The aim of this study was to analyze the operation plan for heightened agricultural reservoir, in terms of water supply to downstream paddy fields and instreams. Operation of agricultural reservoir before the heightened reservoir project is easy to manage because of its single purpose, which is irrigation water supply. However, after proceeding the heightened project, there is needed to be set the operation rule because of its multiple purpose, which is water for irrigation and supply to the stream. In this paper, propose the method of design the criteria of supply to the stream and operation rule curve for the heightened reservoir. According to simulation results by proposed operating rule for the Gumsa reservoir, the yearly amount of water supply to the stream can be 2,588 thousand $m^3$, 3 times of the heightened space (2,588 thousand $m^3$).
For the system benefit optimization by considering risk or reliability from a multiple reservoir system using the Monte Carlo Technique, Many stochastically generated inflow series have to be used for the system analysis. In this study, the stochastically generated inflow series for the multiple reservoir system operation are preprocessed according to the considering system objectives and operating time periods. Through this procedure, several representative inflow series which have discrate probability levels and operation horizons are selected among the thousands of generated inflows. Then a deterministic optimization technique is applied to the hydropower energy estimation from the Han River Reservoir System which considers five reservoirs in this study. It took much less computational requirements than using the original Morite Carlo Technique, even though estimated result was almost similar.
Selection of the best operating rule among a set of alternatives for a multipurpose reservoir system operation requires to evaluate many minor criteria in addition to the major objectives assessed to the system. These problems are sufficiently complex and difficult that they are beyond heuristic decision rules and experiences in case several noncommensurable multiple criteria are included in the evaluation. With the assistance of multicriterion decision analysis techniques, it is possible to select the best one among various alternatives by systematically comparing and ranking the alternatives with respect to the criteria of choice. Evaluation criteria for multipurpose reservoir system operating rules were identified and defined, and the multicriterion decision analysis techniques were applied to evaluate the four existing operating rules of the Chungju multipurpose project according to the identified nine multiple criteria. The application results show that the methodology is very efficient to select the best operation alternative among a finite number of operating rules with many evaluation criteria for a large-scale reservoir system operation.
Monte Carlo 기법을 이용하여 저수지군으로부터 위험도나 신뢰도를 고려한 시스템 편익을 최적화하기 위해서는 수많은 모의발생 유입량 자료군을 이용하여야 한다. 본 연구에서는 저수지군 연계운영을 위한 모의 발생 유입량 자료를 시스템 목적함수나 운영기간들을 고려하여 전처리함으로써 수많은 모의 발생 자료군으로부터 이산화된 확율값과 운영기간을 갖는 극히 제한된 대표 유입량을 선택한다. 선택된 대표 유입량 자료를 사용하여 확정론적 최적화 기법에 의거 이산화된 위험도나 신뢰도 수준을 갖는 기대편익을 산정하게 된다. 이와 같은 기법을 5개 저수지를 고려한 한강수계 저수지 시스템으로부터 전처리 된 평가함수별 신뢰도 수준을 갖는 발전편익 산정에 적용하였으며, 적용결과 신뢰도를 고려한 기대편익은 전형적인 Monte Carlo 기법에 의한 결과와 비슷한 수중이었으나 훨씬 적은 계산만을 요구하였다.
The multi-reservoir operation problem for efficient utilization of water resources involves conflicting objectives, and the problem can be solved by varying weight coefficient on objective functions. Accordingly, decision makers need to choose appropriate weight coefficients balancing the trade-offs among multiple objectives. Although the appropriateness of the weight coefficients may depend on the total amount of water inflow, reservoir operating policy may not be changed to a certain degree for different hydrological conditions on inflow. Therefore, we propose to use fuzzy Data Envelopment Analysis (DEA) to rank the weight coefficients in consideration of the inflow variation. In this approach, we generate a set of Paretooptimal solutions by applying different weight coefficients on Coordinated Multi-reservoir Operating Model. Then, we rank the Pareto-optimal solutions or the corresponding weight coefficients by using Fuzzy DEA model. With the proposed approach, we can suggest the best weight coefficients that can produce the appropriate Pareto-optimal solution considering the uncertainty of inflow, whereas the general DEA model cannot pinpoint the best weight coefficients.
