• Title/Summary/Keyword: 준분포형 모형

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The analysis of future land use change impacts on runoff characteristics in urbanized watershed using SWAT model (SWAT 모형을 이용한 도시유역 토지이용 변화가 유출특성에 미치는 영향연구)

  • Kim, Sang-Ho;Ha, Rim;Jung, Chung-Gil;Kim, Seong-Joon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.159-159
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    • 2012
  • 유역의 도시화는 지체시간, 첨두유량 및 총 유출량 등 홍수 유출특성 뿐만 아니라 개발행위에 따른 토사유출특성 변화를 초래하는 등 다양한 문제를 유발하고 있다. 또한 인구증가, 산업발달, 교통량 증가로 인한 화석연료의 소비증가로 대기 중의 이산화탄소의 농도가 급증하여 기후변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 지나친 도시화 진행을 억제하고 웰빙과 건강에 대한 관심 증대에 따라 저탄소 녹색사업의 일환으로 도시 녹지조성 계획이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시하천인 중랑천 ($288km^2$) 유역을 대상으로 도시화 진행에 따른 토지이용 변화가 강우-유출 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해, 중랑천 유역의 과거 (1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000) 토지 이용도로부터 각 항목별 면적변화 추이를 분석한 결과, 17.8%의 도시지역 면적 증가가 나타났다. 미래토지이용 예측을 위하여 CLUE-s (Conversion of Land Use change and its Effects) 모델을 이용하였다. 과거 토지이용 변화 특성을 분석하여 토지피복의 변화와 전이 특성값을 결정하였고, 이를 바탕으로 토지면적 시나리오, 변화 제한지역, 회귀식 결과와 토지이용 변화 특성에 따른 CLUE-s 모델을 이용하여 미래 토지이용변화 (2040, 2080) 모의를 실시하였다. 이러한 토지이용 변화에 따른 유출특성변화 모의를 위해, 물리적 기반의 준분포형 강우-유출 모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하였다. 모형의 적용성 평가를 위해, 매개변수 민감도 분석에 따른 도시유역 최적의 유출관련 매개변수를 선정하고 중랑교 지점의 일별 유출량자료(2000~2009)를 이용하여 보정 및 검증을 실시하였다. SWAT 모형의 검보정 후, 예측된 미래 토지이용도를 적용하여 과거와 현재, 미래 토지이용변화에 따른 유출특성변화를 비교분석하였다.

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Development of Hydrologic Components of CAT (Catchment hydrologic cycle Assessment Tool) (CAT 모형의 수문해석모듈 개발)

  • Noh, Seong-Jin;Kim, Hyeon-Jun;Jang, Cheol-Hee;Lee, Yong-Jun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.159-163
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    • 2009
  • CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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Impact Assessment of Climate Change and Land use change on Water Resources in Han River (기후변화와 토지피복변화를 고려한 한강 유역의 수자원 영향 평가)

  • Kim, Byung-Sik;Kim, Bo-Kyung;Kwon, Hyun-Han;Yoon, Seok-Young
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.929-933
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    • 2009
  • 전 세계적으로 기후변화와 이상기후에 대한 관심이 높아지고 있다. IPCC(2001)는 "기후변화"라는 요소가 기온 증가, 강우강도 및 빈도 변화와 이들로 인한 증발산의 변화, 유출량의 시 공간적 변동을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 이에 따라 세계 각국은 미래 기후에 대한 보다 정확한 정보를 얻기 위하여 IPCC 권장 시나리오인 SRES(Special Report in Emission Scenario)기반의 GCM(General Circulation Model)과 RCM(Regional Circulation Model)을 이용하고 있으며 특히, 최근에는 고해상도 자료를 생산함으로써 국부지역에 대한 지형학적 특성을 효과적으로 모의할 수 있는 RCM 모형을 이용한 연구가 국외를 중심으로 진행되고 있다(권현한 등, 2008). 본 연구에서는 미래 한강 유역의 수자원 변동성을 평가하기 위하여 CA-Markov Chain 기법으로부터 토지이용변화를, 기온과 강수자료을 독립변수로 이용한 다중 회귀식으로부터 미래 NDVI를 추정하고 기상청에서 제공하는 RegCM3-지역지후모형으로부터 축소기법을 이용하여 추정된 KMA RCM 50set 기후변화시나리오를 SLURP 모형에 입력하였다. 2001년부터 2090년까지 총 90년에 대한 한강 유역의 미래 유출모의를 실시한 후 각 댐별 과거와 미래 유출량을 월별로 비교하고 이들의 유황분석을 실시하였다.

