• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1573-1577
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• 2007

SWAT 모형을 사용하여 수문 및 환경인자들의 예측에 있어서 수문응답단위(Hydrological Response Unit, HRU) 수를 적절하게 결정하는 것은 매우 중요하다. SWAT 모형에서는 수문응답단위라는 계산단위를 통하여 모형의 입력매개변수를 생성하고 모의를 수행하기 때문이다. 본 연구에서는 SWAT모형에서 하천유역의 적절한 HRU 수를 결정하기 위하여 대상유역을 낙동강의 제 1지류이자 국제수문개발계획(International Hydrologic Project, IHP)의 국내 대표유역 중 하나인 위천유역으로 선정하였으며, 토지이용과 토양의 면적비를 조정함으로써 HRU 수를 여러 단계로 적용하여 유출량, 유사량 및 영양염류를 모의하였다. SWAT 모형의 적용을 위하여 위천 유역의 $DEM(30m{\times}30m)$, 토지이용도(1:25,000), 토양도(1:25,000) 등의 GIS 자료와 강우량 및 기상자료를 이용하였다. 본 논문은 위천 유역에 대한 적절한 HRU 수의 기준을 제시하였으며, 이와 같은 분석결과를 이용하여 모형의 입력자료 구축시간을 단축할 수 있어 차후 모형의 적용시에 모형의 적용 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.92-92
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• 2023

본 연구에서는 대한민국 도시 유역에 대하여 딥러닝 네트워크 기반의 분산형 수문 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 완전연결계층(Fully Connected Layer)으로 연결된 여러 개의 장단기 메모리(LSTM-Long Short-Term Memory) 은닉 유닛(Hidden Unit)으로 구성되었다. 개발된 모형을 사용하여 연구 지역인 중랑천 유역을 분석하기 위해 1km² 해상도의 239개 모델 격자 셀에서 10분 단위 레이더-지상 합성 강수량과 10분 단위 기온의 시계열을 입력으로 사용하여 10분 단위 하도 유량을 모의하였다. 모형은 보정과(2013~2016년)과 검증 기간(2017~2019년)에 대한 NSE 계수는각각 0.99와 0.67로 높은 정확도를 보였다. 본 연구는 모형을 추가적으로 심층 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다: (1) 모형을 기반으로 생성된 유출-강수 비율 지도는 토지 피복 데이터에서 얻은 연구 지역의 불투수율 지도와 유사하며, 이는 모형이 수문학에 대한 선험적 정보에 의존하지 않고 입력 및 출력 데이터만으로 강우-유출 분할과정을 성공적으로 학습하였음을 의미한다. (2) 모형은 연속 수문 모형의 필수 전제 조건인 토양 수분 의존 유출 프로세스를 성공적으로 재현하였다; (3) 각 LSTM 은닉 유닛은 강수 자극에 대한 시간적 민감도가 다르며, 응답이 빠른 LSTM 은닉 유닛은 유역 출구 근처에서 더 큰 출력 가중치 계수를 가졌는데, 이는 모형이 강수 입력에 대한 직접 유출과 지하수가 주도하는 기저 흐름과 같이 응답 시간의 차이가 뚜렷한 수문순환의 구성 요소를 별도로 고려하는 메커니즘을 가지고 있음을 의미한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1174-1178
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• 2010

확산-유추를 기반으로 한 지형학적 순간단위도의 유역의 동역학적 매개변수인 특성유속과 확산계수를 실제수문사상과 수치지형도상의 실제 하천망(Blue line)을 이용해 전역최적화 기법인 Shuffled Complex Evolution(SCE-UA)을 적용하여 산정하여 이를 하천망의 해상도에 따른 유역의 수문응답의 특성을 살펴본 결과 동일한 산정된 유속조건하에서 하천망의 해상도가 커짐에 따라 첨두시간과 지체시간은 작아지는 반면 첨두유량은 커지는 현상을 보였으며, 순간단위도의 형상을 결정짓는 유하시간 분포의 분산은 동수역학적 분산에 비해 지형학적 분산에 지배적인 영향을 받음을 알 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.32 no.4
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• pp.437-445
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• 1999

