• 한국농공학회지
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• 제32권E호
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• pp.33-46
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• 1990

Abstract Over 700/0 of the rural land area in Korea is mountainous and small watersheds provide most of the water resources for agricutural use. To provide an appropriate tool for the agricultural water resource development project, SNUA2, a mathematical model for simulating the physical processes governing the precipitation-runoff relationships and predicting the storm and long-term runoff quantities from the small mountainous watersheds was developed. The hydrological characteristics of small mountainous watersheds were reviewed to select appropriate theories for the simulation of the runoff processes, and a deterministic and distributed model was developed. In this, subsurface flows are routed by solving Richard's two dimensional equation, the dynamics of soil moisture contents are simulated by the consideration of phenological factors of canopy plants and surface flows are routed by solving the kinematic wave theory by numerical analysis. As a result of an application test of the model to the Sanglim watershed, peak flow rates of storm runoff were over-estimated by up to 184.2%. The occurence time of peak flow and total runoff volume of storm runoffs simulated were consistent with observed values and the annual runoff volumes were simulated in the error range of less than 5.8%.

• 한국지형학회지
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• 제15권2호
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• pp.37-53
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• 2008

본 연구는 장기적인 기상 자료(meterological data)와 하천 유출량 자료(stream run off data)의 획득이 가능한 충청도 병천천 유역에 대해 BROOK90 4.4e 물리 결정 물 수지 모델(physical deterministic water balance model)을 사용하여 '병천천 유역의 물 수지 모델'을 수립한 것이다. 모델 조작 매개변수(model fitting parameter)를 교정(calibration)한 비준 모델(validation model)을 가지고 기상 자료(meterological data)가 있지만 하천 유출량 자료(stream runoff data)는 없는 시기에 대한 장기적인 물 수지를 수립하였다. 연구의 결과는 a priori 모의 단계에서 실측 하천 유출량(measured stream runoff data)과 모의 하천 유출량(simulated stream runoff data)이 유사하게 나옴으로써 물 수지 모의 실험(experiment for water balance modeling)이라는 연구 성격으로서 목표하는 첫 번째 기대 수준에 도달하고 있다. 모델 조작 매개변수(model fitting parameter)를 확정하고 수행한 비준 모의(validated simulation)를 통해 과거 9년(1998년 ~ 2006년)의 물 수지가 복원되었다. 이 유역의 지형(geomophology), 식생(vegetation), 토양(soil), 토지이용(land use) 상황이 변하지 않는다면 기상자료(meterological data)만 가지고서 언제나 하천 유출량(stream runoff amount), 토양수량(siol water amount) 그리고 증발산량(evapotranspiration) 등 다양한 수문기후 자료를 생산할 수 있다. 이 연구는 현재 한국의 물 수지(water balance) 수립은 물론이고 과거의 물 수지 복원(water balance reconstruction) 분야에 또 하나 새로운 지평을 열었다. 이러한 연구 결과는 한반도에서의 기후(climate)와 식생(vegetation)의 변화에 따른 미래 물 수지(water balance) 예측 분야에서도 널리 활용할 수 있을 것이다.

• 한국농공학회지
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• 제34권1호
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• pp.100-106
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• 1992

The objective of this study is to develop a real-time runoff forecasting model considering stochastic component. The model is composed of deterministic and stochastic components. Simplified tank model was selected as a deterministic runoff forecasting model. The time series of estimation residual resulting from the tank model simulation was analyzed and was best suited to the second-order autoregressive model. ARTANK model which combined the tank model with the autoregressive process was developed. And it was applied to a BANWEOL basin for validation. The simulation results showed a good agreement with the observed field data.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.331-344
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• 2002

