• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.38 no.2
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• pp.249-259
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• 2018

More than half of annual rainfall occurs in summer season in Korea due to its climate condition and geographical location. A frequency analysis is mostly adopted for designing hydraulic structure under the such concentrated rainfall condition. Among the various distributions, univariate Gumbel distribution has been routinely used for rainfall frequency analysis in Korea. However, the distributional changes in extreme rainfall have been globally observed including Korea. More specifically, the univariate Gumbel distribution based rainfall frequency analysis is often fail to describe multimodal behaviors which are mainly influenced by distinct climate conditions during the wet season. In this context, we purposed a Gumbel mixture distribution based rainfall frequency analysis with a Bayesian framework, and further the results were compared to that of the univariate. It was found that the proposed model showed better performance in describing underlying distributions, leading to the lower Bayesian information criterion (BIC) values. The mixed Gumbel distribution was more robust for describing the upper tail of the distribution which playes a crucial role in estimating more reliable estimates of design rainfall uncertainty occurred by peak of upper tail than single Gumbel distribution. Therefore, it can be concluded that the mixed Gumbel distribution is more compatible for extreme frequency analysis rainfall data with two or more peaks on its distribution.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.279-279
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• 2020

최근 copula 모형은 여러 확률변수를 갖는 수문현상에 대해 빈도해석을 수행할 경우 결합확률분포형으로 유용하게 사용되고 있다. 하나의 자료를 확률변수로 사용하는 단변량 빈도해석에 비해 여러 수문자료를 동시에 각각 확률변수로 취하여 결합확률분포형을 추정할 수 있는 다변량 빈도해석은 수문자료의 상관성을 고려하면서 확률분포형을 추정할 수 있다는 장점이 있다. Copula 모형 중 Gumbel copula는 extreme-value 확률분포형으로 극치사상에 적합한 확률분포형이다. 본 연구에서는 Gumbel copula를 이용하여 우리나라 기상청 64개 종관기상관측소의 강우자료로부터 극치 강우사상을 추출하고, 이를 이용하여 빈도해석을 수행하였다. 극치 강우사상은 전체 강우사상 중 각 년도별로 최대강우량을 갖는 연최대강우량사상(annual maximum volume event)을 사용하였다. 각 확률변수의 주변분포형으로는 gamma, Gumbel, generalized extreme value, generalized logistic, Weibull 등 5개 확률분포형을 검토하였으며 각각 적합한 주변분포형을 적용하고 copula 모형의 매개변수는 의사최우도법(maximum pseudo-likelihood method)를 사용하여 추정하였다. 또한 추정된 copula 모형은 Cramer-von Mises 함수와 경험적 copula를 이용하여 적합도 검정을 수행하였다. 이를 통해 극치강우사상에 대하여 Gumbel copula 모형의 적용성을 검토하였으며 추정된 결합확률분포형을 이용하여 빈도별 확률강우사상을 2차원 등치선(contour line)형태로 제시하였다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• v.28 no.4
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• pp.733-742
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• 2017

There are many areas of applications where Gumbel distribution are employed such as environmental sciences, system reliability and hydrology. The goodness-of-fit test for Gumbel distribution is very important in environmental sciences, system reliability and hydrology data analysis. Therefore, we propose the two test statistics to test goodness-of-fit for the Gumbel distribution based on the generalized Lorenz curve. We compare the new test statistic with the Anderson - Darling test, Cramer - vonMises test, and modified Anderson - Darling test in terms of the power of the test through by Monte Carlo method. As a result, the new test statistics are more powerful than the other test statistics. Also, we propose new graphic method to goodness-of-fit test for the Gumbel distribution based on the generalized Lorenz curve.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.173-178
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• 2008

