• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-12
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• 2022

수문모형의 최적 매개변수를 추정하기 위해서 자동최적화기법이 자주 이용되며, 이러한 최적화기법은 관측값과 모의값의 오차를 최소로 하기 위해 목적함수를 필요로 한다. 다만, 다양한 목적함수 선택에 따라 각기 다른 수문응답 결과를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 국내·외에서 사용되는 다양한 목적함수를 활용하여 단기 강우-유출 수문모형의 매개변수를 추정하고, 목적함수에 따른 수문곡선의 재현성을 평가하고, 적정 목적함수를 제시하고자 하였다. 강우-유출 모형으로는 현행 홍수예보에서 유역 유출모의에 활용되고 있는 집중형 수문모형인 저류함수모형을 선택하였으며, 모형의 5개 매개변수에 대해서 전역최적화기법인 SCE-UA를 적용하여 모형의 최적매개변수를 추정하였다. 목적함수별 수문곡선의 재현성 평가를 위해 용담댐 상류유역인 천천유역을 대상으로 9개의 강우사상을 추출하였으며, 7개의 목적함수를 선택하여 개별 강우사상별로 저류함수모형의 매개변수를 추정하고, 이를 활용한 모의 수문곡선의 재현성을 비교·분석하였다. 분석결과, 목적함수에 오차제곱을 포함하고 있는 RMSE, NSE, RSR이 Event 7을 제외한 모든 강우사상에 대해 가장 높은 정확도를 나타냈으며, 관측유량과 모의유량의 오차만을 반영한 ABIAS의 경우, 정확도가 가장 낮은 것으로 분석되었다. 또한, 관측유량 대비 오차 항을 포함하고 있는 PBIAS 및 VE의 경우 역시, 상기 3개(RMSE, NSE, RSR)의 결과와 유사하게 비교적 안정적인 수문곡선 재현성을 보여주었다. 다만, 고유량과 저유량을 동시에 고려하여 이에 민감한 매개변수를 조정하도록 개발된 MIA의 경우, 수문곡선 재현성 성능이 매우 낮은 것으로 나타났다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2007년도 GIS 공동춘계학술대회 논문집
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• pp.436-440
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• 2007

ArcView와 연동하는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)은 수문평가 도구로써 사용되는 모형이다. 이러한 SWAT모형은 유역의 서로 다른 표면 특성을 반영할 수 있도록 대상유역을 몇 개의 소유역으로 나누고 소유역 내에서 유사한 특성을 나타내는 HRU으로 세분화한다. 모형에서는 유역부분과 수체부분으로 나누어 모의가 이루어지며 각 소유역에서 물수지식에 따라 강우량, 지하수로의 침투량, 증발산량, 그리고 표면 유출량을 산정한다. SWAT 모형은 많은 입력 자료가 있으며 그 중에서도 소유역 개수와 HRU개수가 SWAT 모형의 결과에 많은 영향을 미칠 것으로 생각되어 본 논문에서는 이에 대한 영향을 분석하였다. 연구 대상지역은 함평천 유역으로 전라남도 함평군과 무안군 사이에 위치하고 있으며 유역의 면적은 $196.4km^2$이고 유역의 대부분이 산지와 농업지역으로 이루어져 있다. SWAT 모형을 모의하기 위한 지형자료는 1:25,000 수치지도, 농업과학기술원의 1:25,000 정밀토양도, 환경부의 토지피복도를 사용하였고 기상자료와 강우자료는 목포기상관측소의 자료를 사용하였다. 매개변수를 추정하기위해 환경부의 오염총량관리 세유역을 사용하였으며 모의 결과를 실측치와 비교함으로서 매개변수를 추정하였다. 추정된 매개변수를 이용하고 연구대상지역의 소유역 개수와 HRU개수를 여러 가지로 변화시켜 모의하였으며 그 결과를 실측치와 비교하여 최적 소유역 개수와 HRU 개수를 추정하였다. 본 연구의 결과는 SWAT모형 수행시 소유역의 면적에 대한 객관적인 기준을 제시할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2014-2017
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• 2009

