• Title/Summary/Keyword: Horton 지수

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Analysis of Variance for Horton Index Using a Stochastic Soil Water Balance Model (추계학적 토양수분수지 모형을 이용한 Horton 지수 변동성 분석)

  • Park, Myung Woo;Kim, Sang Dan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.474-474
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    • 2015
  • Horton 지수는 유역에 대한 수문순환의 특성을 정량화하는 지수로서 유역의 습윤량과 기화량의 비로 산출된다. 습윤량과 기화량은 토양 수분과 밀접한 관계를 가지므로 추계학적 거동에 따른 토양수분의 동역학모형을 파악하여 Horton 지수를 산출할 수 있다. 본 연구에서는 추계학적인 토양수분수지 모형을 이용하여 서울, 부산, 대구, 제주 지역을 대상으로 30년간 일 기상자료(강우량, 일 평균기온, 풍속, 상대습도, 일조시간)을 이용하여 Horton 지수를 각각 산출하였으며 Horton 지수에 대한 변동성 분석을 실시하였다. 분석 결과, 모든 대상 유역에서 기후의 계절성에 의하여 Horton 지수가 작아짐을 확인할 수 있었다. 하지만 습윤한 기후를 가진 서울과 건조한 기후를 가진 대구에서는 각각 연 강우량이 많거나 연 강우량이 적은 해에 Horton 지수에 미치는 기후의 계절성의 영향력이 줄어듦을 살펴볼 수 있었다.

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Revisiting Horton Index Using a Conceptual Soil Water Balance Model (개념적인 토양수분수지 모형을 이용한 Horton 지수의 재논의)

  • Choi, Daegyu;Kim, Sangdan
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.30 no.5B
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    • pp.471-477
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    • 2010
  • In this study, the variability of the Horton index which is ratio of vaporization and wetting water is investigated using a conceptual soil water balance model. From the proposed model, the steady-state soil water probabilistic density function is derived through meteorological and watershed characteristics and then the sensitivity of Horton index to the precipitation occurrence rate and the mean of wet day precipitation is examined. As a result, the inter-annual variability of the Horton index is lower than that of precipitation and they showed the strong negative correlation. It is also shown that although precipitation is not varied, the Horton index can be varied due to the fluctuation of the precipitation occurrence rate and the mean of wet day precipitation. In addition, it is presented that there is a non-linear relationship which has a critical point switching proportional or inverse relationship between the Horton index and two main characteristics of precipitation process.

Effect of Climate and Landscape Characteristics on Hydrologic Partitioning and Vegetation Response (기후와 지형 특성이 수문분할과 식생반응에 미치는 영향)

  • Park, Yoonkyung;Choi, Minha;Ahn, Jaehyun;Kim, Sangdan
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.46 no.7
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    • pp.735-744
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    • 2013
  • The effect of climate and landscape characteristics on hydrologic partitioning and vegetation response is analyzed in this study. After quantifying hydrologic partitioning using the Horton index, the relation between regional climate characteristics and the Horton index is investigated. In addition, using the comparison between the predictability of the Horton index with only regional climate characteristics and the predictability of the Horton index with landscape characteristics as well as regional climate characteristics, the relative contribution of landscape characteristics on hydrologic partitioning is analyzed. Finally, investigating the predictability of the aridity index and Horton index on the normalized difference vegetation index, the effect of climate and landscape characteristics on vegetation response is estimated.