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Critical Duration of Design Rainfall for the Design of Storm Sewer in Seoul (우수관거 설계를 위한 계획강우의 임계지속기간 -서울 지역을 중심으로-)

  • 이재준;이정식;전병호;이종태
    • Water for future
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    • v.26 no.2
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    • pp.49-57
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    • 1993
  • A hydrological method is performed to determine the critical duration of design rainfall for the design of storm sewer in Seoul. To seize the effect of the duration and the temporal distribution of the rainfall to the peak discharge of the storm sewer, the Huff's quartile method is used as a temporal pattern for the design rainfall of any durations (9 cases for 20-240 min.) with 10 years return period. The critical duration of design rainfall is determined as the duration which maximizes the peak discharge. This study is applied to 18 urban drainage systems in Seoul. The ILLUDAS model is applied to runoff analysis, and the result shows that the duration which maximizes peak discharge is 30, 60 minutes generally. The relation diagram between peak discharge for the critical duration and watershed area is prepared for the design of storm sewer.

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Rainfall Frequency Analysis Based on the Copula Method (Copula 방법을 통한 강우 빈도 해석)

  • Joo, Kyung-Won;Shin, Ju-Young;Kim, Soo-Young;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.376-380
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    • 2011
  • 강우사상은 강우량, 지속기간, 강우강도 등의 특성으로 표현될 수 있으며 이런 인자들을 같이 고려할수록 그 현상을 보다 종합적으로 표현할 수 있다. 하지만 현재 일반적으로 이루어지는 일변량 빈도해석절차에서는 지속기간을 고정시켜놓고 각 지속시간에 따른 결과만을 도출해 낼 수 있기 때문에 지속기간에 대해 제약적이고 입력자료에 존재하지 않는 지속기간에 대한 결과를 얻기가 어렵다. Copula모델은 두 일변량 분포형을 다변량 분포형으로 연결하여 주는 모델이다. 따라서 강우량과 지속기간을 변수로 사용하면 Copula모델을 통한 이변량 강우빈도해석은 보편적으로 이루어지고 있는 일변량 지점빈도해석보다 지속기간에 대해 유연한 결과를 나타낼 수 있다. 즉, 강우와 지속기간이 동시에 변수로 사용되기 때문에 임의의 지속기간이나 강우에 대해서 확률강우량 및 확률지속기간을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 서울지점을 대상으로 1961∼2009년 동안 발생한 강우사상 중 각 년도에서 최대강우량이 발생한 사상을 추출하여 입력자료로 사용하였다. Copula 모형은 Gumbel-Hougaard, Frank, Joe, Clayton, Galambos등 총 5개의 모델을 적용하였고 각 Copula의 매개변수는 준모수방법인 maximum pseudolikelihood estimator를 이용하여 추정하였다.

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Analysis of Variation Characteristics for Future Rainfall and Runoff in the Seomjin River Basin according to Climate Change (기후변화에 따른 섬진강 유역의 미래 강우 및 유량 변동 특성 분석)

