본 연구는 장기적인 기상 자료(meterological data)와 하천 유출량 자료(stream run off data)의 획득이 가능한 충청도 병천천 유역에 대해 BROOK90 4.4e 물리 결정 물 수지 모델(physical deterministic water balance model)을 사용하여 '병천천 유역의 물 수지 모델'을 수립한 것이다. 모델 조작 매개변수(model fitting parameter)를 교정(calibration)한 비준 모델(validation model)을 가지고 기상 자료(meterological data)가 있지만 하천 유출량 자료(stream runoff data)는 없는 시기에 대한 장기적인 물 수지를 수립하였다. 연구의 결과는 a priori 모의 단계에서 실측 하천 유출량(measured stream runoff data)과 모의 하천 유출량(simulated stream runoff data)이 유사하게 나옴으로써 물 수지 모의 실험(experiment for water balance modeling)이라는 연구 성격으로서 목표하는 첫 번째 기대 수준에 도달하고 있다. 모델 조작 매개변수(model fitting parameter)를 확정하고 수행한 비준 모의(validated simulation)를 통해 과거 9년(1998년 ~ 2006년)의 물 수지가 복원되었다. 이 유역의 지형(geomophology), 식생(vegetation), 토양(soil), 토지이용(land use) 상황이 변하지 않는다면 기상자료(meterological data)만 가지고서 언제나 하천 유출량(stream runoff amount), 토양수량(siol water amount) 그리고 증발산량(evapotranspiration) 등 다양한 수문기후 자료를 생산할 수 있다. 이 연구는 현재 한국의 물 수지(water balance) 수립은 물론이고 과거의 물 수지 복원(water balance reconstruction) 분야에 또 하나 새로운 지평을 열었다. 이러한 연구 결과는 한반도에서의 기후(climate)와 식생(vegetation)의 변화에 따른 미래 물 수지(water balance) 예측 분야에서도 널리 활용할 수 있을 것이다.
FASs로 표면 개질한 소수성 막을 이용하여 수용액으로부터 에스테르 성분을 분리/농축 가능성을 알기 위하여, FASs (Fluoloalkyl-silanes-coupling agent)의 용해도 파라미터를 구하여 에스테르와 물의 용해도 파라미터와 비교하였다. FASs의 용해도 파라미터는 ${\delta}_t=16.9$이었으며, 에스테르(ethyl acetate ${\delta}_t=18.1$, propyl acetate ${\delta}_t=18.0$, ethyl propionate ${\delta}_t=17.9$, butyl acetate ${\delta}_t=17.4$, ethyl butyrate ${\delta}_t=17.0$)의 용해도 파라미터와 비슷하였다. 그러나, 물의 용해도 파라미터는 ${\delta}_t=47.8$이었으며, FASs의 용해도 파라미터(${\delta}_t=16.9$)와는 큰 차이를 나타내었다. 이것은 FASs로 표면 개질한 소수성 막이 물 보다는 에스테르 성분에 매우 큰 친화도를 나타내는 것을 의미한다. FASs로 표면개질한 알루미나 막을 통한 이들 에스테르 성분들의 투과플럭스에 대한 실험치는 용해도 파라미터에 의해 예측한 투과플럭스 크기의 순서와 거의 동일하였으며, 용해도 파라미터에 의한 투과플럭스 예측은 천연 향의 수용액으로부터 향의 주성분인 에스테르 성분을 분리/농축하는 데 적용할 수 있음을 보여준다.
측방유입수가 고려되는 3변수 Muskingum하도추적모형을 낙동강 수계중 왜관에서 적포교구간의 12개 홍수사상에 대하여 적용하였고, 기존 방법인 2변수 Muskingum방법의 저류상수 K와 가중계수 x에 추가된 α는 측방유입수를 고려해주는 변수이다. 3변수모형의 추적방정식은 유한차분방정식으로 표현되며, 추적상수 결정은 Matrix Inversion에 의하여 직접 계산 가능하며, 이로부터 각 홍수사상의 K x 값을 구할 수 있다. 본 연구를 실유역에 적용하여 실측치와 비교하여본 결과 비교적 잘 맞음을 알 수 있어쓰ㅇ며 K와 x값은 하도특성인자로서 홍수규모와 관계되고 측방유입인자 α는 강우 특성에 의하여 지배되는 변수로 판단되었으며 α값은 측방유입량이 클수록 값이 커지는 성향으로 나타났다.