An Offer of a Procedure Calculating Hourly Rainfall Excess by Use of Horton Infiltration Model in a Basin (유역 단위 Horton 침투모형을 적용한 시간단위 초과우량 산출 절차 제시)

  • Yoo, Ju-Hwan
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.43 no.6
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    • pp.533-541
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    • 2010
  • It is basic for a flood prediction to calculate direct runoff from rainfall in a basin by the rainfall-runoff model. The direct runoff is calculated from rainfall excess or effective rainfall based on a rainfall-runoff model. The total rainfall minus rainfall loss equals rainfall excess with time. This loss can be treated equal to an infiltration loss under the assumption that the infiltration is a major one among the losses in the rainfall-runoff model. Practically obtaining the infiltration loss $\Phi$ index method, W index method or modified ones of these have been used. In this study it is assumed the loss of rainfall in a basin be a well-known Horton infiltration mechanism. And in case that the parameter set is given in the Horton infiltration model a procedure and assumption for calculating hourly infiltration loss and rainfall excess are offered and the results of its application are compared with those of $\Phi$ index method. By this study it is well shown the value of Horton infiltration function is exponentially decay with time as the Horton infiltration mechanism.

Variability of Hydrologic Partitioning revisiting Horton Index (Horton 지수의 재논의를 통한 수문분할의 변동성)

  • Choi, Dae-Gyu;Choi, Min-Ha;Ahn, Jae-Hyeon;Park, Moo-Jong;Kim, Sang-Dan
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.13 no.1
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    • pp.35-44
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    • 2011
  • In order to explore vegetation adaptation to climate variability and the impacts on water balance dynamics, the inter-regional and the inter-annual variability of both water availability and vegetation productivity are investigated. The Horton index, which is the ratio between actual evapotranspiration and catchment wetting as a measure of vegetation water use at catchment-scale, is revisited to quantify the effects of growing-season water availability on hydrologic partitioning at catchment scale. It is shown that the estimated Horton index is relatively constant irrespective of inter-annual climate variability. In addition, the Horton index is compared with catchment-scale vegetation rain use efficiency. The results show that there is an interesting pattern in the response of vegetation water use to water availability. When water becomes the limiting factor for vegetation productivity, the catchment-scale vegetation rain use efficiency converges to a common maximum value in agreement with earlier findings at the ecosystem level.

Analysis of Watershed Hydrologic Responses using Hydrologic Index (수문지수를 이용한 유역의 수문반응 분석)

  • Park, Yoonkyung;Kim, Sangdan
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.34 no.3
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    • pp.785-794
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    • 2014
  • Hydrologic responses in watershed are determined by complex interactions among climate, land use, soil and vegetation. In order to effectively investigate hydrologic response in watershed, one needs to analyze the characteristics of climate as well as other factors. In this study, the relative contribution of climate factors and watershed characteristics on hydrologic response is investigated by using hydrologic indexes such as the aridity index and the Horton index. From preliminary analysis, it is shown that the Horton index is proper in terms of classifying hydrologic responses in main natural watersheds of south Korea. While climate and watershed characteristics both contributes to hydrologic responses, the degree contributed from each factor is changed depending on annual climatic humid conditions. In dry conditions, the climate factor is the predominant influence on hydrologic responses. However, in wet conditions, the contribution of watershed characteristics on hydrologic responses is relatively increased.

Optimal Determination of the Parameters Representative of a Basin in the Horton's Infiltration Model (유역을 대표하는 Horton 침투 모형내 매개변수의 최적 결정)

  • Yoo, Ju-Hwan
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.39 no.11 s.172
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    • pp.977-984
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    • 2006
  • The parameters in the Horton's model which has well known as typical infiltration model were determined by the use of the optimization technique. It was assumed the initial infiltration capacity in this model was related to the antecedent precipitation per 10 days with linear combination. And both the parameters of the ultimate infiltration capacity and the decay factor were determined uniquely on a basin. Thus the optimal model's parameters representative to a basin were obtained and the Horton's infiltration equations by rainstorm events were determined. The data of ten rainstorm events for this study were observed at the Jeonjeokbigyo station located at the Selmacheon experimental basin that was $8.5km^2$ wide in the Imjin river.

