• International Journal of Contents
• /
• v.13 no.4
• /
• pp.23-28
• /
• 2017

Of the total economic loss caused by disasters, 40% are due to floods and floods have a severe impact on human health and life. So, it is important to monitor the water level of a river and to issue a flood warning during unfavorable circumstances. In this paper, we propose a modified error function to improve a hydrological modeling using a multi-layer perceptron (MLP) neural network. When MLP's are trained to minimize the conventional mean-squared error function, the prediction performance is poor because MLP's are highly tunned to training data. Our goal is achieved by preventing overspecialization to training data, which is the main reason for performance degradation for rare or test data. Based on the modified error function, an MLP is trained to predict the water level with rainfall data at upper reaches. Through simulations to predict the water level of Nakdong River near a UNESCO World Heritage Site "Hahoe Village," we verified that the prediction performance of MLP with the modified error function is superior to that with the conventional mean-squared error function, especially maximum error of 40.85cm vs. 55.51cm.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.53 no.2
• /
• pp.9-17
• /
• 2011

Based on the statistical annual report, there are 17,649 reservoirs are operating for the purpose of agricultural water supply in Korea. 58 % of entire agricultural reservoirs had been constructed before 1948 which indicate the termination of required service life and rest of those reservoirs have also exposed to the dam break risk by extreme flood event caused by current ongoing climate change. To prevent damages from dam failure accident of these risky small size dams, it is necessary to evaluate and manage the structural and hydrological safety of the reservoirs. In this study, a simplified evaluation method for hydrologic safety of dam is suggested by using Rational and Creager formula. Hydrologic safety of small scale dams has evaluated by calculating flood discharge capacity of the spillway and compares the results with design frequency of each reservoir. Applicability and stability of suggested simplified method have examined and reviewd by comparing the results from rainfall-runoff modeling with dam break simulation using HEC-HMS. Application results of developed methodology for three sample reservoirs show that simplified assessment method tends to calculate greater inflow to the reservoirs then HEC-HMS model which lead lowered hydrologic safety of reservoirs. Based on the results of application, it is expected that the developed methodology can be adapted as useful tool for small scale reservoir's hydrologic safety evaluation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.34-34
• /
• 2017

유역에 대한 유출해석은 지속가능한 수자원 관리 및 수재해 예방을 위한 가장 기본적이지만 중요한 과제이며, 우리나라와 같이 홍수와 가뭄의 재해에 의해 많은 영향을 받는 지역에서는 더욱 중요한 문제로 이러한 유출현상을 물리적으로 표현하기 위해 다양한 모형들을 활용하여 강우-유출해석을 수행하게 된다. 모형을 통한 유출해석에 있어 매개변수 추정은 유출해석 결과에 지대한 영향을 주기에 최적 매개변수를 추정하는 것은 예측결과의 성능 향상에 매우 중요한 사항이며 보다 효율적인 매개변수의 추정을 위해 추정방법간의 비교 및 검토를 통해 적용성을 판단하는 과정이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 개념적 집중형 수문모형의 매개변수 보정을 위해 오프라인과 온라인의 매개변수 자동보정기법을 이용하여 매개변수를 추정하였으며, 기법별로 추정된 매개변수를 이용한 수문해석 결과의 비교 검토를 통해 각 기법의 장 단점 분석 및 적용성 평가를 수행하였다. 연구대상지역으로 용담댐 상류 천천 유역을 선정하고, 강우유출 모의를 위해 저류함수모형을 선정하였으며, 매개변수 보정을 위한 자동보정기법으로 오프라인 방법으로는 SCE-UA, 온라인 방법으로는 PF 기법을 선정하여 적용하였으며, 총 9개의 강우사상에 대해 강우-유출 모의를 수행하였다. 본 연구의 결과는 강우-유출해석을 위한 사용자의 목적에 맞는 매개변수 자동보정기법의 선정에 있어 유용할 것으로 판단되며, 시간단계 또는 사상별 최적화된 매개변수를 유역에 대한 최적 매개변수로 변환 또는 전이하기 위한 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Agricultural Science
• /
• v.48 no.3
• /
• pp.629-642
• /
• 2021

Land-use change has an important role in the hydrologic characteristics of watersheds because it alters various hydrologic components such as interception, infiltration, and evapotranspiration. For example, rapid urbanization in a watershed reduces infiltration rates and increases peak flow which lead to changes in the hydrologic responses. In this study, a physical hydrologic model the soil and water assessment tool (SWAT) was used to assess long-term continuous daily streamflow corresponding to land-use changes that occurred in the Naesungchun river watershed. For a 30-year model simulation, 3 different land-use maps of the 1990s, 2000s, and 2010s were used to identify the impacts of the land-use changes. Using SWAT-CUP (calibration and uncertainty program), an automated parameter calibration tool, 23 parameters were selected, optimized and compared with the daily streamflow data observed at the upstream, midstream and downstream locations of the watershed. The statistical indexes used for the model calibration and validation show that the model performance is improved at the downstream location of the Naesungchun river. The simulated streamflow in the mainstream considering land-use change increases up to -2 - 30 cm compared with the results simulated with the single land-use map. However, the difference was not significant in the tributaries with or without the impact of land-use change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.361-361
• /
• 2023

