• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.379-379
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• 2023

가뭄은 다른 자연재해에 비해 진행 속도는 느리지만, 장기간 지속되는 특징을 지녀 경제·사회·환경 전반에 막대한 규모의 피해를 유발하는 심각한 자연재해이다. 국내 가뭄의 발생 빈도는 점차 증가하는 경향을 보이며, 기후변화의 영향으로 가뭄의 발생 빈도와 강도는 점차 심화될 것으로 전망된다. 우리나라는 '댐 용수공급 조정기준'과 '댐 가뭄 단계별 실행계획'을 가이드 라인으로하여 가뭄으로 인한 물 부족 문제에 대응하고 있다. 가뭄 대책의 경제적 편익 산정은 물 공급의 효율성과 안정성 평가 및 정책의 개정을 위해 선행되어야 할 기초연구 중 하나이지만, 가뭄 대책의 시행에 따라 발생하는 경제적 편익을 고려한 연구는 현재 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 국내에 위치한 17개 다목적댐을 대상으로 가뭄 대책의 시행에 따른 경제적 편익을 산정하여 현재 시행하고 있는 가뭄 대책의 경제성 평가를 실시하였다. 경제적 편익의 산정은 용수의 사용 목적에 따라 구분하여 추정하였으며, 개별 가뭄 대책에 따른 용수별 공급량 가능량을 계산하기 위해 각각의 저수지 운영 모형을 구축하였다. 마지막으로 경제적 편익 산정 과정에서 부족한 시계열 자료로 인한 문제점들을 개선하고, 다양한 가뭄 환경에서의 경제성을 평가하기 위해 추계학적 기법을 활용한 모의 유입량을 사용하였다. 본 연구를 통해서 얻어진 가뭄 대책별 경제적 효용은 향후 물관리 시스템 구축에 기반이 될 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.5
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• pp.481-493
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• 2012

The Uncertainty of drought events can be regarded as supernatural phenomena so that the uncertainty of water supply system will be also uncontrollable. Decision making for water supply system operation must be dealt with in consideration of hydrologic uncertainty conditions. When ultimate small quantity of precipitation or streamflow lasts, water supply system might be impacted as well as stream pollution, aqua- ecosystem degradation, reservoir dry-up and river aesthetic waste etc. In case of being incapable of supplying water owing to continuation of severe drought, it can make the damage very serious beyond our prediction. This study analyzes comprehensively sustained drought impacts on the Han River Basin Water Supply System. Drought scenarios consisted of several sustained times and return periods for 5 sub-watersheds are generated using a stochastic hydrologic time series model. The developed drought scenarios are applied to assess water supply performance at the Paldang Dam. The results show that multi-year drought events reflecting spatial hydrologic diversity need to be examined in order to recognize variation of the unexpected drought impacts.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.11 no.4
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• pp.113-119
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• 1991

In the present study, a methodology has been established for water budget analysis of a river basin for which monthyl rainfall and evaporation data are the only available hydrologic data. The monthly rainfall data were first converted into monthyl runoff data by an empirical formula from which long-term runoff data were generated by a stochastic generation mothod. Thomas-Fiering model. Based on the generated long-term data low flow frequency analysis was made for each of the oberved and generated data set, the low flow series of each data set being taken as the water supply for budget analysis. The water demands for various water utilization were projected according to the standard method and the net water consumption computed there of. With the runoff series of the driest year of each generated data set as an input water budget computation was made through the composite reservoirs comprised of small reserviors existing in the basin by deficit-supply method. The water deficit computed through the reservior operation study showed that the deficit radically increases as the return period of low flow becomes large. This indicates that the long-term runoff data generated by stochastic model are a necessity for a reliable water shortage forecasting to cope with the long-term water resourse planning of a river basin. F.E.M. program (ADINA) is also presented herein.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.5
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• pp.553-564
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• 1998