유출량과 수질자료는 하천을 관리하는데 있어 필수적인 수문자료이다. 미계측 유역의 경우 유출량은 면적비유량법 및 강우-유출모형을 통해서 유출량을 산정하고 있다. 강우-유출 모형에는 HEC-1, HEC-HMS, SWMM등의 여러 가지 모형이 쓰이고 있으며, 수질자료는 Qual2K, Qual2E 등의 모델을 이용하여 자료를 산출하고 있다. 기존의 모델들은 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어렵다. 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어려웠던 기존의 모형과는 달리 SWAT(Soil And Water Assessment Tool) 모형의 경우 GIS(Geographic Information system)를 이용함으로써 정확한 토지이용과 토양특성을 적용할 수 있다는 장점이 있으며, 시 공간적 변화를 고려할 수 있다. 또한, 유역을 소유역으로 세분화함으로써 수문학적 응답 단위(Hydrologic Response unit : HRU)로 계산이 가능하여 더욱 세밀한 모의가 가능하다. 본 연구에서는 SWAT모형을 전남 나주시와 화순군에 걸쳐 흐르는 지석천 유역에 적용하여 유출량과 수질을 모의함으로써 실제유역과 유사한 물리적 모의를 실행하였다. 그 결과 SWAT모형이 대상지역의 부하량과 유출량 모의에 높은 적용성을 나타냈다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
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• pp.264-267
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• 2004

In identifying flood vulnerable areas, three methods are generally deployed: the geomorphology method which is based on topographic features; the past evidence method based on observed data of past actual floods; and, prediction of flood areas through hydrologic models. This study aims to improve the prediction model of the geomorphology method through the application of fuzzy method in GIS modeling. The generally used GIS method of superimposing thematic map layers assumes crisp boundaries of the layers, which results in either risk-averse solutions or risk-taking solutions. The introduction of fuzzy concepts to processing of evaluation criteria (DEM, slope, aspect) solves this problem. As the result of applying the fuzzy method to a test site in the west Nak-Dong river, similar flood vulnerable areas were predicted as when using the conventional Boolean criteria. The resulting map, however, showed varying degree of uncertainty of flooding in these areas. This extra information is deemed to be valuable in taking phased actions during flood response, leading to a more effective and timely decision-making.

• 한국물환경학회지
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• 제26권3호
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• pp.532-539
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• 2010

The synthetic unit hydrograph is developed and verified using Nash model and characteristic velocities considering geomorphological dispersion in this present study. Application watersheds are selected 5 subwatersheds of Bocheong basin. The mean and variance of hillslope and stream path length are estimated in each watershed with GIS. Characteristic velocities are calculated using estimated path lengths and moment characteristics of rainfall-runoff data. Characteristic velocities of random devised 7 ungauged watersheds are estimated through regional analysis of chracteristic velocities in guaged watershed. And Nash model parameters and IUH are derived using characteristic velocities and path length in the gauged and ungauged watershed. The result to compare of IUH about gauged watershed and random devised ungauged watershed in application watershed presents coherently hydrologic response characteristics that peak discharge is reduced and peak time is extended. In conclusion, Developed synthetic unit hydrograph in this study expects that it is useful method to estimate runoff discharge for managing of water pollution in ungauged watershed.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권12호
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• pp.969-983
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• 2007

본 연구에서는 도시화로 인해 왜곡된 물순환을 치수, 이수, 수질관리 등의 측면에서 건전화시키기 위해 지속가능한 유역통합관리 계획을 수립하기 위한 10단계의 절차와 적용방법을 개발하여 제시하였으며 이 중 Step 2에 해당하는 문제점 도출 및 우선순위 결정 단계를 수행하였다. 유역의 잠재적인 위험도를 나타내는 홍수피해잠재능(PFD), 건천잠재능(PSD), 수질오염잠재능(PWQD), 유역평가지수(WEI)를 산정하기 위해 다기준 의사결정기법과 지속가능성평가지수 개념을 사용하였다. 사용된 다기준 의사결정 기법들은 복합계획법, 타협계획법, Regime, ELECTRE II, EVAMIX 방법이며 자료의 가용성과 목적(예비타당성, 타당성)에 따라 다르게 사용될 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.129-137
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• 2014