유역의 하천형태학적 특성인자와 빈도유량 및 수리기하간의 상관성 - 금강수계를 중심으로 -

  • Gang, Gwan-Won;Yun, Yong-Nam;An, Sang-Jin
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 1980.08a
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    • pp.51-52
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    • 1980
  • 하천형태학적 특성은 유역의 수문학적 특성 및 수리학적 특성과 밀접한 관계를 가진다. 본 논문은 하천형태학적 특성과 빈도유량 및 하도의 수리기하학적 특성간의 상관성을 금강수계를 대상으로 분석하였으며 이들 연구의 목적은 미계측지점에 대한 이수계획을 수립하는데 필요한 자료를 제공하는데 있다. 금강수계의 하천형태학적 특성분석은 Horton의 하천차수개념을 이용하여 하천지형의 3대 법칙에 의하여 분석하였으며 분석결과는 Horton의 법칙과 잘 일치하였다. 또한 유역특성과 수로특성간의 상관분석인 하천연장-유역면적관계와 상대고도-상대고도관계분석에서도 밀접한 상관성을 보여 주었다. 금강수계내의 5개수위표 지점에서 생기빈도 0.1~0.9의 유량자료를 사용하여 얻는 각 지점의 유량빈도곡선은 대체로 지수함수관계로 표시할 수 있었다. 하천형태학적 특성을 연속적으로 표시하기 위하여 비례하천차수를 도입하였으며 이를 이용하여 유량 = 생기빈도 - 비례하천차수간의 관계에 대한 수학적 모형을 정립하였다. 또한 서로 다른 두 축척에 따라 하천차수는 달라지나 하천형태학적 특성에 관한 Horton의 3대법칙에는 근본적으로 영향이 없음을 알 수 있었다. 유역의 하천형태학적 특성을 매개변수로 하여 빈도유량과 수리기하학적 인자간의 관계, 유역면적과 수리기하학적 인자간의 관계 및 연평균 유출용적과 수리기하학적 인자간의 관계를 분석하여 각각에 대한 수학적 모형을 제안하였다.

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Prediction of rainfall-induced runoff considering infiltration of water in both unsaturated and saturated porous media (불포화 및 포화 투수층에서의 침투를 고려하여 강우 유출 해석)

  • Changhoon Lee;Minh Thang Tran
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.62-62
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    • 2023
  • 강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 qb 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 fo 와 장시간 후 침투율 fc 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 ri 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 qb 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 qbmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 qb 로 qbmax 와 qbmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 ri 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 ri 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |qb| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 qb 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 ri 가 클수록 침투율 qb, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

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Correlations between the Stream Morphological Characteristics and the Hydraulic Geometry Characteristics for the Basin (유역(流域)의 하천형태학적(河川形態學的) 특성(特性)과 수리기하학적(水理幾何學的) 특성(特性)과의 상관성(相關性))

  • Ahn, Sang Jin;Yoon, Yong Nam;Kang, Kwan Won
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.2 no.1
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    • pp.1-17
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    • 1982
  • The stream morphological characteristics of a river basin has a close correlation with the hydrological and hydraulic characteristics of the basin. In this study the correlations of flow duration and Hydraulic geometry with the stream morphological characteristics as well as the correlation between flow duration and hydraulic geometry were analyzed bases on the data for the Geum River basin. The purpose of this study was to provide the necessary informations for water utilization projects at ungauged locations along the river course. First of all, the stream morphological characteristics was analyzed based on the Horton's three laws on the morphology of a stream that is, the law of stream number, the law of average stream length and the law of average stream slope. As is the case for majority of the rivers it was found that the Geum River basin was well developed according to the Horton's laws. High correlations were also found between the basin characteristics and the channel characteristics. The flow duration curves obtained with the daily stream flow data of 10~90% frequency of occurences at the five stage gauging stations in the Geum River could, in general, be expressed as an exponential functional relationship. The concept of proportional stream ordering system was employed to describe continuously the longitudinal variation of the stream morphological characteristics, and the mathematical model was formulated for the discharge-frequency-proportional stream order relationship. With the morphological characteristics as a common parameter the relationships with flow duration, drainage area were established in mathematical expressions, respectively.

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