In this study, real-time forecasting model(Neural Dam Inflow Forecasting Model; NDIFM) based on neural network to predict the dam inflow which is occurred by flood runoff is developed and applied to check its availability for the operation of multi-purpose reservoir Developed model Is applied to predict the flood Inflow on dam Nam-Gang in Nak-dong river basin where the rate of flood control dependent on reservoir operation is high. The input data for this model are average rainfall data composed of mean areal rainfall of upstream basin from dam location, observed inflow data, and predicted inflow data. As a result of the simulation for flood inflow forecasting, it is found that NDIFM-I is the best predictive model for real-time operation. In addition, the results of forecasting used on NDIFM-II and NDIFM-III are not bad and these models showed wide range of applicability for real-time forecasting. Consequently, if the quality of observed hydrological data is improved, it is expected that the neural network model which is black-box model can be utilized for real-time flood forecasting rather than conceptual models of which physical parameter is complex.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.2
no.4
s.7
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pp.123-129
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2002
In this study the results of Chungju reservoir inflow forecasting using 3 layered neural network model were analyzed in order to investigate the characteristics of neural network model for reservoir inflow forecasting. The proper neuron numbers of input and hidden layer were proposed after examining the variations of forecasted values according to neuron number and training epoch changes, and the probability of underestimation was judged by deliberating the variation characteristics of forecasting according to the differences between training and forecasting peak inflow magnitudes. In addition, necessary minimum training data size for precise forecasting was proposed. As a result, We confirmed the probability that excessive neuron number and training epoch cause over-fitting and judged that applying $8{\sim}10$ neurons, $1500{\sim}3000$ training epochs might be suitable in the case of Chungju reservoir inflow forecasting. When the peak inflow of training data set was larger than the forecasted one, it was confirmed that the forecasted values could be underestimated. And when the comparative short period training data was applied to neural networks, relatively inaccurate forecasting outputs were resulted and applying more than 600 training data was recommended for more precise forecasting in Chungju reservoir.
Reliable long-term streamflow forecasting is invaluable for water resource planning and management which allocates water supply according to the demand of water users. Forecasting of seasonal inflow to Andong dam is performed and assessed using statistical methods based on hydrometeorological data. Predictors which is used to forecast seasonal inflow to Andong dam are selected from southern oscillation index, sea surface temperature, and 500 hPa geopotential height data in northern hemisphere. Predictors are selected by the following procedure. Primary predictors sets are obtained, and then final predictors are determined from the sets. The primary predictor sets for each season are identified using cross correlation and mutual information. The final predictors are identified using partial cross correlation and partial mutual information. In each season, there are three selected predictors. The values are determined using bootstrapping technique considering a specific significance level for predictor selection. Seasonal inflow forecasting is performed by multiple linear regression analysis using the selected predictors for each season, and the results of forecast using cross validation are assessed. Multiple linear regression analysis is performed using SAS. The results of multiple linear regression analysis are assessed by mean squared error and mean absolute error. And contingency table is established and assessed by Heidke skill score. The assessment reveals that the forecasts by multiple linear regression analysis are better than the reference forecasts.
The dam reservoir inflow prediction is utilized to ensure for water supply and prevent future droughts. In this study, we predicted the dam reservoir inflow and analyzed how seasonal weather forecasting affected the accuracy of the inflow for even multi-purpose dams. The hindcast and forecast of GloSea5 from KMA were used as input for rainfall-runoff models. TANK, ABCD, K-DRUM and PRMS models which have individual characteristics were applied to simulate inflow prediction. The dam reservoir inflow prediction was assessed for the periods of 1996~2009 and 2015~2016 for the hindcast and forecast respectively. The results of assessment showed that the inflow prediction was underestimated by comparing with the observed inflow. If rainfall-runoff models were calibrated appropriately, the characteristics of the models were not vital for accuracy of the inflow prediction. However the accuracy of seasonal weather forecasting, especially precipitation data is highly connected to the accuracy of the dam inflow prediction. It is recommended to consider underestimation of the inflow prediction when it is used for operations. Futhermore, for accuracy enhancement of the predicted dam inflow, it is more effective to focus on improving a seasonal weather forecasting rather than a rainfall-runoff model.
Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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1999.10c
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pp.512-518
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1999
Recently rainfall and water evel are monitored via on -line system in real-time bases. We applied the on-line system to get the rainfall and waterlevel data for the development of the real-time flood forecasting model based on SCS method in hourly bases. Main parameters for the model calibration are concentration time of flood and soil moisture condition in the watershed. Other parameters of the model are based on SCS TR-%% and DAWAST model. Simplex method is used for promoting the accuracy of parameter estimation. The basic concept of the model is minimizing the error range between forcasted flood inflow and actual flood inflow, and accurately forecasting the flood discharge some hours in advance depending on the concentration time. The flood forecasting model developed was applied to the Yedang and Topjung reservoir.
