• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 1997년도 학술발표회 논문집
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• pp.238-243
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• 1997

• Journal of Korea Water Resources Association
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• 제53권5호
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• pp.383-393
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• 2020

The main objective of this study is to provide a robust model for estimating parameters of the Clark unit hydrograph (UH) using the observed rainfall-runoff data in the Soyangang dam basin. In general, HEC-1 and HEC-HMS models, developed by the Hydrologic Engineering Center, have been widely used to optimize the parameters in Korea. However, these models are heavily reliant on the objective function and sample size during the optimization process. Moreover, the optimization process is carried out on the basis of single rainfall-runoff data, and the process is repeated for other events. Their averaged values over different parameter sets are usually used for practical purposes, leading to difficulties in the accurate simulation of discharge. In this sense, this paper proposed a hierarchical Bayesian model for estimating parameters of the Clark UH model. The proposed model clearly showed better performance in terms of Bayesian inference criterion (BIC). Furthermore, the result of this study reveals that the proposed model can also be applied to different hydrologic fields such as dam design and design flood estimation, including parameter estimation for the probable maximum flood (PMF).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1498-1502
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• 2007

본 연구에서는 격자기반의 레이더강우 등과 같은 향후 제공될 분포형 강수를 활용하기 위해 국내 유역에서 GIS와 연계한 물리적 기반의 수문학적 분포형모형의 적용성을 검토하고, 향후 저수지 유입량 예측을 위해 수자원공사 현업에서 실시간 물관리에 사용하고 있는 개념적기반의 집중형모형인 Kwater홍수분석모형과 실시간 홍수조절을 목적으로 미국 오클라호마대학의 백스터교 수측에서 개발된 물리적기반의 분포형모형인 Vflo모형을 이용하여 낙동강권역의 남강댐유역을 대상으로 유출해석을 수행하여 양 모형의 구조적인 장단점 등을 비교분석하였다. 입력이 되는 분포형 강우는 지상관측강우, 레이더추정강우를 적용하였고, GIS수문매개변수를 ArcGIS 및 ArcView를 활용하여 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형(Vflo)의 입력인자로 사용하여 모형의 초기설정을 향상시켰다. 모형에서 계산된 방법이 물리성을 구비하여 타당한 매개변수의 값으로 현실의 유출량을 재현할 수 있는지를 실제 유역 규모의 스케일로 검증하고자 하였으며 홍수기 댐유역의 유출모의를 위한 모형의 장단점을 파악하고 분포형모형의 향후 실용화 가능성을 검토하였다. 모형 수행 결과, 모형보정은 물리적기반의 분포형모형인 Vflo모형이 집중형모형인 Kwater모형에 비하여 GIS를 이용하여 지형공간 자료와 토양, 토지피복과 같은 물리적 특성을 사용한 모형의 초기 설정을 향상시킴에 따라 평균적으로 첨두유량에서 $\pm254\;cms$, 유출량에서 $\pm14\;mm$, 첨두도달 시간차에서 $\pm15$분 이내의 정확도 향상을 가져왔다. 물리적 기반의 분포형모형인 Vflo모형은 남강댐유역 대다수 관측소에서 별다른 매개변수의 보정없이도 합리적이고 유용한 결과를 보여주었다. 이러한 결과는 GIS와 연계한 물리적기반의 분포형모형이 향후 돌발홍수나 게릴라성 집중호우 등의 악기상에 대응하여 레이더 등의 정확하고 신뢰할만한 강우예측이 입력자료로 생성되었을 때 다목적댐 저수지 운영에 있어서 리드타임을 충분히 확보하여 안정적이고 예측가능한 홍수조절을 수행할 수 있는 가능성을 보여주었다고 사료된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• 제41권1호
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• pp.43-53
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• 2008

