• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.1B
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• pp.9-20
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• 2012

Recently to overcome limitations of conceptual, hydrological and physics based models for flood stage forecasting, multiple linear regression model as one of data-driven models have been widely adopted for forecasting flood streamflow(stage). The objectives of this study are to compare performance of different multiple linear regression models according to regression coefficient estimation methods and determine most effective multiple linear regression flood stage forecasting models. To do this, the time scale was determined through the autocorrelation analysis of input data and different flood stage forecasting models developed using regression coefficient estimation methods such as LS(least square), WLS(weighted least square), SPW(stepwise) was applied to flood events in Jungrang stream. To evaluate performance of established models, fours statistical indices were used, namely; Root mean square error(RMSE), Nash Sutcliffe efficiency coefficient (NSEC), mean absolute error (MAE), adjusted coefficient of determination($R^{*2}$). The results show that the flood stage forecasting model using SPW(stepwise) parameter estimation can carry out the river flood stage prediction better in comparison with others, and the flood stage forecasting model using LS(least square) parameter estimation is also found to be slightly better than the flood stage forecasting model using WLS(weighted least square) parameter estimation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.7
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• pp.697-706
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• 2013

In recent, Korea has faced on water quality management problems in reservoir and river because of increasing water temperature and rainfall frequency caused by climate change. This study is effectively to manage water quality for establishment of algal bloom forecasting models with artificial neural network. Daecheong reservoir located in Geum river has suitable environment for algal bloom because it has lots of contaminants that are flowed by rainfall. By using back propagation algorithm of artificial neural networks (ANNs), a model has been built to forecast the algal bloom over short-term (1, 3, and 7 days). In the model, input factors considered the hydrologic and water quality factors in Daecheong reservoir were analyzed by cross correlation method. Through carrying out the analysis, input factors were selected for algal bloom forecasting model. As a result of this research, the short term algal bloom forecasting models showed minor errors in the prediction of the 1 day and the 3 days. Therefore, the models will be very useful and promising to control the water quality in various rivers.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.6B
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• pp.697-707
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• 2008

The grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model (KIMSTORM) by Kim (1998) predicts the temporal variation and spatial distribution of overland flow, subsurface flow and stream flow in a watershed. The model programmed with C++ language on Unix operating system adopts single flowpath algorithm for water balance simulation of flow at each grid element. In this study, we attempted to improve the model by converting the code into FORTRAN 90 on MS Windows operating system and named as ModKIMSTORM. The improved functions are the addition of GAML (Green-Ampt & Mein-Larson) infiltration model, control of paddy runoff rate by flow depth and Manning's roughness coefficient, addition of baseflow layer, treatment of both spatial and point rainfall data, development of the pre- and post-processor, and development of automatic model evaluation function using five evaluation criteria (Pearson's coefficient of determination, Nash and Sutcliffe model efficiency, the deviation of runoff volume, relative error of the peak runoff rate, and absolute error of the time to peak runoff). The modified model adopts Shell Sort algorithm to enhance the computational performance. Input data formats are accepted as raster and MS Excel, and model outputs viz. soil moisture, discharge, flow depth and velocity are generated as BSQ, ASCII grid, binary grid and raster formats.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.spc1
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• pp.1095-1105
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• 2021

The advancement of dam operation is further required due to the upcoming rainy season, typhoons, or torrential rains. Besides, physical models based on specific rules may sometimes have limitations in controlling the release discharge of dam due to inherent uncertainty and complex factors. This study aims to forecast the water level of the nearest station to the dam multi-timestep-ahead and evaluate the availability when it makes a decision for a release discharge of dam based on LSTM (Long Short-Term Memory) of deep learning. The LSTM model was trained and tested on eight data sets with a 1-hour temporal resolution, including primary data used in the dam operation and downstream water level station data about 13 years (2009~2021). The trained model forecasted the water level time series divided by the six lead times: 1, 3, 6, 9, 12, 18-hours, and compared and analyzed with the observed data. As a result, the prediction results of the 1-hour ahead exhibited the best performance for all cases with an average accuracy of MAE of 0.01m, RMSE of 0.015 m, and NSE of 0.99, respectively. In addition, as the lead time increases, the predictive performance of the model tends to decrease slightly. The model may similarly estimate and reliably predicts the temporal pattern of the observed water level. Thus, it is judged that the LSTM model could produce predictive data by extracting the characteristics of complex hydrological non-linear data and can be used to determine the amount of release discharge from the dam when simulating the operation of the dam.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.4
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• pp.83-100
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• 2020