확률도시위치는 주로 도시적 해석을 통한 연최대홍수량 또는 연최대강우량의 초과확률의 추정치 산정에 사용되며 빈도해석을 통해 선정된 적정 확률분포형과 표본자료의 개략적인 적합도를 도시적으로 파악할 수 있도록 해주기 때문에 오래 전부터 널리 이용되어 왔다. 본 연구에서는 Gumbel 분포에 적합한 도시위치공식을 새롭게 추정하기 위해 Gumbel 분포의 order statistic과 확률가중모멘트를 이용하여 다양한 표본크기에 대한 도시위치공식의 기본식을 유도하였고, 최적화 기법 중 하나인 유전자 알고리즘을 이용하여 유도된 도시위치공식의 매개변수를 추정하였다. 또한 본 연구에서 추정된 도시위치공식과 기존에 널리 사용되고 있는 도시 치공식의 정확도를 비교하기 위해 reduced variate 간의 오차를 계산하여 비교 검토하였다. 그 결과, 금회 추정된 도시위치공식은 높은 순위에서는 기존의 도시위치공식에 비해 더 정확도가 높은 것으로 나타났고, 표본크기에 대한 순위를 모두 고려할 경우에는 기존의 도시위치공식에 비해 정확도가 높은 것으로 나타나 Gumbel 분포에 대해서 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.4
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• pp.151-161
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• 1993

The log-Gumbel distribution in real space is defined by transforming the conventional log-Gumbel distribution in log space. For this model, the parameter estimation techniques are applied based on the methods of moments, maximum likelihood and probability weighted moments. The asymptotic variances of estimator of the quantiles for each estimation method are derived to find the confidence limits for a given return period. Finally, the log-Gumbel model is applied to actual flood data to estimate the parameters, quantiles and confidence limits.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.312-312
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• 2018

우리나라의 기후 지형적 특성에 따라 연강수량의 50% 이상이 여름철에 내리며 이러한 짧은 기간에 집중적으로 내리는 강수패턴 조건하에서 수공구조물 설계시 대부분 극치빈도분석을 활용한다. 우리나라의 경우 단일 Gumbel 분포를 활용한 극치빈도분석을 많이 이용한다. 하지만, 최근 이상기후로 인하여 전세계적으로 강수패턴의 특징이 급격히 변하고 있으며, 우리나라의 강수패턴 또한 바뀌어가고 있다. 연강수량의 대부분은 태풍과 장마로 인한 강수량으로 이루어져 있고, 일반적으로 두 개의 모집단으로 이루어진 형태를 보인다. 앞선 연구에서 두 개 이상의 첨두를 가지는 형태의 연최대강수량 자료에 대해 8개의 지속시간별(1, 2, 3, 6, 9, 12, 18, 24hr)로 Bayesian 기법의 단일 Gumbel 분포형과 혼합 Gumbel분포형 기반의 극치빈도분석 결과를 비교하였고, 혼합 Gumbel 분포형이 이중첨두 부분의 거동을 효과적으로 모의하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이상기후로 인한 강수량의 특징의 급격한 변화에 일정한 패턴이 있음을 가정하고 이중첨두의 연 최대일강수량 자료에 대해 혼합 Gumbel 분포형 기반 비정상성 빈도분석을 실시하였다. 정상성 빈도분석과의 비교를 위해 확률분포의 매개변수 산정시 우도함수를 Bayesian 기법을 통해 산정하여 각 분포형의 Bayesian information criterion(BIC) 값을 비교하였다. 비정상성일 경우의 BIC 값이 정상성일 경우 보다 작게 산정되었고, 강수패턴이 경향성을 가지는 것으로 판단할 수 있었다. 비정상성 혼합 Gumbel 분포형 모델은 최근 급격한 강수패턴의 변화에 대한 대응책으로서 활용성이 높을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.5
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• pp.365-374
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• 2009