본 연구에서는 기후변화가 다목적 댐의 수자원 관리에 미치는 영향을 분석하기 위해, 기후변화 시나리오를 기반으로 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하고, 갈수 시 물 공급과 홍수라는 두가지 상반된 위험 요소를 동시에 분석하는 방법론을 제안하고, 국내 댐 유역에 대해 적용성을 평가한다. 기후변화 시나리오로는 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 SSP2-4.5와 SSP5-8.5를 선택하고, 편이보정 후 2015-2100년의 미래 기후 자료를 구축한다. 수문과정의 불확실성을 고려하기 위해, GR4J, IHACRES, TAU 등 세가지 집중형 수문 모형으로 댐 유입량을 모의하고, 저수지의 물 공급 및 홍수 조절을 고려한 저수지 운영 모의를 수행하고, 기간별 이수안전도와 홍수위험도를 산정한다. 적용 유역으로는 다목적 댐인 합천댐과 섬진강댐의 상류유역을 선택하여, 제안된 방법론의 적정성을 평가한다. 초기 분석 결과, 먼 미래(2081-2100년) 기간에 대해 이수안전도 보다 홍수위험도의 변화가 컸으며, 근 미래의 변화는 먼 미래 보다 상대적으로 적고 뚜렷한 경향을 찾기 어려웠다. 본 연구에서는 다중 수문모형을 활용한 댐 유입량 모의불확실성 개선 방안과 미래 기후에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석 결과의 함의에 대해 중점적으로 토의한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.185-185
• /
• 2020

기후변화의 영향으로 국지적 규모의 홍수, 가뭄 등의 피해 규모가 증가하고 있으며, 복사에너지 변화에 기인한 전지구적 대류활동의 변화는 단발성 피해에 확산되어 특정 지역의 기후 패턴 변화로 이어질 수 있다. 대류활동의 변화는 국가별 물순환의 변화로 이어질 수 있으며, 이로 인한 수자원의 변동성은 국가적 수자원 이용에 있어 중요한 요소로 작용될 수 있다. 수자원의 중요성으로 인해 국제적인 기관들은 전지구적 대류활동에 기인한 물순환 과정을 파악하고자 노력하였으며, 그 일환으로 GCMs (Global climate modeling) 등과 같은 모형이 개발되었고, 위성을 통한 전지구 강우량 측정망을 구축하였다. 위성을 통한 전구 강우량 자료와 GCMs에서 산출된 대류과정과 연관된 기후변량 자료들은 빅데이터로 구축되어 제한 없이 제공되고 있다. 정상성 강우 모의 기법은 데이터에 한정된 패턴을 반영하는 모형들로서 기후변화로 인한 기후 변동성 증가를 반영하는데 한계가 존재한다. 본 연구에서는 기상 빅데이터 자료를 기반으로 한반도의 강우량과 기상학적 특성을 연관할 수 있는 머신러닝의 일종인 딥러닝 방법을 접목시킨 강우 모의 기법을 적용하였다. 본 연구의 모형은 기후변화로 인한 기상학적 패턴의 변화를 딥러닝 기법을 통해 식별하고 식별된 기상학적 특성에 기반한 한반도의 강우량을 모의할 수 있다. 본 모형은 단기 및 장기 예측 모형과 결합하여 불확실성을 고려한 단/장기 강우량 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.307-307
• /
• 2021

개념적 강우-유출모형에서 토양수분과 관련된 물리적 거동은 간략화 된 형태로 강우 및 온도자료를 활용하여 중간변량(state variable)으로 간접적으로 고려되고 있다. 특히 강우-유출모형에 초기함수 조건은 선행함수조건을 고려하여 수문지질학적 평가를 통하여 결정되어야 하나, 일반적으로 가정되거나 모형에서 간략화 된 분석과정을 통해 추정되고 있다. 본 연구에서는 토양의 Water Balance 모형 기반의 개념적 토양수분 추정모형을 활용하였다. 토양수분의 시간적 변동성을 평가하는데 있어서 연속적으로 측정된 In-situ 토양수분 자료를 이용하여 모형의 적합성을 평가하였다. Green-Ampt 방법과 중력식 침투방법과 온도를 활용한 증발산 추정기법을 연계한 토양함수 평가 모형을 개발하였다. In-situ 토양수분 자료와 유역의 강수량 및 온도자료를 이용한 관련 매개변수를 Bayesian 기법을 통해 추정하였으며 매개변수의 민감도를 평가하여 제시하였다. 최종적으로 제안된 모형의 활용측면에서 강우-유출모형의 초기함수 조건으로써의 역할을 평가하였다. 구체적으로 첨두유량 및 유출고와 초기함수조건과의 관계를 제시하고 강우-유출모형에서 활용방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.36-36
• /
• 2022