For the proper design and management of underground storage cavern, groundwater flow around cavern should be analyzed. Since this flow is influenced by spatial nonuniformity of hudraulic conductivity, the two-dimensional finite element flow model incorporating stochastic concepts was developed to analyze influences due to this nonuniformity. Monte Carlo technique was applied to obtain an approximate solution for two-dimensional, steady flow in a stochastically defined nonuniform medisu. For this purpose, the values of hydraulic conductivity were generated for each element with known mean and standard deviations. The uncertainty in model prediction depends on both the nonuniformity in hydraulic conductivity and the natures of the flow system such as water curtain and boundary condition. Therefore the uncertainties in predicted hydraulic head and gradient are the greatest where the mean hydraulic gradients are relatively large and far from the boundaries. Especially, we relate these uncertainties with well known gas tightness condition.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.4
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• pp.345-352
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• 2018

In this study, rainfall data with various temporal scales (3-, 6-, 12-, 24-hr) are disaggregated into 1-hourly rainfall data to evaluate the performance of rainfall disaggregation technique. The rainfall disaggregation technique is based on a database generated by the stochastic point rainfall model, the Neyman-Scott Rectangular Pulse Model (NSRPM). Performance evaluation is carried out using July rainfall data of Ulsan, Changwon, Busan and Milyang weather stations in Korea. As a result, the rainfall disaggregation technique showed excellent performance that can consider not only the major statistics of rainfall but also the spatial correlation. It also indirectly shows the uncertainty of future climate change scenarios with daily temporal scale. The rainfall disaggregation technique is expected to disaggregate the future climate change scenarios, and to be effective in the future watershed management.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.284-284
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• 2023

도시 침수의 발생과 규모는 도시 유역이 가지는 짧은 도달 시간으로 인하여 주로 시단위 이하의 짧은 지속시간의 강우의 극한 및 변동성에 따라 결정된다. 미래 기간에 대하여 도시 수문 시스템의 적정성을 평가하기 위해서는 기후변화에 따른 시단위 이하 강우의 특성을 살펴보아야한다. 그러나 기후변화 영향 평가 도구로 활용되는 기후 모형들은 대부분 일단위의 결과물을 제공하여 시단위 이하의 미세 규모 강우의 특성을 나타낼 수 없다. 이에 따라 본 연구에서는 기후 모형 모의 결과와 포아송 클러스터 강우 모형을 이용하여 미래 시단위 이하 강우 시계열을 모의하는 방법을 제안한다. 첫째로, 포아송 클러스터 기반 강우 생성 알고리즘과 폭풍우 재배열 알고리즘을 결합한 최신 모형을 선정하였다. 해당 모형은 광범위한 시간 규모에서 관측된 강우량의 주요 통계와 극값을 재현할 수 있는 모형이다. 그 다음 강우 모형에 적합시킬 관측 강우량 통계(평균, 분산, 공분산, 왜도, 우기 비율)를 계산하였다. 둘째, 강우 통계 간의 선형 관계를 도출하였다. 여기서는 클러스터에 있는 모든 관측소의 통계를 사용하여 회귀의 신뢰도를 높였다. 셋째, 강우 평균 조정을 위한 Change Factor는 제어(2000~2019년) 및 미래(2041~2070년) 기간의 기후 모형 자료를 사용하여 계산하였다. 넷째, 조정된 15분 강우 평균은 관측 평균에 Change Factor을 곱하여 계산하고 조정된 강우 평균과 통계 간의 관계를 사용하여 미래 강우 통계 세트를 추정하였다. 여러 통계 세트를 생성한 후 마지막으로 미래 통계에 강우 모형을 적합시켜 최종적으로 미래 시단위 이하 강우 시계열을 모의하였다. 이 방법은 CMIP6에 참여하는 기후 모델의 기후 예측 데이터를 사용하여 용산(415) 및 동래(940) AWS 관측소에 적용되었다. 두 관측소의 미래 강우 모의 결과, 시단위 이하 시간 규모에서 극값이 증가하는 추세를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.178-183
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• 2008