본 연구에서는 support vector regression (SVR) 및 매개변수 최적화 알고리즘을 이용한 하천수위 예측모델을 구축하고 이를 실제 유역에 적용하여 모델 효율성을 평가하였다. 여기서, SVR은 하천수위를 예측하기 위한 예측모델로서 채택되었으며, 커널함수 (Kernel function)로서는 radial basis function (RBF)을 선택하였다. 최적화 알고리즘은 SVR의 최적 매개변수 (C?, cost parameter or regularization parameter; ${\gamma}$, RBF parameter; ${\epsilon}$, insensitive loss function parameter)를 탐색하기 위하여 적용되었다. 매개변수 최적화 알고리즘으로는 grid search (GS), genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), artificial bee colony (ABC) 알고리즘을 채택하였으며, 비교분석을 통해 최적화 알고리즘의 적용성을 평가하였다. 또한 SVR과 최적화 알고리즘을 결합한 모델 (SVR-GS, SVR-GA, SVR-PSO, SVR-ABC)은 기존에 수자원 분야에서 널리 적용되어온 신경망(Artificial neural network, ANN) 및 뉴로퍼지 (Adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS) 모델과 비교하였다. 그 결과, 모델 효율성 측면에서 SVR-GS, SVR-GA, SVR-PSO 및 SVR-ABC는 ANN보다 우수한 결과를 나타내었으며, ANFIS와는 비슷한 결과를 나타내었다. 또한 SVR-GA, SVR-PSO 및 SVR-ABC는 SVR-GS보다 상대적으로 우수한 결과를 나타내었으며, 모델 효율성 측면에서 SVR-PSO 및 SVR-ABC는 가장 우수한 모델 성능을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 적용한 매개변수 최적화 알고리즘은 SVR의 매개변수를 최적화하는데 효과적임을 확인할 수 있었다. SVR과 최적화 알고리즘을 이용한 하천수위 예측모델은 기존의 ANN 및 ANFIS 모델과 더불어 하천수위 예측을 위한 효과적인 도구로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
In order to estimate parameter uncertainty of hydrological models, the consideration of the likelihood functions which provide reliable parameters of model is necessary. In this study, the Bayesian Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method with informal likelihood functions is used to analyze the uncertainty of parameters of the SURR model for estimating the hourly streamflow of Gunnam station of Imjin basin, Korea. Three events were used to calibrate and one event was used to validate the posterior distributions of parameters. Moreover, the performance of four informal likelihood functions (Nash-Sutcliffe efficiency, Normalized absolute error, Index of agreement, and Chiew-McMahon efficiency) on uncertainty of parameter is assessed. The indicators used to assess the uncertainty of the streamflow simulation were P-factor (percentage of observed streamflow included in the uncertainty interval) and R-factor (the average width of the uncertainty interval). The results showed that the sensitivities of parameters strongly depend on the likelihood functions and vary for different likelihood functions. The uncertainty bounds illustrated the slight differences from various likelihood functions. This study confirms the importance of the likelihood function selection in the application of Bayesian MCMC to the uncertainty assessment of the SURR model.
Freshwater fish intake is a critical parameter for deriving water quality criteria and water quality standards for protection of human health based on human health risk assessment. Although the freshwater fish intake parameter should be accurate and representative of Korean fish consumption for the water quality criteria to be reliable, data are limited in Korea and have low reliability. In this study, Korean National Health and Nutrition Examination Survey data from 2008-2010 were analyzed to reevaluate freshwater fish consumption. Based on these results, an average consumption rate of 3.0 g/day per person, a $90^{th}$ percentile consumption rate of 0.0 g/day per person, an average consumption rate of 65.7 g/day per fish consumer, and a $90^{th}$ percentile consumption rate of 153.4 g/day per fish consumer were proposed for derivation of water quality criteria using a conservative approach and various exposure scenarios.
BOD decay rate is a key parameter of BOD-DO models in streams and lakes. In the calibration of water quality modeling appropriate range of coefficient is required for guidance of parameter selection. In this study BOD decay rate was measured at 48 stream sites and 10 reservoir sites in 8 different river systems. The decay rate ranged from 0.09 to 0.25 $day^{-1}$ with a mean of 0.16 $day^{-1}$. Among river systems the decay rates showed significantly different ranges, with the Han River system showing higher values than other river systems. In comparing different types of water bodies, the decay rate was slightly higher in tributaries than in reservoirs and mainstreams. Our results can provide guidance to the selection of proper coefficient for various water bodies in the calibration of water quality models.
Role of the perforated pipe is to drain the water with equal pressure and velocity through the holes of perforated pipe. The perforated pipe is being used in many processes of water treatment system, however, the design parameter of perforated pipe is not standardized in korea. In this study, we have found the design parameter of perforated pipe in the water treatment system using the Computational Fluid Dynamics (CFD). The uniformity of outflow from the perforated pipe is directly affected according to area ratio(gross area of holes/surface area of the perforated pipe). In other words, the uniformity of outflow is improved as area ratio is smaller. Also, at the same area ratio, the uniformity of outflow is improved as number of holes is increase. Specially, in case of the two holes per length of pipe diameter(2/D) shows the most uniformity of outflow and the best hydraulic with the smaller pressure drop. The uniformity of outflow is aggravated and the pressure drop of pipe is decrease as length of pipe is longer. In case of that pipe length is 10m and above, the pressure drop decreased about 30% when diameter ratio is 40% with 0.2% of area ratio by comparison with 0.1% of area ratio.
급속한 도시화의 영향에 따른 수자원 및 환경문제를 보다 효율적으로 해결하기 위하여 전문가 시스템의 개발 및 적용방안을 제안하였다. 이에 따라 도시유역의 유출 및 수질에 영향을 미치는 주요 매개변수들을 선별하고 민감도 분석 등을 통해 그 거동특성을 제시하였으며, 이러한 특성들을 바탕으로 효과적 매개변수 결정법칙 등을 제안하였다. CLIPS 6.0을 적용하여 ‘사실’과‘규칙’을 기본으로 한 전문가 시스템 ESPE를 개발하였으며, 이를 안양천 유역에 적용하였다. 결과적으로 유출관련 매개변수들의 추정결과를 매우 적용성이 높았으나, 수질관련 매개변수들의 추정결과는 그 모의과정의 복잡성과 의사결정 규칙의 부족 등으로 인하여 제시된 방법들에 대한 개선의 필요가 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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