• Title/Summary/Keyword: 추계학적 모의

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Stochastic Generation Model Development for Optimum Reservoir Operation of Water Distribution System (저수지 최적운영모형을 위한 추계학적 모의 발생 모형의 유도)

  • Kim, Tae Geun;Yoon, Yong Nam;Kim, Joong Hoon
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.14 no.4
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    • pp.887-896
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    • 1994
  • It is common practice in the case of optimum reservoir operation model that the reservoir inflow series are generated by stochastic model with keeping other variable such as water demands from the reservoir constant. However, when the input and output of the water distribution system have close relationship the output variables can be stochastically generated in relation with the input variables. In the present study the reservoir inflow series, the input of the system, is generated by periodic autoregressive model with constant parameter, and the agricultural water demand series, the output, is generated using periodic multivariate autoregressive model with constant parameter. The time period of the data series generated is taken as 10-day which is the common period used for agricultural water uses. The results of data generation by two different models showed that the periodic stochastic models well represent the characteristics of the historical time series, and that in the case of generating model for agricultural demand series it has closer relation with reservoir inflow than with the series itself.

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Streamflow Generation by Boostrap Method and Skewness (Bootstrap 방법에 의한 하천유출량 모의와 왜곡도)

  • Kim, Byung-Sik;Kim, Hung-Soo;Seoh, Byung-Ha
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.35 no.3
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    • pp.275-284
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    • 2002
  • In this study, a method of random resampling of residuals from stochastic models such as the Monte-Carlo model, the lag-one autoregressive model(AR(1)) and the periodic lag-one autoregressive model(PAR(1)), has been adopted to generate a large number of long traces of annual and monthly steamflows. Main advantage of this resampling scheme called the Bootstrap method is that it does not rely on the assumption of population distribution. The Bootstrap is a method for estimating the statistical distribution by resampling the data. When the data are a random sample from a distribution, the Bootstrap method can be implemented (among other ways) by sampling the data randomly with replacement. This procedure has been applied to the Yongdam site to check the performance of Bootstrap method for the streamflow generation. and then the statistics between the historical and generated streamflows have been computed and compared. It has been shown that both the conventional and Bootstrap methods for the generation reproduce fairly well the mean, standard deviation, and serial correlation, but the Bootstrap technique reproduces the skewness better than the conventional ones. Thus, it has been noted that the Bootstrap method might be more appropriate for the preservation of skewness.

Modeling of Wave Breaking in Spectral Wave Evolution Equation (스펙트럼 파랑모형에서의 쇄파모형)

  • Cho, Yong-Jun;Ryu, Ha-Sang
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.19 no.4
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    • pp.303-312
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    • 2007
  • There is still a controversy going on about how to model energy dissipation due to breaking over frequency domain. In this study, we unveil the exact structure of energy dissipation using stochastic wave breaking model. It turns out that contrary to our present understanding, energy dissipation is cubically distributed over frequency domain. The verification of proposed model is conducted using the acquired data during SUPERTANK Laboratory Data Collection Project (Krauss et al., 1992). For further verification, we numerically simulate the nonlinear shoaling process of Conoidal wave over a beach of uniform slope, and obtain very promising results from the viewpoint of a skewness and asymmetry of wave field, usually regarded as the most fastidious parameter to satisfy.

Study on Change of Urban Flood Runoff using Expansion of Climate Change Scenarios (기후변화 시나리오의 확장을 통한 도시홍수유출 변화 연구)

  • Park, Heeseong;Jung, GunHui
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.403-403
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    • 2017
  • 기후변화에 따라 도시의 홍수유출이 어떻게 변화할 것인가를 살펴보는 것은 안전한 도시를 설계하는데 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 도시홍수유출의 변화를 살펴보고자 하였다. 하지만 기후변화 시나리오 자료는 물리적인 계산량의 한계로 인해 월이나 일 단위의 결과를 갖고 있어 도시홍수유출의 모의에 직접 적용하기 곤란하다. 이를 위해 시단위까지 자료의 상세화가 필요한데 본 연구에서는 기존에 개발된 "K번째 최근접 표본 재추출 방법에 의한 일 강우량의 추계학적 분해" 방법을 기상청의 RCP 기후변화 시나리오에 적용하였다. 이와 같이 추계학적인 방법을 이용해 강우를 시간단위로 분해하면 일단위 강우량은 보존되면서 다양한 시단위의 강우 시나리오를 얻을 수 있으므로 기후변화 시나리오 자료를 시단위로 상세화 하는 동시에 동일한 일단위 강우량을 갖는 많은 시단위 자료를 생성해 낼 수 있다. 본 연구에서는 이러한 방법을 통해 확장된 기후변화 시나리오 자료를 이용해 호우사상을 추출하고 SWMM을 이용하여 도시 홍수유출을 모의함으로써 많은 가상의 홍수유출 자료를 확보할 수 있으며, 이를 통계적으로 분석하여 각 기후변화 시나리오에 따른 도시홍수유출의 변화를 살펴보았다.