This study was conducted to simulate storm hydrographs on a small forested watershed using TOPMODEL, which is a distributed hydrological model. The Myeongseong watershed, which is 58.3 ha in size, was selected to monitor rainfall and runoff data. The Monte Carlo simulation was also used to calibrate parameters of TOPMODEL. Six rainfall-runoff pairs collected at the watershed in the year 1997 were used for parameter calibration, and eight rainfall-runoff pairs collected during the period of $1998\sim1999$ were used for validation effort. The errors of runoff volume ranged from -2.74% to 1.81%, and an average value of model efficiency in terms of runoff volume was 0.92 for the calibration period. The average value of observed peak discharge was $0.324m^3\;s^{-1}$ for six rainfall-runoff pairs, while the prediction value was $0.295m^3\;s^{-1}$. The simulation errors of peak discharge varied according to rainfall characteristics and antecedent condition, within ranges of -27.65% to -1.13%. The model efficiency for the validation period was 0.92. For the validation period, observed peak discharges have an average value of $0.087m^3\;s^{-1}$ and average value of simulated peak discharge was $0.090m^3\;s^{-1}$. Observed and simulated values of time to peak for the calibration period were 18.3 hrs and 11.0 hrs, respectively, and 16.6 hrs and 13.5 hrs, respectively, for the validation period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.279-283
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• 2012

유역 유출 연속모의 모형은 수자원 계획과 효율적인 물 관리 정책 수립에 중요한 도구가 된다. 유역 유출 연속모의 모형에는 다수의 매개변수가 있으며, 이러한 매개변수는 모형 보정을 통해 추정된다. 연구에서 사용한 모형은 SWMM이며 집합체 혼합 진화 알고리즘으로 자동 보정하였다. 자동 보정에 사용되는 최적화 알고리즘은 목적함수에 따라 상이한 결과를 도출하기도 한다. 이에 따라 본 연구에서는 유역 유출 모형의 자동보정에 적합한 목적함수를 선정하기 위하여 4개의 목적함수를 구성하였고, 밀양댐 유역에 적용하였다. 그리고 목적함수에 따른 자동 보정의 결과를 평가하기 위해 5가지의 평가지표를 활용하였다. 보정의 결과, 모든 목적함수에서 공통적으로 첨두유량의 오차는 다소 크게 발생하였다. 그리고 잔차 절대값의 합이 최소가 되도록 구성한 목적함수가 다른 목적함수에 비해 상대적으로 양호한 결과를 도출하였지만, 목적함수에 따른 큰 차이는 없었다. 또한, 유역 유출 연속모의에서는 유역의 물수지가 중요한 요소이므로 향후, 보다 정확도 높은 유역 유출 연속모의 모형의 자동 보정을 위해서는 첨두유량과 물수지와 관련된 오차를 제어할 수 있는 추가적인 기법이 요구된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• 제50권4호
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• pp.241-252
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• 2017

This study aims to evaluate applicability of both online and offline parameter calibration techniques on rainfall-runoff modeling using a conceptual lumped hydrologic model. To achieve the goal, the storage function model was selected and then two different automatic calibration techniques: SCE-UA (offline method) and particle filter (online method) were applied to calibrate the optimal parameter sets for 9 rainfall events in the Cheoncheon catchment, upper area of the Yongdam multi-purpose dam. In order to assess reproducibility of hydrographs from the parameter sets of both techniques, the observed discharge of each event was divided into low flow (below average flow) and high flow (over average flow). The results show that the particle filter method, updating the parameters in real-time, provides more stable reproducibility than the SCE-UA method regardless of low and high flow. The optimal parameters estimated by SCE-UA are very sensitive to the selected objective functions used in this study: RMSE and HMLE. In particular, the parameter sets from RMSE and HMLE demonstrate superior goodness-of-fit values for high flow and low flow periods, respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• 제42권2호
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• pp.149-160
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• 2009

The objective of this study is to suggest parameter regionalization scheme which is integrated two multivariate statistical methods: principal components analysis(PCA) and hierarchical cluster analysis(HCA). This technique is to apply semi-distributed rainfall-runoff model on ungauged catchments. 7 catchment characteristics (area, mean altitude, mean slope, ratio of forest, water content at saturation, field capacity and wilting point) are estimated for 109 mid-sized sub-basins. The first two components from PCA results account for 82.11% of the total variance in the dataset. Component 1 is related to the location of the catchments relevant to the altitude and Component 2 is connected with the area of these. 103 ungauged catchments are clustered using HCA as the following 6 groups: Goesan 23, Andong 6, Imha 5, Hapcheon 21, Yongdam 4, Seomjin 44. SWAT model is used to simulate runoff and the parameters of the model on the 6 gauged basins are estimated. The model parameters were regionalized for Soyang, Chungju and Daecheong dam basins which are assumed as ungauged ones. The model efficiency coefficients of the simulated inflows for these three dams were at least 0.8. These results also mean that goodness of fit is high to the observed inflows. This research will contribute to estimate and analyze hydrologic components on the ungauged catchments.