This study evaluated the accuracy of soil moisture and evapotranspiration by calculating the hydrological parameters in Korean peninsula using Land Information System(LIS) developed by US NASA. We used Noah-MP surface model to calculate hydrological parameters, and used MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2) for hydrological forcing data. And, International Geosphere-Biosphere Program(IGBP) and University of Maryland(UMD) land cover maps were applied to compare the output accuracy, and Automated Synoptic Observing System(ASOS) of KMA was used as ground observation data. In order to evaluate the accuracy of the output data, the correlation coefficient(CC), BIAS, and efficiency factor (NSE, Nash-Sutcliffe Efficiency) were analyzed with soil moisture and evapotranspiration by ASOS ground observation data. As a result, the correlation coefficient of soil moisture using IGBP was 0.56 on average, and evapotranspiration was about 0.71. On the other hand, soil moisture using UMD was 0.68 on average and evapotranspiration was about 0.72, and the correlation coefficient by UMD was evaluated as high accuracy compared to the results by using IGBP. The correlation coefficient of soil moisture was an average of 0.68 and evapotranspiration was an average of 0.72 when MERRA2 was used as hydrological forcing data. On the other hand, the soil moisture applied with ASOS was an average of 0.66, and evapotranspiration was an average of 0.72. It is judged that the ASOS point data was reanalyzed as 0.65°× 0.5°grids, which is the same spatial resolution with MERRA2, resulting in differences in accuracy depending on the region.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.441-446
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• 2006

유역에서 발생한 고탁수가 저수지내에서 장기화하는 현상에 관한 대책은 장기간이 소요되는 유역관리 대책과 탁수저감일수를 최소화하는 선택취수 개념의 우선 방류기법 등이 있다. 하류하천으로의 탁수 우선배제를 실시하기 위해서는 댐 방류탁수가 하류에 미치는 영향을 정확히 예측할 수 있는 하천탁도 예측 및 관리시스템 구축이 필요하다. 최근 고탁수현상을 경험한 낙동강 수계에서는 본류의 탁도 관리를 위해 임하댐 및 안동댐의 연직 탁도 분포 변화에 따라 댐 방류탁수에 의한 영향을 최소 또는 기준치 이하로 할 수 있는 댐 연계운영에 관한 조건 도출이 필요하다. 선택취수에 관한 수치모의 결과를 이용하여 저수지내 온도 및 탁도 분포 변화와 취수탑의 수문운영에 따른 방류수의 온도 및 탁도를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 결과를 이용하여 안동댐과 임하댐의 방류조건에 대한 하류하천 합류부에서의 2차원 이송 확산 수치모의를 수행하고자 하였다. 이와 같은 연구를 성공적으로 수행하기 위해서는 지속적인 현장조사를 통한 지점별 탁도-SS 상관관계 도출, 비정상 흐름 및 수질모의 검 보정, 탁도예측 결과 검증이 필요하다. 평면 2차원 흐름 및 수질 모의 결과에 의하면, 임하댐 방류 탁도로 인한 반변천의 고탁수는 안동댐 방류 수에 지배를 받는 낙동강 본류와 합류되는 지점에서부터 약 5 km 떨어진 지점에서 횡방향 완전혼합이 이루어지는 것으로 나타났다. 이와 같은 모의결과는 완전혼합을 가정하는 1차원 수질모델링의 초기 입력자료에 사용됨으로써 1차원 탁도 모의결과의 정확성을 높이는 데 사용될 수 있다. 이를 이용하여 낙동강 수계 댐 연계운영에 따른 낙동강 탁도 예측모의를 수행하고, 이 결과를 이용하여 낙동강 탁도 예경보 시스템을 구축해야 할 것이다. 또한 선택취수 등을 통해 저수지 관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 저수지 내부의 탁도 거동을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 따라서 추후 동수역학 및 열역학에 기초한 3차원 수치모형 연구와 성층흐름에 정밀한 밀도류 실험연구 및 이에 대한 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1296-1300
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• 2009

삽교호는 금강 하류부에서 해수의 역류에 의한 염수 침입에 따른 염해방지와 유역에 필요한 담수를 확보하기 위하여 만들어졌다. 방조제는 조위 상승에 따른 해수의 침임을 방 할 뿐만 아니라 홍수 시에는 배수갑문의 인위적인 조작을 통해서 과다한 홍수량을 바다로 배제하여 상류유역의 홍수피해를 방지하고 있다. 방조제로 인하여 기존에 염해로 인하여 취수할 수 없던 하천구간에서의 취수가 가능하게 되었으며, 일정한 수위로 관리되도록 함으로써 상당량의 농업용수를 확보하게 되었으나, 댐과는 달리 허가를 위해 가용한 유량이 얼마인지 판단을 해본 적이 없다. 그것은 방조제의 방류량이 댐의 방류량과는 달라서 조석의 영향을 매우 크게 받기 때문에 단순한 물수지 분석 등으로 이를 모의하기가 힘들기 때문이다. 게다가 1일 2회의 조석이 발생하므로 1일단위의 물수지 분석은 어려운 현실이다. 방조제의 공급능력을 고려하지 않고 물수지 분석을 하게 되면, 취수하고 있는 용수는 추가적으로 확보되는 물을 사용하는 것이 아니라 자연하천에서의 물을 사용하는 것으로 분석된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 방조제가 공급 가능한 가용허가수량이 얼마인지 분석하고 이를 물수지 분석에 반영해 줄 수 있도록 해야 할것이다. 이에 본 연구에서는 조위예측방법 및 수문조작 방법등 주요 모의 알고리즘을 이용하여 물수지 분석 모형을 개발하고 수자원장기종합계획의 일별자연유출량 자료에 대해 물수지 분석을 수행함으로써 삽교천방조제의 수리권 가용수량에 대해 추정하여 보았다. 적용 결과 삽교천방조제에 의해 기존의 갈수량인 $4.9m^3$/초 외에 안정성이 요구되는 생 공용수로 약 $4.2m^3$/초의 유량과, 제한적인 시기만 사용하는 농업전용으로 약 $10.3m^3$/초의 유량이 공급 가능할 것으로 나타났다.