본 연구의 목적은 홍수유출해석을 위한 확정론적 유출모형의 개발에 있으며, 유출과정은 비 선형으로 취급하여 단순화시킨 개념적 모형을 유역유출모형으로 제시하였다. 개념적 모형의 구조는 지표유출을 일으키는 지표면과 지표하유출을 일으키는 토양층으로 구분하고 이들 각 구조를 지표와 지표하로 나누어 유출과정을 개념화하였으며, 지표흐름의 지체효과는 부탱크를 도입하여 나타내었다. 지표하 구조에서 중간 및 지표하 흐름의 성분들은 수치 filter를 이용하여 분리하였다. 유출계수 $\alpha$$_2$는 선행강우지수의 함수로 표현하였으며, 지표흐름에 관계되는 매개변수인 유출계수($\alpha$$_1$, $\alpha$$_{11}$)는 민감도를 분석하여 결정하였다. 본 연구에서 개념적 모형의 알고리즘은 효용도를 기준으로 자동 추출되게 하였으며, 개념적 모형에서 시뮬레이션시킨 결과는 실측 홍수수문곡선에 매우 접근하고 있음은 확인할 수 있었다.

• 한국농공학회지
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• 제32권4호
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• pp.89-98
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• 1990

The objectives of this study are to develop a deterministic, distributed, and event - oriented hydrologic watershed model and to test the applicabilities of the model to small watersheds. The resulting model SRAFEM, Storm Runoff Analysis by Finite Element Method, is capable of simulating storm runoff from small watersheds using two - dimensional overland flow and one - dimensional channel flow components by. kinematic approximations and finite element method. Two small watersheds were selected and the applicability of the model was tested. The test results showed that the mean simulation errors for runoff volume and peak flow were 13.9% and 19.1 % for Yeonwha watershed. They were 42.8% and 8.0% for Banweol watershed, respectively.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2215-2219
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• 2009

For model calibration in rainfall-runoff modeling, streamflow data at a specific outlet is obviously required but is not sufficient to identify parameters of a model since numerous parameter combinations can result in very similar model performance measures (i.e. objective functions) and indistinguishable simulated hydrographs. This phenomenon has been called 'equifinality' due to inherent parameter uncertainty involved in rainfall-runoff modeling. This study aims to investigate catchment responses in time and space to various uncertain parameter sets in distributed rainfall-runoff modeling. Seven plausible (or behavioral) parameter sets, which guarantee identically-good model performances, were sampled using deterministic and stochastic optimization methods entitled SCE and SCEM, respectively. Then, we applied them to a computational tracer method linked with a distributed rainfall-runoff model in order to trace and visualize potential origins of streamflow at a catchment outlet. The results showed that all hydrograph simulations based on the plausible parameter sets were performed equally well while internal catchment responses to them showed totally different aspects; different parameter values led to different distributions with respect to the streamflow origins in space and time despite identical simulated hydrographs. Additional information provided by the computational tracer method may be utilized as a complementary constraint for filtering out non-physical parameter set(s) (or reducing parameter uncertainty) in distributed rainfall-runoff modeling.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.711-713
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• 2005

• 한국농공학회지
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• 제29권2호
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• pp.53-63
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• 1987

Due to their wide range of application, deterministic comprehensive hydrologic models using digital computers have been developed in all countries of the world and researches are being undertaken for their appropriate applications. The aim of this study has been to demonstrate the practical implementation of a physically based distributed hydrologic model, the USDAHL-74 model and to investigate its ability to simulate the long term estimate of water balance quantities in a Korean mountainous watershed. Application of the model to Dochuk watershed indicates the following results. 1.Since the USDAHL-74 model includes all the major components of the hydrologic cycle in agricultural watersheds, thus is comprehnsive, the model seems to have a wide range of application from the fact that simulation results obtained are not only runoff volumes m various time units but their spatial variation as well as even soil moisture within the watershed. 2.An approximate calibration to determine the parameter values in the model using various data obtained from D0chuk shed shows that the simulation error of yearly runoff volume is only 0.6 % and a correlation coefficient between observed daily runoff volume and simulated one is 0.91 in all calibrated period.3.As a verification test of the model, runoff volumes are simulated using 1986 year data without changing the parameter values determined by 1985 year data. The tests show that the USDAHL-74 model is a flexible tool and that realistic production to simulate the long term estimate of runoff in Korean mountainous watershed could be obtained using only a short period of calibration.4. Despite of the encouraging results, there still remain minor problems concerning the practical application of the model to improve the result of simulations. Some of these are the small descrepancies between observed and simulated daily runoff volume appeared in the vicinity of peaks and the recession of1 the daily hydrographs and the model performance for the frozen ground and melting process in the model. 5. Alough the use of parameter with physical significance and the ability to improve calibrations on the basis of physical reasoning represents advantages in the simulation for ungaged watersheds, further researches are needed to use the USDAHL-74 mode to simulate runoff in ungaged watersheds.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권11호
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• pp.1123-1133
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• 2008