• Journal of the Korean Geophysical Society
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• 제9권4호
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• pp.321-331
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• 2006

Recently, runoff characteristics of urban area are changing because of the increase of impervious area by rapidly increasing of population and industrialization, urbanization. It needs to extract the accurate topologic and hydrologic parameters of watershed in order to manage water resource efficiently. Thus, this study developed more precise input data and more improved parameter estimating procedures using GIS(Geographic Information System) and GA(Genetic Algorithm). For these purposes, XP-SWMM (EXPert-Storm Water Management Model) was used to simulate the urban runoff. The model was applied to An-Yang stream basin that is a typical Korean urban stream basin with several tributaries. The rules for parameter estimation were composed and applied based on quantity parameters that are investigated through the sensitivity analysis. GA algorithm is composed of these rules and facts. The conditions of urban flows are simulated using the rainfall-runoff data of the study area. The data of area, slope, width of each subcatchment and length, slope of each stream reach were acquired from topographic maps, and imperviousness rate, land use types, infiltration capacities of each subcatchment from land use maps, soil maps using GIS. Also we gave the management scheme of urbanization runoff using XP-SWMM. The parameters are estimated by GA from sensitivity analysis which is performed to analyze the runoff parameters.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.169-173
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• 2009

돌발홍수는 급격한 경사와 많은 불투수층을 포함하고 있는 좁은 지역에서 짧은 지속기간의 강우강도를 가진 큰 강우가 내리는 경우 발생한다. 이러한 돌발홍수가 발생할 수 있는 강우의 양을 파악하기 위해서 돌발홍수기준(Flash Flood Guidance)을 산정하여 활용하고 있다. 돌발홍수기준은 수문모형으로부터 도출되는 강우-유출관계곡선에서 한계유출량에 대응되는 강우량을 의미한다.따라서 강우-유출관계가 갖고 있는 불확실성(uncertainty)을 최소화 할수록 돌발홍수기준을 정확하게 산정할 수 있으며, 수문모형은 각각 고유의 매개변수와 특성을 갖고 있으므로 어떠한 수문모형을 사용하여 강우-유출관계를 도출하느냐에 따라 불확실성의 정도가 크게 좌우된다. 본 연구에서는 네 개의 수문모형(HEC-HMS 모형, 저류함수모형, SSARR 모형, TANK 모형)의 모의값에 Monte Carlo 모의 방법을 적용하여 네 개의 수문모형에 대한 신뢰구간을 추정하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1625-1629
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• 2007

2006년 7월 태풍 에위니아(Ewinia)의 영향으로 영천강 일대 제방 6개소가 붕괴되었으며, 이는 인근 주택 및 농지 침수를 야기 시켜 상당한 피해를 입혔다. 제방붕괴 원인을 설계홍수량 초과에 의한 월류로 추정하고 있으나 원인분석을 위한 유출량이 산정되지 못한 실정이다. 명확한 제방붕괴 원인을 규명하여 홍수피해 경감과 경제적이고 치수적으로 안전한 하천관리가 필요할 것으로 판단된다. 따라서, 6개소의 제방붕괴지점에 대한 소유역 분할과 티센계수를 산정하고 수문모형을 선정하여 유출량을 추정하였다. GIS를 이용해 각각의 소유역에 대한 정밀한 유역정보를 산정하였으며, 현장 조사에 의한 홍수흔적자료 및 유출특성 등을 고려하여 단위도 선정 및 유출분석 매개변수를 보정하였다. 제방붕괴구간에 대한 첨두홍수량을 산정함으로써 제방붕괴 원인을 분석하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.