sediment concentration distribution (SCD) and the instantaneous unit hydrograph (IUH), is known to depend on the characteristics of the effective rainfall. The IUH is derived by the Nash model for each event. The SCD is assumed to be an exponential function for each event and its parameters were correlated with the effective rainfall characteristics. A sediment routing function, based on travel time and sediment particle size, is used to predict the SCD.
The main goal of this study is to understand the effects of direct-runoff of chemistry and organic fertilizers which are adsorbing to sediment from farmland and non-point source discharge characteristics which are discharged to stream with soil erosion when rainfalls. pollutographs of TSS, BOD, COD, TN, and TP were measured for 10 rainfall events at watershed. EMC (Event Mean Concentration) were calculated for each rainfall event using quality and quantity measured. The result shows that the EMC ranges of 95% confidence intervals are 50.5-203 mg/L for TSS, 0.8-14.2 mg/L for $BOD_5$, 4.2-20.7 mg/L for $COD_{Mn}$, 0.2-0.5 mg/L for TP, 2.4-4.5 mg/L for TN, 1.36-3.04 mg/L for NO3--N, 0.13-0.42 mg/L for NH4+-N and 0.82-1.77 mg/L for TKN.
본 연구에서는 다방향 흐름 분배 알고리듬과 실시간 보정 알고리듬을 개발하여 분포형 강우-유출 모형에 적용하였다. 개발된 알고리듬의 적용과 분포형 모형 적용상의 약점인 계산시간 개선을 위해 비교적 간단한 수문과정 지배 방정식들을 이용하여 분포형 강우-유출 모형을 작성하였다. DEM(Digital Elevation Model)를 이용하여 공간해상도 변화에 따른 지형정보와 흐름정보의 변동성을 파악하였다. 모의수행 전처리 과정으로 가용한 고해상도 DEM 자료를 사용하여 공간해상도 변화에 따른 흐름정보의 손실을 최소화하고 상세흐름정보를 저해상도 흐름정보에 반영시키는 다방향 흐름분배 알고리듬을 개발하였다. 또한 실시간으로 유역상태량을 보정하는 실시간 보정 알고리듬을 개발하다. 개발된 모형은 저해상도 모의에서 유출 과정의 실제적 거동 정보를 유지할 수 있다. 그러므로 예측 정확도 향상 및 계산시간의 개선이 기대된다.
The runoff characteristics of combined sewer overflow(CSO) in the urban area of Jeonju were investigated and analyzed by using the SWMM (Storm Water Management Model) and GIS. From August to November 2004, investigations on two rainfall events were performed and flowrate, pH, BOD, COD, SS, T-N and T-P were measured. these data were used for model calibration. Using GIS technique, watershed characteristics of study area were calculated. that is, divide into sub_basin, total width, slope, make soil map etc. On the basis of the measured data and the simulation results by SWMM, it could be known that the $80-90\%$ of pollution load are discharged in early-stage storm runoff. SMC(site mean Concentration) for combined sewer system area were BOD 28.1, COD 31.5, SS 186 ppm etc. this is shown that during the rain fall, high concentration of waste was loaded to receiving water. Unit loads of combined sewer system area were BOD 306, COD 410, SS 789, T-N 79, T-P 6.8 kg/ha/yr.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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