지구온난화로 인한 기후변화가 기정사실화 되면서 이러한 기후변화에 대비하기 위한 다양한 연구가 진행중이다. 수자원과 관련된 기후변화 연구를 살펴보면 초기에는 장기적 관점에서 기후변화가 유출에 미치는 영향에 대한 연구가 대부분을 이루고 있었으나 2003년을 기점으로 유럽을 중심으로 기후변화가 홍수량에 미치는 영향에 대한 연구가 시작되었다. 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하는데 가장 중요한 것은 수문시계열 자료의 해상도라고 할 수 있다. 이러한 시공간적 해상도 문제를 해결하기 위해서 세계 각국은 각국의 상황에 맞는 RCM을 개발하고 있으며 자국에 적합한 축소기법을 개발하고자 노력하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고해상도 수문기상자료의 생성을 위하여 기후변화 모형으로부터 생성된 일 단위 강우자료를 시자료로 분해하기 위한 기법을 제시하고자한다. 지난 수십년 동안 강우나 기타 수문시계열 자료를 다양한 해상도의 자료로 변환하기 위한 연구가 진행되어왔다. 그러나 이러한 연구의 가장 큰 한계점은 대부분의 시계열 자료가 추계학적 특성을 가지고 있다고 가정한 후, 분석을 진행했다는 것이다. 이렇게 되면 강우발생에 따른 물리적 과정을 모형의 구조에 반영하는데 한계점을 드러내게 된다. 따라서 본 연구에서는 해상도를 변화시키는데 따른 강우의 운동역학적 특성을 고려하기 위하여 카오스를 기반으로 한 분해기법을 제시하고자 한다. 우선 카오스 분석을 통해서 지점 강우자료의 카오스 특성을 확인한 후, 현재까지 관측된 강우를 기반으로 $2CO_2$에서의 일 강우를 일 단위 보다 작은 단위로 분해하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.1
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• pp.231-243
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• 1994

A stochastic programming model for river water quality management was developed. River water quality, river flow, quality and flowrate of the wastewater treatment plant inflow were treated as random variables in the model. Withdrawal for water supply and submerged weir reaeration were included in the model itself. A probabilistic model was formulated to compute the expectation and variance of water quality using Streeter-Phelps equation. Chance constraints of the optimization problem were converted to deterministic equivalents by chance constrained method. Objective function was total annual treatment cost of all wastewater treatment plants in the region. Construction cost function and O & M cost function were derived in the form of nonlinear equations that are functions of treatment efficiency and capacity of treatment plant. The optimization problem was solved by nonlinear programming. This model was applied to the lower Han River. The results show that the reliability to meet the DO standards of the year 1996 is about 50% when the treatment level of four wastewater treatment plants in Seoul is secondary treatment, and BOD load from the tributary inflows is the same as present time. And when BOD load from Tanchon, Jungrangchon, and Anyangchon is decreased to 50%, the reliability to meet the DO standards of the year 1996 is above 60%. This results indicated that for the sake of the water quality conservation of the lower Han River, water quality of the tributaries must be improved, and at least secondary level of treatment is required in the wastewater treatment plants.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.769-777
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• 1998

In this study, various time series are analyzed to check nonlinearities of the data. The nonlinearity of a system can be investigated by testing the randomness of the time series data. To test the randomness, four nonparametric test statistics and a new test statistic, called the BDS statistic are used and the results and the results are compared. The Brock, Dechert, and Scheinkman (BDS) statistic is originated from the statistical properties of the correlation integral which is used for searching for chaos and has been shown very effective in distinguishing nonlinear structures in dynamic systems from random structures. As a result of application to linear and nonlinear models which are well known, the BDS statistic is found to be more effective than nonparametric test statistics in identifying nonlinear structure in the time series. Hydrologic time series data are fitted to ARMA type models and the statistics are applied to the residuals. The results show that the BDS statistic can distinguish chaotic nonlinearity from randomness and that the BDS statistic can also be used for verifying the validity of the fitted model.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.5
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• pp.567-575
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• 2001

A methodology is developed for designing the minimum-cost water distribution network. The method is based on network simulations and an optimization scheme using genetic algorithms. Being a stochastic optimization scheme, genetic algorithms have advantages over the conventional search algorithms in solving network problems known for their nonlinearities and herculean computational costs. While existing methods focus on the design of either entirely new or parallel augmentation of network systems, the proposed method can be applied to problems having both new branches of tree-type and paralle augmentation in loops. The applicability of the method was shown through a case study for Baekryeon water supply system. The optimized design resulted in the maximum 5.37% savings compared to the conventional design without optimization, while meeting the hydraulic constraints.