Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2009.05a
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pp.540-544
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2009
Hydrologic pattern under climate change has been paid attention to as one of the most important issues in hydrologic science group. Rainfall and runoff is a key element in the Earth's hydrological cycle, and associated with many different aspects such as water supply, flood prevention and river restoration. In this regard, a main objective of this study is to evaluate design flood using simulation techniques which can consider a full spectrum of uncertainty. Here we utilize a weather state based stochastic multivariate model as conditional probability model for simulating the rainfall field. A major premise of this study is that large scale climatic patterns are a major driver of such persistent year to year changes in rainfall probabilities. Uncertainty analysis in estimating design flood is inevitably needed to examine reliability for the estimated results. With regard to this point, this study applies a Bayesian Markov Chain Monte Carlo scheme to the NWS-PC rainfall-runoff model that has been widely used, and a case study is performed in Soyang Dam watershed in Korea. A comprehensive discussion on design flood under climate change is provided.
Impacts of non-point source pollution on water quality are well known. In this paper, effects of land use, precipitation characteristics, discharge characteristics on non-point source pollutant loadings at urban, agricultural and forestry watersheds were discussed. Rainfall runoffs from fifteen rainfall events were sampled and analysed at two urban watersheds, one rural watershed, and one forestry watershed. EMCs (Event Mean Concentration) were calculated based on monitored flow rates and concentrations. Statistical analysis carried out with runoff loadings and affecting variables indicated that runoff loadings are weakly correlated with the rainfall intensity and the dry days before rainfall events while showed no correlations with rainfall depth nor runoff quantity. By comparing EMCs between study watersheds on log-normal cumulative probability scale, EMCs ranking were in the descending order of urban watershed>agricultural watershed>forestry watershed for SS, TCOD, TN, and TP.
Long term monitoring was conducted to investigate a surface runoff of pollution from urban highway. The monitoring data was collected for 18 rainfall events and was used to correlate pollution load to various parameters, such as rainfall intensity, antecedent dry days and total discharge flow. Runoff coefficient and seasonal variation were also evaluated. The mean runoff coefficient of the highway was 0.823(range; $0.4687{\sim}0.9884$), and wash-off ratio for $COD_{Mn}$ and SS loads was 72.6% and 64.3%, respectively. For the initial rainfall event, the runoff EMC of $COD_{Mn}$ was high in summer and the EMC of SS was high in autumn season. However the seasonal variation of T-N and T-P was not significant. The discharged $COD_{Mn}$-EMC was $147.6\;mg/L{\sim}9.0\;mg/L$ on the generated $COD_{Mn}$-EMC of $98.8\;mg/L{\sim}8.9\;mg/L$. While the generated EMC of SS was in $285.7\;mg/L{\sim}20.0\;mg/L$ and its discharged EMC was in $190.4\;mg/L{\sim}8.0\;mg/L$. EMC of pollutants was not directly related to the first flush rainfall intensity and the antecedent dry days. But the correlation was relatively high between EMC and cumulative runoff flow volume. The trend of EMC was reduced with the cumulative runoff flow volume.
Growth in population and urbanization has progressively increased the loading of pollutants from nonpoint sources as well as point sources. Especially in case of road regions such as city trunk road, national road and highway are rainfall and pollutants runoff intensive landuses since they are impervious and emit a lot of pollutants from vehicle activity. This research was conducted to investigate the nonpoint sources concentration and quantifying stormwater pollutants which are contained in rainfall runoff water. Three different monitoring sites in Jinju and Changwon city were equipped with an automatic rainfall gauge and flow meter for measuring rainfall and the volume of rainfall runoff. In the case of average EMC value, city trunk road was shown the highest value in target water quality items like as BOD, COD, SS, TN and TP. Or the amount of runoff loads by water quality items showed the highest value in city trunk road. And runoff load in city trunk road was 43.8 times high value compared to highway by value of city trunk road $356.7 mg/m^2$, highway $8.150 mg/m^2$, national road $19.99 mg/m^2$ in the case of BOD.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.38
no.2
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pp.237-247
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2018
The basin characteristics reflect the attributes of geomorphological pattern of basin and stream networks affect the rainfall-runoff. In order to analyze the relationship between the basin runoff and stream morphometric characteristics, the morphometric characteristics were investigated for 27 water-level observation stations on 19 rivers in the Han River basin using Arc-map. The morphometric characteristics were divided into linear, areal and relief aspects for calculation while the annual mean runoff ratio as a basin response by rainfall was estimated using the measured precipitation and discharge to analyze the rainfall-runoff characteristics. The correlation among the morphometric parameters were schematized to analyze the correlations among them. The multiple regression equation for rainfall-runoff ratio was provided with morphometric parameters of stream length ratio, form factor ratio, shape factor, stream area ratio, and relief ratio and the coefficient of determination was 0.691. The RMSE and MAPE between the measured and the estimated annual runoff rates were found as 0.09, 11.61% respectively, the suggested regression equation showed good estimation.