  • Park, Sung-Chun;Oh, Chang-Ryeol;Lee, Yong-Hee;Park, Min-Su
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.899-903
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    • 2012
  • 최근 이상기후 현상에 기인한 집중호우 및 가뭄에 의한 피해가 급증하면서 수자원 관리에 대한 필요성이 증대되고 있다. 지구온난화에 의한 미래 기온의 상승과 강수량 패턴변화는 증발산이나 토양수분 등의 변화로 이어져 궁극적으로 물순환의 변화를 초래하고 있다. 현재 우리나라의 유출은 대부분 여름철에 집중되며 이에 따라 여름철에 홍수가 발생하고 있다. 최근에는 기후변화의 영향으로 인해 그 발생빈도도 잦아지고, 피해 규모도 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 기후변화에 따른 섬진강 유역의 유출량 변동을 구례, 압록, 송정지점을 대상으로 분석하였다. 기후변화에 대한 자료는 GCM모형 중 기후변화센터(CCIC)에서 제공 해주는 MM5 지역 기후모델 인 A1B시나리오 자료를 사용하였으며, 편이보정(bias-correction)을 통해 미래의 기상자료를 현재 기상자료에 적용할 수 있는 데이터로 보정하여 사용하였다. 섬진강 유역을 대상으로 하여 미래 기후변화가 유량에 미치는 영향을 분석하기 위해 미래 기상 자료를 구축 하였으며, 준분포형 유출모형인 SWAT 모형을 이용하였다. SWAT모형의 검 보정결과 시나리오 값은 실측값보다 다소 적은 양의 유출이 일어나는 것으로 검 보정되었으나, 상관계수는 보정자료의 경우에 압록 0.970, 구례 0.976, 송정 0.956로 나타났다. 이러한 결과에 의해 시나리오 자료는 편이보정을 통해 자료의 일관성을 확보하였다. 연평균 유출량 모의결과 2011~2070년 미래 시나리오 자료는 2001~2010년보다 0.79배 감소하는 경향이 있지만 2071~2100년은 2001~2010년 유출량보다 1.53배 증가하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구를 통하여 미래 섬진강유역의 유출변화를 파악하였고, 섬진강유역의 미래 수자원의 변동성을 전망해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

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Development of Coupled SWAT-SWMM Model (I) Model Development (SWAT-SWMM 결합모형의 개발 (I) 모형의 개발)

  • Kim, Nam-Won;Won, Yoo-Seung
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.37 no.7
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    • pp.589-598
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    • 2004
  • From the continuous long-term rainfall-runoff standpoint, the urbanization within a watershed causes land use change due to the increase in impervious areas, the addition of manmade structures, and the changes in river environment. Therefore, rainfall-runoff characteristics changes drastically after the urbanization. Due to these reasons, there exists the demand for rainfall-runoff simulation model that can quantitatively evaluate the components of hydrologic cycle including surface runoff, river flow, and groundwater by considering urban watershed characteristics as well as natural runoff characteristics. In this study, continuous long-term rainfall-runoff simulation model SWAT-SWMM is developed by coupling semi-distributed continuous long-term rainfall-runoff simulation model SWAT with RUNOFF block of SWMM, which is frequently used in the runoff analysis of urban areas in order to consider urban watershed as well as natural watershed. The coupling of SWAT and SWMM is described with emphasis on the coupling scheme, model limitations, and the schematics of coupled model.

A Case Study on the Development of Technology Rating Model for Investment (투자용 기술평가모형 개발사례 연구)

  • Hong, Jae-bum;Bae, Do Yong;Shim, Ki Jun;Hwang, Yujin;Kim, Sung-tae
    • Journal of the Korean Data Analysis Society
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    • v.20 no.6
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    • pp.2993-3002
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    • 2018
  • This case study introduces the process of developing the technology rating evaluation model for investment. The technology evaluation rating model for investment is a project that the Financial Services Commission and the Ministry of Commerce, Industry and Energy collaborated to expand the scope of technology finance from loan to investment. The technology evaluation model for investment was developed with the aim of predicting high growth companies. The model consists of a statistical model and an expert model. Here, statistical models were modeled by using logistic regression analysis. Expert models gathered opinions of experts and identified the weight of each evaluation item and set the model. The rating system of the model is composed of 10 grades. The distribution of the model was consistent with KTRS grade distribution. Interestingly, the emphasis is on technology and marketability. In the technology valuation grade model for the goddess, there is a considerable difference from the emphasis on managerial competence or business performance.