유역의 강우-유출 현상을 분포형으로 모의하기 위해서는 삼각형 혹은 사각형 요소로 유역을 모형화하고 각 요소에서의 수문성분의 변화를 해석하여야 한다. 본 연구는 사각형 요소인 격자로 모형화된 유역에서의 강우-유출 현상을 1차원 운동파 방정식을 이용하여 모의할 때 각 격자에서 발생된 흐름의 추적을 위한 격자 네트워크 해석에 대해 수행하였다. 격자의 흐름방향은 D8-method(deterministic eight-neighbors method)에 의해 결정된 단방향 흐름정보를 이용하였고, 각 격자별 흐름방향과 흐름누적수 정보를 이용하여 해당 격자의 계산 순서를 결정하게 된다. 또한 1차원 운동파 방정식을 유한체적법으로 해석할 때 격자간의 흐름방향 형태에 따른 해석방법을 제시하고, 이를 격자별 유출량 계산에 적용하였다. 본 연구에서 제시된 격자 네트워크 해석법은 물리적 기반의 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)에 적용하였으며, 단순화된 가상의 유역에 대한 모의결과를 $Vflo^{TM}$ 모형의 모의결과와 비교함으로써 타당성을 검토하였다. 또한 한강 수계의 중랑천 유역의 적용을 통해 실유역에 대한 적용성을 검토하였다. 중랑천 유역의 적용결과 모의된 유출 수문곡선은 관측 수문곡선을 잘 재현하였으며, 이에 따라 격자 네트워크 해석 과정의 실유역 적용이 타당한 것으로 나타났다.

• 한국지리정보학회지
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• 제11권3호
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• pp.151-165
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• 2008

지형경사와 사면방향은 BROOK90 Model과 같은 물리 결정 물수지 모델에서 증발산과 융설, 순복사 등을 계산하기 위해서 사용하는 중요한 매개변수가 된다. 본 연구에서는 수치표고모형(DEM)을 제작하고, DEM의 해상도가 달라짐에 따라서 유역 평균 지형경사와 유역 평균 사면방향이 어떻게 달라지는지, 그리고 이 차이는 물리 결정 일괄 매개변수 물수지 모델인 BROOK90의 물수지 모의 결과에 어떤 영향을 미치는지를 평가하였다. 충청도 병천천 유역을 대상으로, DEM은 1:25,000 수치지형도를 이용하여 TIN과 Topo To Raster 방법으로 제작하였다. 각각의 방법으로 10m~100m 해상도의 DEM을 10m 간격으로 10개씩 총 20개의 DEM을 제작하였다. DEM의 해상도가 높아지면 병천천 유역의 평균 지형경사가 커져서 이는 병천천 유역의 증산량을 증가시키고 하천유출량을 감소시켰다. 이것은 평지보다 경사지가 직달복사량을 많이 받는 물리적 특성이 모델에 반영되어 있기 때문이다. 한편, DEM의 해상도가 낮아지면 병천천 유역에서는 평균 사면방향이 남동방향에서 남향으로 이동하는 경향이 있었다. 이에 따라 증발산량이 증가하고 하천유출량은 감소하는 것으로 나타났다.