Han, Heechan;Choi, Changhyun;Jung, Jaewon;Kim, Hung Soo
Journal of Korea Water Resources Association
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v.54
no.3
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pp.157-166
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2021
Forecasting dam inflow based on high reliability is required for efficient dam operation. In this study, deep learning technique, which is one of the data-driven methods and has been used in many fields of research, was manipulated to predict the dam inflow. The Long Short-Term Memory deep learning with Sequence-to-Sequence model (LSTM-s2s), which provides high performance in predicting time-series data, was applied for forecasting inflow of Soyang River dam. Various statistical metrics or evaluation indicators, including correlation coefficient (CC), Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), percent bias (PBIAS), and error in peak value (PE), were used to evaluate the predictive performance of the model. The result of this study presented that the LSTM-s2s model showed high accuracy in the prediction of dam inflow and also provided good performance for runoff event based runoff prediction. It was found that the deep learning based approach could be used for efficient dam operation for water resource management during wet and dry seasons.
Reliable long-term streamflow forecasting is invaluable for water resource planning and management which allocates water supply according to the demand of water users. It is necessary to get probabilistic forecasts to establish risk-based reservoir operation policies. Probabilistic forecasts may be useful for the users who assess and manage risks according to decision-making responding forecasting results. Probabilistic forecasting of seasonal inflow to Andong dam is performed and assessed using selected predictors from sea surface temperature and 500 hPa geopotential height data. Categorical probability forecast by Piechota's method and logistic regression analysis, and probability forecast by conditional probability density function are used to forecast seasonal inflow. Kernel density function is used in categorical probability forecast by Piechota's method and probability forecast by conditional probability density function. The results of categorical probability forecasts are assessed by Brier skill score. The assessment reveals that the categorical probability forecasts are better than the reference forecasts. The results of forecasts using conditional probability density function are assessed by qualitative approach and transformed categorical probability forecasts. The assessment of the forecasts which are transformed to categorical probability forecasts shows that the results of the forecasts by conditional probability density function are much better than those of the forecasts by Piechota's method and logistic regression analysis except for winter season data.
Kim, Taereem;Joo, Kyungwon;Cho, Wanhee;Heo, Jun-Haeng
Journal of Wetlands Research
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v.21
no.spc
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pp.61-68
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2019
Recently, climate indices represented by quantifying atmospheric-ocean circulation patterns have been widely used to predict hydrologic variables for considering long-term climate variability. Hydrologic forecasting models based on artificial neural networks have been developed to provide accurate and stable forecasting performance. Forecasts of hydrologic variables considering climate variability can be effectively used for long-term management of water resources and environmental preservation. Therefore, identifying significant indicators for hydrologic variables and applying forecasting models still remains as a challenge. In this study, we selected representative climate indices that have significant relationships with dam inflow time series in the Han-River basin, South Korea for applying the dam inflow forecasting model. For this purpose, the ensemble empirical mode decomposition(EEMD) method was used to identify a significance between dam inflow and climate indices and an artificial neural network(ANN) ensemble model was applied to overcome the limitation of a single ANN model. As a result, the forecasting performances showed that the mean correlation coefficient of the five dams in the training period is 0.88, and the test period is 0.68. It can be expected to come out various applications using the relationship between hydrologic variables and climate variability in South Korea.
Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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2000.10a
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pp.390-396
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2000
The basic concept of the model is minimizing the error range between forecasted flood inflow and actual flood inflow, and accurately forecasting the flood discharge some hours in advance depending on the concentration time(Tc) and soil moisture retention storage(Sa). Simplex method that is a multi-level optimization technique was used to search for the determination of the best parameters of RETFLO (REal-Time FLOod forecasting)model. The flood forecasting model developed was applied to several strom events of Yedang reservoir during past 10 years. Model perfomance was very good with relative errors of 10% for comparison of total runoff volume and with one hour delayed peak time.
The purpose of this study is to test the applicability of neuro-fuzzy system for monthly dam inflow forecasts by using weather forecasting information. The neuro-fuzzy algorithm adopted in this study is the ANFIS(Adaptive neuro-fuzzy Inference System) in which neural network theory is combined with fuzzy theory. The ANFIS model can experience the difficulties in selection of a control rule by a space partition because the number of control value increases rapidly as the number of fuzzy variable increases. In an effort to overcome this drawback, this study used the subtractive clustering which is one of fuzzy clustering methods. Also, this study proposed a method for converting qualitative weather forecasting information to quantitative one. ANFIS for monthly dam inflow forecasts was tested in cases of with or without weather forecasting information. It can be seen that the model performances obtained from the use of past observed data and future weather forecasting information are much better than those from past observed data only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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