Probability plotting positions are used for the graphical display of annual maximum rainfall or flood series and the estimation of exceedance probability of those values. In addition, plotting positions allow a visual examination of the fitness of probability distribution provided by frequency analysis for a given data. Therefore, the graphical approach using plotting position has been applied to many fields of hydrology and water resources planning. In this study, the plotting position formula for the Gumbel distribution is derived by using the order statistics and the probability weight moment of the Gumbel distribution for various sample sizes. And then, the parameters of plotting position formula for the Gumbel distribution are estimated by using genetic algorithm. The appropriate plotting position formulas for the Gumbel distribution are examined by the comparison of root mean square errors and biases between theoretical reduced Gumbel variates and those calculated from derived and existing plotting position formulas. As the results, Gringorten's plotting position formula has the smaller root mean square errors and biases than any other formulas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.41-41
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• 2016

최근 다변량 확률모형을 이용한 빈도해석이 수문자료 등에 적용되면서 다양하게 연구되고 있으며 다변량 확률모형 중 copula 모형은 주변분포형에 대한 제약이 없어 여러 분야에 걸쳐 활발히 연구되고 있다. 강우자료는 기존 일변량 빈도해석을 수행하기 위하여 사용하던 block maxima 방법 대신 최소무강우시간(inter event time)을 통하여 강우사상을 추출하여 표본으로 사용한다. 또한 기후변화로 인한 강우량의 변화등에 대응하기 위하여 비정상성 Generalized Extreme Value(GEV)와 Gumbel 등의 확률분포형에 대한 연구도 많은 부분 이루어져 있다. 본 연구에서는, Archimedean copula 모형을 이용하여 이변량 확률모형을 구축하면서 여기에 사용되는 주변분포형에 정상성/비정상성 분포형을 적용하였다. 모형의 매개변수는 inference function for margin 방법을 이용하였으며 주변분포형으로는 정상성/비정상성 GEV, Gumbel 모형을 적용하였다. 결과로 정상성/비정상성 경향을 나타내는 지점을 구분하고 각 지점에 대한 정상성/비정상성 주변분포형을 적용한 이변량 확률분포형을 구하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.130-141
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• 2004

For a coastal or harbor structure design, one of the most important environmental factors is the appropriate design wave condition. Especially, the information of deepwater wave height distribution is essential for reliability design. In this paper, a set of deep water wave data obtained from KORDI(2003) were analyzed for extreme wave heights. These wave data at 67 stations off the Korean coast from 1979 to 1998 were arranged in the 16 directions. The probability distributions considered in this research were the Weibull, the Gumbel, the Log-pearson Type-III, and Lognormal distribution. For each of these distributions, three parameter estimation methods, i.e. the method of moments, maximum likelihood and probability weighted moments, were applied. Chi-square and Kolmogorov-Smirnov goodness-of-fit tests were performed, and the assumed distribution was accepted at the confidence level 95%. Gumbel distribution which best fits to the 67 station was selected as the most probable parent distribution, and optimally estimated parameters and 50 year design wave heights were presented.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.327-331
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• 2012

본 연구에서는 실무에서 적용하고 있는 매개변수 산정방법인 L-moment 방법과 자료계열의 이상치를 고려하여 수정 제시된 TL-moment 방법을 비교 분석하여 빈도해석을 수행하는 경우, 보다 효율적인 매개 변수 산정방법으로 수공구조물 설계 및 재난방재계획에 합리적인 기준을 제시하고자 하였다. 산정방법의 비교를 위하여 서울특별시를 대상으로 강우자료를 수집하였으며, 국내 강우에 적합한 확률분포형으로 선정되어 있는 Gumbel 분포형에 적용하여 모멘트와 확률강우량을 산정하였다. 또한, 산정된 모멘트와 지속기간 25개, 재현기간 8개년의 확률강우량을 비교하여 타당성을 검토하였다. 본 연구의 수행으로 TL-moment 방법에 의한 모멘트의 변동폭이 L-moment 방법 보다 작게 산정되었으며, 산정된 확률강우량의 비교에서 이 상치의 보정이 확인되었다.