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Short-term Distributed Rainfall Prediction using Stochastic Error Field Modeling

  • Kim, Sun-Min;Tachikawa, Yasuto;Takara, Kaoru
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.225-229
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    • 2005
  • 이류모형을 이용한 단기예측 레이더 강우자료와 관측 레이더자료의 비교를 통하여 얻어진 예측오차를 분석하였다. 임의 시점까지의 예측오차 장에 나타나는 확률분포 형태와 공간적 상관성을 분석하여 이들 특성을 반영하는 추후의 예측오차 장을 모의할 수 있었다. 모의된 예측오차 장과 합성된 단기예측 강우 장은 이류모형을 이용한 예측에 따른 불확실성 을 추계학적으로 반영한 예측강우를 제공한다.

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A Development of Hourly Rainfall Simulation Technique Based on Bayesian MBLRP Model (Bayesian MBLRP 모형을 이용한 시간강수량 모의 기법 개발)

  • Kim, Jang Gyeong;Kwon, Hyun Han;Kim, Dong Kyun
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.34 no.3
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    • pp.821-831
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    • 2014
  • Stochastic rainfall generators or stochastic simulation have been widely employed to generate synthetic rainfall sequences which can be used in hydrologic models as inputs. The calibration of Poisson cluster stochastic rainfall generator (e.g. Modified Bartlett-Lewis Rectangular Pulse, MBLRP) is seriously affected by local minima that is usually estimated from the local optimization algorithm. In this regard, global optimization techniques such as particle swarm optimization and shuffled complex evolution algorithm have been proposed to better estimate the parameters. Although the global search algorithm is designed to avoid the local minima, reliable parameter estimation of MBLRP model is not always feasible especially in a limited parameter space. In addition, uncertainty associated with parameters in the MBLRP rainfall generator has not been properly addressed yet. In this sense, this study aims to develop and test a Bayesian model based parameter estimation method for the MBLRP rainfall generator that allow us to derive the posterior distribution of the model parameters. It was found that the HBM based MBLRP model showed better performance in terms of reproducing rainfall statistic and underlying distribution of hourly rainfall series.

Application Examples of Daecheong Dam for Efficient Water Management Based on Integrated Water Management (통합물관리 기반 효율적 물관리를 위한 대청댐 실무적용 사례)

  • Kang, Kwon-Su;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.85-85
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    • 2017
  • 효율적 물관리란 거대한 물순환 과정에서 인간이 편안한 삶을 사는데 필요한 물의 이용효율을 극대화하는 것이다. 과거의 물관리는 이원화된 수량과 수질관리, 수량중심에서는 용수공급과 홍수조절이 주요한 관심사였다. 현재는 과거의 물관리에 친수와 환경을 더한 복잡한 분야로 확대되고 있다. 통합물관리란 물을 최적으로 관리하기 위해 물관리 이해당사자간의 소통과 물 기술의 고도화를 기반으로 기존에 분산된 물관리 구성요소들(시설 정보, 수량 수질 등)을 권역적으로 관리하는 것을 말한다. 본 연구에서는 대청댐 방류에 따른 금강 하류부의 홍수추적을 위해 수행한 댐하류 소유역별 강우량 빈도분석 과정, 용담댐 방류를 고려한 대청댐 홍수도달시간 검토, Poincare Section과 신경망기법을 이용한 수문자료 예측, 추계학적 다변량 해석과 다변량 신경망해석에 의한 대청댐 유입량 산정과정, 보조여수로 건설에 따른 주여수로와 보조여수로간의 연계운영방안, 단계(관심, 주의, 경계, 심각)를 고려한 대청댐 확보수위 산정, 저수지 중장기 운영계획 수립과 댐 운영 기준수위를 결정하기 위해 누가차분방식으로 적용되는 갈수기 유입량 빈도분석에 대한 실무적용 사례를 소개하고자 한다. 강우량 빈도분석 과정은 L-모멘트방법(Hosking과 Wallis, 1993)을 적용하였고, 홍수도달시간 검토는 평균유속, 하류 수위상승 기점 영향검토, 수리학적 모형(FLDWAV, Progressive lag method 등)을 활용하였다. 카오스 이론을 도입하여 대청댐 수문자료의 상관성 검토 및 추계학적 모형을 이용한 모의발생을 유도하여 수문자료 예측을 시행하였다. 추계학적 모형과 신경망모형 연구의 대상은 대청댐으로, 시계열 자료는 댐의 월강우량, 월유입량, 최고기온, 평균기온, 최소기온, 습도, 증발량 등의 자료를 기반으로 하였다. 적용기간은 1981~2009년의 자료를 이용하여 2010년 1월부터 12월까지 12개월 동안의 월유입량을 예측하였다. 수문자료 해석의 기본이 되는 약 30년간의 자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 대청댐의 유입량 예측을 위해 적용된 모형으로는 추계학적 모형인 ARMA모형, TF모형, TFN 모형 등이 적용되었고, 또한 신경망 모형의 종류인 다층 퍼셉트론, PCA모형 등을 활용하여 실측치와 가장 가깝게 근사화시키는 방법론을 찾고자 하였다. 또한, 기존여수로와 보조여수로 연계운영을 위해 3차원 수치해석을 통한 댐하류 안정성 검토 및 확보수위 산정을 통해 단계(관심, 주의, 경계, 심각)별로 대처가 가능한 수위를 산정하였다.