The present paper describes the problem of hydrologic response estimation using non-parametric ridge regression method. The method adapted in this work is based on the minimization of the $C_L$ statistics, which is an estimate of the mean square prediction error. For this method, effects of using both the identity matrix and the Laplacian matrix were considered. In addition, we evaluated methods for estimating the error variance of the impulse response. As a result of analyzing synthetic and real data, a good estimation was made when the Laplacian matrix for the weighting matrix and the bias corrected estimate for the error variance were used. The method and procedure presented in present paper will play a robust and effective role on separating hydrologic response.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.296-296
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• 2011

유역의 폭 함수는 출구를 기준으로 동일한 거리에 위치한 link의 개수로 정의된다. 하천망을 구성하는 기본 성분 중의 하나인 link는 동일한 유역의 경우 유사한 평균길이와 직접배수면적을 갖는 것으로 알려져 있다. 이는 폭 함수가 흐름방향 축을 따라 정의되는 지점별 배수면적의 기여도와 동일함을 의미하는 것으로 유역의 형태학적 특성에 따라 조직되는 초기유량분포함수로 해석할 수 있다. 따라서 DEM을 기반으로 원점으로부터 동일한 거리에 위치한 pixel의 수를 계량할 경우 비교적 쉽게 유역의 폭 함수를 유도할 수 있게 된다. 또한 물 입자의 동적특성에 따라 폭 함수의 흐름방향 축을 시간 축으로 재조정할 경우 대상 유역에 대한 수문학적 응답함수로의 변환이 가능해 진다. 본 연구에서는 보청천 시험유역의 탄부수위표 지점을 출구로 하여 DEM으로부터 폭 함수를 작성하고 지면과 하천유속의 차에 따른 운동학적 확산효과만을 고려하여 재조정된 폭 함수를 다음 그림과 같이 유도하여 보았다. Figs 1, 2에서 주목되는 사항은 왜곡도의 반전으로 부왜도의 형태를 갖던 폭 함수가 정왜도의 형태를 갖는 수문학적 응답함수(순간단위도)로 변환되어 가는 과정을 시각적으로 확인할 수 있다. 이는 Mod-Clark 방법에 따른 준분포형 순간단위도의 유도과정과 유사한 것으로 이에 따라 선형저수지의 저류효과는 지면과 하천유속의 차에 따른 운동학적 확산효과와 동일한 거동을 보일 수 있음이 추론된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.2
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• pp.91-103
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• 2015

This paper presents the systematic approach to positively skewed shape of instantaneous unit hydrograph (IUH), that is one of the universal features of hydrologic response function. To this end an analytical expression of statistical moments for IUH is derived within the framework of geomorphologic instantaneous unit hydrograph (GIUH) theory and quantified according to the concept of hydrodynamic, geomorphologic and kinematic heterogeneity. There is a big scale difference between hillslope and channel flow path system. Although the former has the much smaller level of scale its variation coefficient tends to be higher and coefficient of skewness has the different trend than the latter. The shape of IUH is likely to be much more affected by kinematic heterogeneity rather than hydrodynamic heterogeneity and its combined effect with geomorphologic heterogeneity is the major cause of skewing hydrologic response function. Statistical features of hillslope and channel flow path can be transferred into hydrologic response function in the form of dimensionless statistics and their relative importance forms the general shape of hydrologic response function.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.10 no.1
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• pp.99-108
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• 1990

A Synthetic Unit Hydrograph Method was investigated for representation of the effective rainfall-direct runoff hydrograph by using a Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograpb(GIUH) proposed by Gupta et al(1980). The response function of the basin was assumed to be the two-parameter gamma probability density function. The physical parameters of the response function(Nash Model) was determined by using the regression eqs. were parameterized in terms of Horton order ratios and the relations between the basin lag time and time-scale parameter. The capability of the Synthetic Unit Hydrograph to the real basin was tested for the Pyungchang river basin and Wi Stream basin, and its capability to reproduce the hydrologic response was investigate and compared with the Moment Method and the Least Square Method used incomplete gamma function. The representation of the peak flow, the time to peak and the hydrographs the derived Synthetic Unit Hydrograph were tested on some obseved flood data and showed promising, and it was approved to be used for prediction of the ungaged basins.