Method of Estimating Groundwater Recharge with Spatial-Temporal Variability (시공간적 변동성을 고려한 지하수 함양량의 추정 방안)

  • Kim, Nam-Won;Chung, Il-Moon;Won, Yoo-Seung
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.38 no.7 s.156
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    • pp.517-526
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    • 2005
  • In Korea, the methods of estimating groundwater recharge can categorized into two groups. One is baseflow separation method by means of groundurater recession curve, the other is water level fluctuation method by using the data from groundwater monitoring wells. Baseflow separation method is based on annual recharge and lumped concept, and water-table fluctuation method is largely dependent on monitoring wells rather than water budget in watershed. However, groundwater recharge rate shows the spatial-temporal variability due to climatic condition, land use and hydrogeological heterogeneity, these methods have various limits to deal with these characteristics. For this purpose, the method of estimating daily recharge rate with spatial variability based on distributed rainfall-runoff model is suggested in this study. Instead of representative recharge rate of large watershed, the subdivided recharge rate with heterogeneous characteristics can be computed in daily base. The estimated daily recharge rate is an advanced quantity reflecting the heterogeneity of hydrogeology, climatic condition, land use as well as physical behaviour of water in soil layers. Therefore, the newly suggested method could be expected to enhance existing methods.

3-D Finite element stress analysis in screw-type, cement-type, and combined-type implant fixed partial denture designs (임플란트 상부보철물의 유지형태에 따른 3차원 유한요소 응력분석)

  • Lee, Sung-Chun;Kim, Seok-Gyu
    • The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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    • v.47 no.4
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    • pp.365-375
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    • 2009
  • Statement of problems: Stress analysis on implant components of the combined screw- and cement-retained implant prosthesis has not investigated yet. Purpose: The purpose of this study was to assess the load distribution characteristics of implant prostheses with the different prosthodontic retention types, such as cement-type, screw-type and combined type by using 3-dimensional finite element analysis. Material and methods: A 3-dimensional finite element model was created in which two SS II implants (Osstem Co. Ltd.) were placed in the areas of the first premolar and the first molar in the mandible, and three-unit fixed partial dentures with four different retention types were fabricated on the two SS II implants. Model 1 was a cement-retained implant restoration made on two cement-retained type abutments (Comocta abutment; Osstem Co. Ltd.), and Model 2 was a screw-retained implant restoration made on the screw-retained type abutments (Octa abutment; Osstem Co. Ltd.). Model 3 was a combined type implant restoration made on the cement-retained type abutment (Comocta abutment) for the first molar and the screw-retained type abutment (Octa abutment) for the first premolar. Lastly, Model 4 was a combined type implant restoration made on the screw-retained type abutment (Octa abutment) for the first molar and the cement-retained type abutment (Comocta abutment) for the first premolar. Average masticatory force was applied on the central fossa in a vertical direction, and on the buccal cusp in a vertical and oblique direction for each model. Von-Mises stress patterns on alveolar bone, implant body, abutment, abutment screw, and prosthetic screw around implant prostheses were evaluated through 3-dimensional finite element analysis. Results: Model 2 showed the lowest von Mises stress. In all models, the von Mises stress distribution of cortical bone, cancellous bone and implant body showed the similar pattern. Regardless of loading conditions and type of abutment system, the stress of bone was concentrated on the cortical bone. The von-Mises stress on abutment, abutment screw, and prosthetic screw showed the lower values for the screw-retained type abutment than for the cement-retained type abutment regardless of the model type. There was little reciprocal effect of the abutment system between the molar and the premolar position. For all models, buccal cusp oblique loading caused the largest stress, followed by buccal cusp vertical loading and center vertical loading. Conclusion: Within the limitation of the FEA study, the combined type implant prosthesis did not demonstrate more stress around implant components than the cement type implant prosthesis. Under the assumption of ideal passive fit, the screw-type implant prosthesis showed the east stress around implant components.