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Streamflow Estimation using Coupled Stochastic and Neural Networks Model in the Parallel Reservoir Groups (추계학적모형과 신경망모형을 연계한 병렬저수지군의 유입량산정)

  • Kim, Sung-Won
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.36 no.2
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    • pp.195-209
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    • 2003
  • Spatial-Stochastic Neural Networks Model(SSNNM) is used to estimate long-term streamflow in the parallel reservoir groups. SSNNM employs two kinds of backpropagation algorithms, based on LMBP and BFGS-QNBP separately. SSNNM has three layers, input, hidden, and output layer, in the structure and network configuration consists of 8-8-2 nodes one by one. Nodes in input layer are composed of streamflow, precipitation, pan evaporation, and temperature with the monthly average values collected from Andong and Imha reservoir. But some temporal differences apparently exist in their time series. For the SSNNM training procedure, the training sets in input layer are generated by the PARMA(1,1) stochastic model and they covers insufficient time series. Generated data series are used to train SSNNM and the model parameters, optimal connection weights and biases, are estimated during training procedure. They are applied to evaluate model validation using observed data sets. In this study, the new approaches give outstanding results by the comparison of statistical analysis and hydrographs in the model validation. SSNNM will help to manage and control water distribution and give basic data to develop long-term coupled operation system in parallel reservoir groups of the Upper Nakdong River.

A Stochastic Generation of Synthetic Monthly Flow by Disaggregation Model (Disaggregation 모형에 의한 월유량의 추계학적 모의발생)

  • 박찬영;서병하
    • Water for future
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    • v.19 no.2
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    • pp.167-180
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    • 1986
  • Disaggregation model has recently become a major technique in the field of synthetic generation and the model is possibly one of the most widely acepted tools in stochastic hydrology. The application of disaggregation model is evaluated with the streamflow data at the Waegwan and Hyunpung stage gaugin station on the main stem of the Nakdong River. The disaggregation process of annual streamflow data and the method of parameter estimation for the model is reviewed and the statistical analysis of the generated monthly streamflows such as a computation of moment estimation of covariance and correlogram analysis is made. The results, disaggregated monthly streamflow, obtained by Disaggregation Basic Model for single site are compared with the historical streamflow data and also with the other model, Thomas-Fiering Model. The generated monthly streamflow data by two models have been investigated and verified by comparision of mean and standard deviation between the historical and generated data.

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Comparison of Artificial Neural Networks and LARS-WG for Downscaling Climate Change Scenarios (기후변화 시나리오의 상세화를 위한 인공신경망과 LARS-WG의 모의 기법 평가)

  • Kim, Ji-Hye;Kang, Moon-Seong;Song, In-Hong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.124-124
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    • 2012
  • 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 예측하는 데에 널리 사용되는 GCMs (General Circulation Models)는 모의 결과의 시 공간적 해상도가 낮기 때문에 상세화 (Downscaling) 기법을 거쳐 수문 모형에 적용된다. 상세화 기법은 크게 역학적 상세화 (Dynamical downscaling)와 통계적 상세화 (Statistical downscaling)로 구분되며, 종류가 매우 다양하고 각각의 모의 능력에 차이가 있으므로 적절한 기법을 선택할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 통계적 상세화 기법 중 인공신경망과 LARS-WG 모형을 활용하여 CGCM3.1 T63의 모의 결과를 상세화하고, 두 모형의 모의 결과를 비교하는 데에 있다. 인공신경망은 비선형함수에 의한 전이함수 모형인 반면 LARS-WG는 추계학적 기상 발생기 모형으로, 각 모형을 이용해 CGCM3.1 T63의 강수량 및 평균기온 모의 결과를 서울 지역에 대해 공간적으로 상세화하였다. 모형의 검 보정은 1971년부터 2000년까지 30년 동안의 서울 관측소 일 기상 자료와 CGCM3.1 T63 (20C3M 시나리오) 모의 결과를 이용하여 수행하였다. 각 기법의 비교 및 평가는 2001년부터 2011년까지 11년 동안의 일 기상 자료와 CGCM3.1 T63 (IPCC SRES A1B 시나리오) 모의 결과를 이용하였다. 분석 결과, 인공신경망 모형은 입력 자료의 형태에 따라 모의 결과가 크게 달라지는 특성을 보였으며, LARS-WG 모형은 강수량을 실제보다 과소 추정하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 강수량과 평균기온만을 대상으로 하였으나, 추후에 다른 기상인자를 고려함으로써 모형의 적용성을 보다 종합적으로 판단할 수 있을 것이다.

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