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.12
no.4
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pp.63-72
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2019
There is an increasing demand for catchment runoff estimation to cope with the natural disasters such as typhoon, extreme rainfall. However, the ungauged catchments are common case in practices. This study suggested a rationalization of conceptual rainfall-runoff model for typhoon flood events in Geum river region. And the developed models were validated based on the observed hydrological data. Therefore, developed regionalization models could estimate catchment runoff for Typhoon flood events. It will be used as basic data for the river management for extreme flood conditions.
Kjeldsen, Thomas Rodding;Kim, Hyeonjun;Jang, Cheolhee;Lee, Hyosang
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2015.05a
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pp.235-235
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2015
This study investigates the impact of event characteristics on runoff dynamics during extreme flood events observed in a $8.5km^2$ experimental watershed located in South Korea. The 37 most extreme flood events with event rainfall in excess of 50 mm were analysed using an event-based rainfall-runoff model; the Revitalised Flood Hydrograph (ReFH) routinely used for design flood estimation in the United Kingdom. The ReFH model was fitted to each event in turn, and links were investigated between each of the two model parameters controlling runoff production and response time, respectively, and event characteristics such as rainfall depth, duration, intensity and also antecedent soil moisture. The results show that the structure of the ReFH model can effectively accommodate any nonlinearity in runoff production, but that the linear unit hydrograph fails to adequately represent a reduction in watershed response time observed for the more extreme events. By linking the unit hydrograph shape directly to rainfall depth, the consequence of the observed nonlinearity in response time is to increase design peak flow by between 50% for a 10 year return period, and up to 80% when considering the probable maximum flood (PMF).
A linear reservoir rainfall-runoff system was developed as a rainfall-runoff event simulation model. It was achieved from large modification of runoff function method. There are six parameters in the model. Hydrologic losses consist of some quantity of initial loss and some ratio of rainfall intensity followed by initial loss. The model has analytical routing equations. Hooke and Jaeves algorithm was used for model calibration. Parameters were estimated for flood events from '84 to '89 at Seomyeon and Munmak stream gauges, and the trends of major parameters were analyzed. Using the trends, verifications were performed for the flood event in September 1990. Because antecedent rainfalls affect initial loss, future researches are required on such effects. The estimation method of major parameters should also be studied for real-time forecasting.
For the purpose of managing non-point sources, water quality control basins (WQCBs) are often designed to capture rainfall events smaller than extreme events. The design rainfall statistics and runoff capture rates for sizing a WQCB should be derived from the local long-term continuous rainfall record. In this study, the 31-year continuous rainfall data recorded in Busan is analyzed to derive the synthesized runoff capture curve incorporated with SCS curve number.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2010.05a
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pp.346-349
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2010
In this study several unit hydrographs by rainfall storms are derived and moving averaged unit hydrograph is extracted from them based on the rainfall-runoff data in a small basin 8.5 $km^2$ wide. And peak discharges and peak times of the unit hydrographs are investigated and reviewed. And then a representative unit hydrograph of the moving averaged one is applied to the linear convolution integration for obtaining the flood discharge hydrograph and peak discharge and time of its result are researched and inspected. Variance in application of the representative unit hydrograph in a basin on assumption of linearity is appeared and this is given as a counterevidence about that the runoff response from rainfall on a basin has nonlinear characteristics. And As a result of application of derived representative unit hydrograph the errors in peak discharge and time are investigated.
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