다목적 저수지의 운영을 위해서 여러 가지 대안의 운영율로부터 최상의 안을 선택할 때에는 시스템에 주어진 주요 목적에 부가하여 세부적인 평가 기준들도 고려하여야 한다. 특히 평가 단위가 서로 다른 여러개의 평가기준을 고려할 때에는 경험이나 발견법 만으로는 최상의 안을 선택하기가 어렵게 된다. 다기준 의사 분석기법을 이요하면 여러대안들을 각 평가 기준에 다라 체계적으로 비교하여 대안들의 우선 순위를 결정함으로써 최상의 운영율을 선택할 수 있다. 본 연구에서는 다목적 저수지 시스템의 운영율 평가를 위한 평가 기준을 규명하여 제시하였으며, 다기준 의사분석 기법을 이용하여 충주 다목적 저수지 시스템에 대한 4개의 운영율을 9개의 평가 기준에 따라 평가하였다. 적용 결과 대규모 다목적 저수지 시스템의 운여오가 같이 많은 평가기준을 고려하여 여러 가지 대안의 운영율을 평가할 때에는 이러한 기법이 매우 효율적임을 알 수 있다.
The analysis of large-scale water resources systems is often complicated by the presence of multiple reservoirs and diversions, the uncertainty of unregulated inflows and demands, and conflicting objectives. Reinforcement learning is presented herein as a new approach to solving the challenging problem of stochastic optimization of multi-reservoir systems. The Q-Learning method, one of the reinforcement learning algorithms, is used for generating integrated monthly operation rules for the Keum River basin in Korea. The Q-Learning model is evaluated by comparing with implicit stochastic dynamic programming and sampling stochastic dynamic programming approaches. Evaluation of the stochastic basin-wide operational models considered several options relating to the choice of hydrologic state and discount factors as well as various stochastic dynamic programming models. The performance of Q-Learning model outperforms the other models in handling of uncertainty of inflows.
본 연구에서는 농업용 둑높임저수지의 다중용수공급능력(관개 및 하천유지용수) 평가에 따른 이수운영기준곡선을 개발하였다. 20개 둑높이기 사업지구를 대상으로 특성분석에 따른 4개(웅양, 궁촌, 용암, 운암)의 대표 저수지를 선정하고, 이수운영모형을 이용한 물수지분석을 통해 하천유지용수 공급 가능량을 산정하였다. 이수운영기준은 관개기와 비관개기에 대해 방류제한수위(사업전 만수위)에서 상시만수위까지의 저수위구간을 하천유지용수공급 가능 수위로 설정하고 신뢰도, 회복도 및 취약도 지수를 이용하여 각 둑높임저수지 특성별 물공급 능력을 평가하였다. 이수운영기준 적용에 따른 둑높임저수지의 이수운영기준곡선은 과거 이수운영모의결과로부터 일별 저수위를 백분위(Percentile Rank)로 표현하였다. 각 분위별 저수위 구간을 3개의 완충구간(Buffer)으로 나누어 갈수년(5~25%), 평수년(25~75%) 및 풍수년(75~95%)에 해당하는 저수지 운영이 가능하도록 하였다.
본 연구의 목적은 금강수계의 가장 효율적인 가중치를 찾을 수 있는 절차를 제시하는 것이다. 일반적으로 다목적 최적화 모형의 결과는 목적함수에 부여된 가중치에 크게 좌우되는 경향이 있다. 특히 다목적 저수지 운영 문제의 경우는 어떤 유입량 시나리오가 적용되느냐에 따라 그에 적합한 가중치가 크게 달라질 수 있다. 따라서 유입량의 변동성을 감안해서 저수지 운영자에게 적합한 초기 가중치를 적용하는 것은 매우 큰 의미가 있다. 이에 본 연구는 유입량의 불확실성을 감안하여 적절한 가중치군을 도출할 수 있는 절차를 제안한다. 제안한 절차에서는 다중목적 최적화모형(GA-CoMOM)을 통해 파레토 집합에 대응되는 가중치군을 도출하고, DEA-윈도우분석(DEA-window analysis)과 교차효율성 분석(cross-efficiency analysis)을 사용하여 후보 가중치에 대한 순위를 산정하고, 이 결과를 분석해서 적합한 가중치를 선정한다. 이 절차를 금강 수계 저수지군 연계 운영 문제에 적용한 결과 유입량의 불확실성을 감안해서 가중치를 설정할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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