This research presents an streamflow modeling approach in a data-scarce estuary reservoir watershed which has been suffered from high salinity irrigation water problem after completion of land reclamation project in South Korea. Since limited hydrology data was available on the Iwon estuary reservoir watershed, water balance relation of the reservoir was used to estimate runoff from upstream of the reservoir. Water balance components in the reservoir consists precipitation, inflow from upstream, discharge through sluice, and evaporation. Estimated daily inflow data, which is stream discharge from upstream, shows a good consistency with the observed water level data in the reservoir in terms of EI (0.93) and $R^2$ (0.94), and were used as observed flow data for the streamflow modeling. HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) was used to simulate hydrologic response of upstream of the reservoir. The model was calibrated and validated for the periods of 2006 to 2007 and 2008 to 2009, respectively, showing that values of EI and $R^2$ were 0.89 and 0.91 for calibration period, 0.71 and 0.84 for validation period.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.741-755
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• 1998

인공배수 되고 있는 농업유역을 위한 확장된 TOPMODEL은 강우유출 모의를 위해 개발되어졌다. 불포화흐름의 해석을 위해 기존 모형의 저류함수법과 본 연구에서 새로이 제시하는 전달함수법을 비교하였다. 매개변수의 민감도 결정과 저류함수법과 전달함수법간의 거동의 비교를 위하여 영역화 민감도 분석기법이 쓰였다. Monte-Carlo 방법을 활용한 변수 추정시, 전달함수를 활용한 모의가 보다 많은 성공적인 모의결과의 변수조합이 관찰되었다. 강우유출 양상의 계절적 변동을 고려하기 위해 일곱 개의 강우사상이 만감도 분석에 활용되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.51.2-51.2
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• 2010

A novel approach of Poisson cluster stochastic rainfall generator was validated in its ability to reproduce important rainfall and watershed response characteristics at 104 locations of the United States. The suggested novel approach - The Hybrid Model(THM), as compared to the traditional ones, has an additional function to account for the year-to-year variability of rainfall statistics. The two-sample Kolmogorov-Smirnov test was used to see how well THM and traditional approach of Poisson cluster rainfall model reproduce the distribution of the following hydrologic variables: monthly maximum rainfall depths with 1, 3, 6, 12, and 24 hour duration, monthly maximum flow peaks at the virtual watersheds with Curve Number of 50, 60, 70, 80 and 90; and monthly runoff depths at the same virtual watersheds. In all of the testing variables, THM significantly outperformed the traditional approach. This result indicates that the year-to-year variability of rainfall statistics contains important information about the characteristics of rainfall processes that were not considered by the conventional approach of Poisson cluster rainfall modeling and that further considering it in rainfall simulation will enhance the performance of the rainfall models.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2016-2020
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• 2010

기존에 국내외에서 적용되는 지하수 함양량 추정방법인 기저유출 분리법, 연단위 물수지 분석법, 지하수위변동법 등은 집중형 개념을 기반으로 하거나 국지적인 규모로 다뤄지기 때문에 함양량의 시공간적 변동성을 나타내기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 시공간적으로 변하는 지하수 함양량을 정량적으로 추정할 수 있는 기법을 이용, 실제 유역에 적용하였다. 이를 위해 강우-유출 모형은 수문성분 해석 이론이 잘 정립된 SWAT모형과 SWAT모형의 지하수 부분을 MODFLOW모형으로 대체한 SWAT-MODFLOW모형을 선택하였고, 분석 대상유역인 정읍지역을 대상으로 각 소유역 및 수문학적 반응단위(Hydrologic Response Unit: HRU)별로 토지이용과 토양통 특성을 반영하여 지하수 함양량의 시공간적인 변화를 산정하였다. 2001년부터 2008년까지의 소유역별 일단위 지하수 함양량을 산정하였으며, 함양량의 시 공간적 변동성을 분석한 결과 월평균 함양량의 경우 대략 280mm 범위 내에서 유역의 토지이용 및 토양특성, 경사 등에 따라 매우 비 균질하게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 산정한 함양량은 지역지하수 관리계획에 유연하고 합리적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.