• Water for future
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• v.29 no.5
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• pp.139-150
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• 1996

This paper presents the effect of numerical parameters, such as grid size and grid ratio, on the outflow hydrograph of a unit-width plane in the linear Muskingum-Cunge method. The numerical results depend on Courant number C and cell Reynolds number D, two physically and numerically meaningful parameters. As C approache 1 and D increases, the numerical dispersion-relating oscillations are difficult to occur. The numerical oscillations occur in the front of a propagating wave for C < 1, while smaller oscillations occur behind the wave for C > 1 due to the numerical diffusion effect. For a plane with a small value of characteristic reach length L (e.g., a steep plane), the numerical solution of the Muskingum-Cunge method is similar to that of the kinematic wave method, which shows no wave attenuation. However, for a plane with a large value of L (e.g., a mild plane), the Muskingum-Cunge method leads to the diffusion waves which are essentially independent of the Courant number. Accordingly, the Muskingum-Cunge method will be suited for the routing of the catchment with relatively mild slopes.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.11
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• pp.985-996
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• 2014

When designing hydraulic structures, the chosen method of time distribution in a hyetograph is highly significant. There are several methods used for measuring time distribution. In the case of Huff (1967), which is widely used in Korea, the Ministry of Construction and Transportation (MOCT, 2000), and the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (MOLTMA, 2011) have long been increasing their use of this method. The MOLTMA uses the conventional Huff method's measurement of 1 inch (25.4 mm) as the threshold. Many researchers have pointed out that this method often leads to underestimation, because of the excessive flatness. Therefore, for this study, a new time distribution method was developed to analyze only extreme rainfall events-those over the standard of severe rainstorms (that is, more than 30 mm per hour or 80 mm per day)-and that was verified using a rainfall-runoff model and applying it to a real basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.143-143
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• 2012

최근 우리나라 주요하천에 걸쳐 수행된 '4대강 살리기 사업'에서는 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해의 방지를 위한 다양한 사업이 추진되었다. 특히 안정적인 용수공급과 재해방지를 위한 수위확보를 목적으로 4대강 16 개 구간에 걸쳐서 일반적 형태의 고정보와 함께 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보로 이루어진 다목적보가 설치되었다. 본 연구에서는 4대강 유역(한강, 낙동강, 영산강, 금강)에 설치된 16 개 가동보의 형식 중 4곳(강정고령보, 강천보, 합천창녕보, 창녕함안보)에 적용된 라이징 섹터 게이트(rising sector gate)의 수리학적 특성을 분석하고자 가동보의 수리실험 모형을 개수로에 설치하여 보 주변에서의 흐름 및 난류 특성을 분석하고자 하였다. 4대강 유역에 설치된 라이징 섹터 게이트의 설치목적은 일반적인 고정보의 문제점으로 대두되고 있는 보 상류부의 퇴적토를 신속하게 배사(sediment flushing)하는 데 있다. 이를 위해서는 우선 배사 시에 보 하단부에서 최대유속을 발생시키면서 동시에 최적의 상하류 수위조건을 만족시키는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개수로에 설치된 가동보의 수문개방도에 따른 유속분포를 측정하였다. 보 주변에서의 보다 정밀한 유속장의 측정을 위해서 비접촉식 유속측정 방법인 PIV 측정방법을 이용하였다. PIV 측정방법은 일정한 입경과 밀도를 가지며 레이저 반사율이 높은 입자를 흐름에 투입하고 laser 발생장치로 laser sheet를 생성하여 레이저가 반사되어 나타나는 입자 각각의 시간변화에 따른 변위를 CCD 카메라로 가시화한 뒤 유속벡터값을 추출할 수 있게 한다. PIV 측정방법으로 유체의 흐름을 파악하고 시간평균된 유속결과를 바탕으로 난류 특성을 분석하였다. 수로전체 구간에 대하여 3차원 수치해석 프로그램인 FLOW-3D 모의결과와 비교하여 분석하였다. 실험을 통한 유속결과와 수치해석결과는 실험을 통한 유속결과와 비교 분석하였으며, 적용성을 검증한 후 다양한 조건에 대한 설계방안 및 유지관리에 활용하고자 한다.