• Water for future
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• v.18 no.2
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• pp.143-152
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• 1985

A method is suggested for the reappearance of a surface runoff hudorgraph of a river basin by linking the hydrologic response of a catchment represented by the instantaneous unit hydrograph(IUH) with the Horton's empirical gemorphologic laws. The geomorphologic theory of the IUH developed by G. Itrube et al. and the geomorphoclimatic theory of the IUH developed by Bras et al. are used to derive the new hydrologic response function in consideration of geomorphologic parameters and climatic characteristics by applying to Sukekawa's rainfall-runoff model. The derived response function was tested for on some observed hydrographs in a natural watershed and showed promising, and by considering a drainage basin as m(1∼4) identical linear reservoir in series, it was founded that the model(m=2) is most applicable to predict hydrologic response regardless of the size of basins. A modelization algorithm of a basin using Sthahler's ordering scheme of drainage network will give good result in analysis of the surface runoff huydrograph by the method of this study.

• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.20 no.1
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• pp.13-20
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• 2012

In this study, the change pattern of hydrological response function as development has been observed. The target watershed was selected Tanbu sub-Basin in the Bocheong Basin. The applied channel networks are composed of 10 cases that are channel networks by strahler's ordering scheme and cases of all grids channel or the hillslope in basin. To each case of grid in basin, channel and hillslope drainage path lengths to outlet of basin are calculated, and hydrological response function was calculated by Nash Model. As results of this analysis, the peak discharge of hydrological response function is increased and peak time is shortened as development of channel networks. And based on statistical characteristics of hydrological response function, mean (lag time) and variance of travel time are reduced exponentially.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.835-839
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• 2005

일반적으로 분포형 모형에서는 유역을 공간적으로 작은 계산단위로 분할하고, 각 단위에 대해 모형의 이론식을 전개하여 풀이하게 된다. 이 계산단위는 일반적으로 입력자료의 공간적인 해상도보다 크기 때문에 어느 정도 수준까지의 취합을 내포하게 된다. SWAT에서도 수문응답단위 (HRU; Hydrological Response Unit)라는 계산 단위를 통하여 모형 입력 매개변수를 생성하고, 모의를 수행한다. 따라서, 본 연구에서는 SWAT 모형의 거동 특성과 유역별 적정한 수준의 소유역 분할에 대한 기준을 제시할 목적으로 경안천 유역과 보청천 유역을 선정하여, 각 유역변 소유역 수 및 HRU 수에 따른 연평균 유출과 유사의 변화를 검토하였다. 검토 결과, 경안천 유역에 대해서는 SWAT 모형의 적용시에 하천망 생성을 위한 임계면적을 300 ha 이하로 두어 55개 이상의 소유역으로 분할하고, HRU 생성을 위한 토지이용과 토양 면적비는 $8\%$ 이하로 설정하여야 안정적인 유출과 유사 모의가 가능하며, 보청천에 대해서는 임계면적을 5,000 ha 이하로 하여 최소 5개 이상의 소유역으로 분할하고, 토지이용과 토양 면적비는 $1\%$ 이하로 설정하여 HRU를 생성함으로써 안정적인 유출 및 유사 모의가 가능한 것으로 나타났다. 이상의 결과와 같이 적절한 수준의 소유역 분할과 HRU 생성에 대한 기준을 제시함으로써, 모형의 모의 결과의 신뢰도를 크게 감소시키지 않으면서 모형의 입력자료 구축시간과 모형 구동시간을 단축함으로써 모형의 적용 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.