• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.1B
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• pp.39-50
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• 2006

The flood control offices of main rivers have used a storage function model to forecast flood stage in Korea and studies of flood forecasting actively have been done even now. On this account, the storage function model, which is used in flood control office, regression models and artificial neural network model are applied into flood forecasting of study watershed in this paper. The result obtained by each method are analyzed for the comparative study. In case of storage function model, this paper uses the representative parameters of the flood control offices and the optimized parameters. Regression coefficients are obtained by regression analysis and neural network is trained by backpropagation algorithm after selecting four events between 1995 to 2001. As a result of this study, it is shown that the optimized parameters are superior to the representative parameters for flood forecasting. The results obtained by multiple, robust, stepwise regression analysis, one of the regression methods, show very good forecasts. Although the artificial neural network model shows less exact results than the regression model, it can be efficient way to produce a good forecasts.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.7 s.168
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• pp.593-603
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• 2006

The basin response to storm is regarded as nonlinearity inherently. In addition, the consistent nonlinearity of hydrologic system response to rainfall has been very tough and cumbersome to be treated analytically. The thing is that such nonlinear models have been avoided because of computational difficulties in identifying the model parameters from recorded data. The parameters of nonlinear system considered as dynamic effects in the conceptual model are optimized as the sum of errors between the observed and computed runoff is minimized. For obtaining the optimal parameters of functions, the historical data for the Bocheong watershed in the Geum river basin were tested by applying the numerical methods, such as quasi-linearization technique, Runge-Kutta procedure, and pattern-search method. The estimated runoff carried through from the storage function with dynamic effects was compared with the one of 1st-order differential equation model expressing just nonlinearity, and also done with Nash model. It was found that the 2nd-order model yields a better prediction of the hydrograph from each storm than the 1st-order model. However, the 2nd-order model was shown to be equivalent to Nash model when it comes to results. As a result, the parameters of nonlinear 2nd-order differential equation model performed from the present study provided not only a considerable physical meaning but also a applicability to Korean watersheds.

• 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.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.38 no.2
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• pp.75-86
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• 1996

The formulas for estimating the constants of storage function model including K and TL for runoff analysis and a distributed storage function model are discussed in this study. First, the relations between parameters of the storage function model and the kinematic runoff model are theoretically examined, and then optimum constants of storage function model are obtained by the Standardized Davidson-Fletcher-Powell (SDFP) method. Through this analysis, theoretical formulas were obtained as $K = 0.63 {\alpha} KsB{^0.6}$ and $T_{L}=0.11 {\alpha} KsB{^0.6} r{^0.4} {_e}$, which are difficult to use practically because of the unclarified definition of shape factors. From a practical point of view, empirical formula were derived as $K=15.6{^0.3} {_m}$ and $T_{L}=2.1B{^0.36} {_m} {_e}/r{^0.4} {_e}$ for applied watersheds. The proposed formulas are verified for several recoded floods at a few points of watersheds. It is also found that the distributed storage function. can be applied to flood runoff analysis using the new formulas aboved mentioned.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.292-296
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• 2010

본 연구에서는 상대적으로 소규모 홍수저감시설인 천변저류지의 설치를 통하여 대규모 유역 하도 전체에서의 홍수위 저감효과를 평가하고 그 효율을 극대화 하는 방안을 제시하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 기법(Multi-objective Optimization)으로는 NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 알고리즘을 적용하였으며 천변저류지 설치에 따른 수위 영향구간 분석 및 유역 전체 하도구간에서 전반적으로 발생하는 수리, 수문학적인 변화 평가 및 천변저류지 최적 조합을 선정하기 위하여 천변저류지의 용량을 최소화하면서 하도 전 구간에서의 수위 저감량을 최대화할 수 있도록 최적화 알고리즘의 목적함수를 설정하였다. 천변저류지 설치에 따른 홍수량의 변화를 해석하기 위하여 안성천 유역에 대하여 동역학적 홍수추적을 수행하였으며 저류형 구조물의 설치에 따른 홍수량 저감효과 및 그에 따른 홍수위의 변화를 동시에 해석하기 위하여 UNET 모형을 기반으로 한 HEC-RAS 부정류 해석을 실시하였다. 천변저류지 조합별로 다양한 경우의 수가 존재하므로 HEC-RAS 구동 모듈인 HECRAS Controller를 Visual Basic으로 코딩된 최적화 알고리즘 프로그램과 연동함으로써 각 경우의 수별로 동역학적 홍수추적 및 부정류 해석을 실시함으로써 천변저류지 조합별 각 측점에서의 홍수량 및 홍수위를 산정하여 저류지 용량을 최소화하면서 각 하도 측점별 수위저감량을 최대화 하는 최적해 집단(Pareto Front)을 산정하여 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.2
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• pp.133-144
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• 2004