2010년대 후반에 딥 러닝 관련 기술이 발전하고 복잡한 강우-유출 현상을 모의하는데 적합하다는 점이 알려지면서 많은 수문관련 연구에서 딥러닝 기법을 통하여 수문모델링을 대체 가능함을 제시하여 왔다. 그러나, 이러한 가능성은 단순 모의효율을 통한 분석이므로 실제 수문관리 현장에 대한 적용을 위한 고찰이 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 기법을 통하여 수문모의의 가능성을 고찰하고 개선점을 고찰하고자 한다. 이를 위하여 수문자료에 많이 적용되는 LSTM 기법과 수문모형인 TANK모형을 이용하여 경상남도의 형산강 유역을 대상으로 2013년부터 2020년까지의 유출량을 모의하고 그 결과를 비교 분석하였다. 형산강 유역에 대한 수문모의를 수행한 결과, LSTM 기법을 이용한 수문모의가 TANK모형에 비하여 높은 모의효율을 보여주었다. 그러나, 높은 모의효율에도 불구하고 유역의 물리적인 강우-유출과정을 모사하는 수문모형과 달리 LSTM 기법은 인간이 이해할 수 없는 과정을 통하여 학습하고 구조화되므로 기존과 다른 경향의 입력자료로 인한 예측오류가 발생할 가능성과 그에 따른 인간의 판단불가에 따른 문제를 내포하고 있음을 고찰하였다. 따라서, 딥러닝을 이용하여 수문모델링 분야에 수문모형을 전면적으로 대체하기에는 어려움이 있을 것이다. 본 연구에서는 현재까지의 딥러닝을 이용하여 수문모형을 대체하기 위해서는 ① 국민의 생활에 직접적으로 영향을 미치는 분야가 아닌 단순 연구목적이나 위험성 분석 등에 적용하거나, ② 딥러닝의 모의결과에 대해 사용자가 검토하거나 판단할 수 있는 의사결정 체계를 구축하거나, ③ 도출된 결과에 대한 윤리적 검토나 책임소재에 대한 사회적 합의 등이 선결되어야 할 것이다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.135-147
• /
• 2024

A GIS-based landslide susceptibility mapping (LSM) was carried out using frequency ratio (FR), modified frequency ratio (M-FR), analytic hierarchy process (AHP), and modified analytic hierarchy process (M-AHP) methods to identify and delineate the potential failure zones along the Halong - Vandon expressway. The thematic layers of various landslide causative factors were generated for modeling in GIS, including geology, rainfall, distance to fault, distance to road, slope, aspect, landuse, density of landslide, vertical relief, and horizontal relief. In addition, a landslide inventory along the road network was prepared using data provided by the management department during the course of construction and operation from 2017 to 2019, when many landslides were documented. The validation results showed that the M-FR method had the highest AUC value (AUC = 0.971), which was followed by the FR method with AUC = 0.961. The AUC values were 0.939 and 0.892 for the M-AHP and AHP methods, respectively. The generated LSM obtained from M-FR method classified the study area into five susceptibility classes: very low (0), low (0-1), moderate (1-2), high (2-3), and very high (3-4) classes, which could be useful for various stakeholders like planners, engineers, designers, and local public for future construction and maintenance in the study area.

• The Journal of Engineering Geology
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.313-322
• /
• 2017

The purpose of this study is to estimate the surface and subsurface flows through the modelling of the model area and facility agricultural complex, and to calculate the groundwater recharge rate through water budget analysis. From results of surface flow modeling, the surface water is flowed to a depth of about 1 to 5 meters from the upper region (northeast) to the lower region (southeast) of the Miryang River. At the M01 point (upper), the observed surface water flux and the model surface water flux are consistent. At the M02 points (lower), the observed surface water flux and the model surface water flux are a difference of 1%. From results of subsurface flow modeling, the depth of groundwater is similar to elevation in the river and higher to the forest area. Ground water depth considering groundwater pumping is that the model values appears higher than the observed values to be within 1.5 m. From results of surface-subsurface integrated modeling, the groundwater recharge area is estimated about 90% of the model area, and the groundwater recharge rate is estimated $1.92{\times}10^5m^3/day$. From results of annual water budget analysis, the groundwater recharge rate per unit area is estimated to be 503.9 mm/year, and average annual rainfall is estimated at around 39%.