A Tank Model composed of 4 tanks with soil moisture structure was applied to Daecheong Dam and Soyanggang Dam watersheds. Calibration and verification were repeated 332 and 472 times for each watershed using SCE-UA global optimization method for different calibration periods and objective functions. Four different methods of evapotranspiration calculation were used and evaluated. They are pan evaporation, 1963 Penman, FAO-24 Penman-Monteith, and FAO-56 Penman-Monteith methods. Tank model with soil moisture structure showed better results than the standard tank model for daily rainfall-runoff simulation. Two types of objective function for model calibration were found. Proper calibration period are 3 years, in which dry year and flood year are included. If a calibrationperiod has an inadequate runoff rate, the period should be more than 8 years. The four methods of eyapotranspiraton computation showed similar results, but 1963 Penman method was slightly inferior to the other methods.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1845-1849
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• 2006

본 연구에서는 관측자료에 나타난 Clark 단위도의 매개변수를 검토하고 그 변동성을 평가하였다. 강우-유출과정에 영향을 미치는 유역 및 기상 특성인자들을 확률밀도함수로 정량화하였고, 유역의 집중시간 및 저류상수를 호우사상의 특성 및 유역의 조건을 고려하여 다변량 회귀분석을 실시하였다. 이를 Monte Carlo 모의기법에 적용하여 유역평균 저류상수 및 집중시간에 대한 신뢰구간을 추정하였다. 또한 신뢰구간을 좁히기 위한 방안으로 관측된 집중시간 및 저류상수를 Bootstrap 기법으로 처리하였다. 그 결과 유역을 대표하는 유출특성의 결정에는 관측 강우-유출사상의 수가 어느 정도 확보된다고 하더라도 여전히 높은 불확실성을 피하기 힘들다는 것이다. 집중시간의 경우는 그 분포가 상당히 왜곡된 형태여서 단순한 산술평균은 상당히 왜곡된 추정치를 제시할 가능성이 높다. 단순히 관측치를 이용한 경우보다 Monte Carlo 모의기법에 의한 경우 신뢰구간이 2-3배정도 좁게 나타났다. 어느 정도 신뢰도 있는 집중시간 및 저류상수의 추정을 위해서는 최소 10여개 대략 20개 정도 이상의 호우사상이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 목적은 주어진 유역을 대표할 수 있는 집중시간 및 저류상수를 결정하고자 하는 것이다. 따라서 본 연구에서의 방법론을 적용하여 관측자료가 존재하는 다양한 유역에서의 집중시간 및 저류상수를 결정하고, 이를 지형인자 유역특성을 고려하여 회귀분석하는 경우 보다 정도 있는 경험식의 개발도 가능할 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.11
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• pp.963-972
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• 2009

The objective of this study is to evaluate an application of stochastic continuous storage function model with ensemble Kalman filter technique. The case study is performed at the upstream basin of Jibo streamflow gauge including Andong and Imha dam. Test period is for the rainy season during 2006 and 2007. Long term runoff analysis is feasible in the case of using deterministic model. Ensemble members for input data and parameters are generated using Monte Carlo simulation for the purpose of applying ensemble Kalman filter technique. The cumulative absolute errors of stochastic model to the deterministic one are improved for the amount of 17.5 %, 18.3 % and more than 40.0 % for Andong dam, Imha dam and Jibo station, respectively. The results indicate that the stochastic model improves the accuracy of the simulated discharge considerably.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.3B
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• pp.269-279
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• 2009

The design flood estimation in a large river basin has a lot of uncertainties in areal reduction factors, time-spatial rainfall distribution, and parameters of rainfall-runoff model. The use of historical concurrent rainfall events for estimating design flood would reduce the uncertainties. This study presents a procedure for estimating design floods using historical rainfall events and storage function model. The design rainfall and time-spatial distribution were determined through analyzing concurrent rainfall events, and the design floods were estimated using storage function model with a non-linear hydrology response. To evaluate the applicability of the procedure of this study, the estimated floods were compared to results of frequency analysis of flood data. Both floods gave very similar results. It shows the applicability of the procedure presented in this study for estimating design floods in practices.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.6
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• pp.701-709
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• 2000

Integrated storage function model (ISFM) is applied to some rainfall-runoff events of the selected basins in Korea to show validity of the proposed model. Comparing the numerical results of the model with the field measurements, the simulated hydrographs and peak flood discharges for the most part showed good agreements, except the occurrence time of the peak discharges which showed a bit discrepancy, and they showed it was very hard to have a sufficient lead-time to forecast the flood when the upstream inflow of the channel reach was more dominant than the inflow from the residual watershed of the channel.hannel.