Pedigree matrix를 이용한 불확실성 매개변수 선정

심규범,정건희,최유진,김응석 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

최근 이상기후 및 도시화로 인한 홍수가 빈번히 발생하고 있으며, 도시의 홍수피해는 대부분 우수관망의 통수능 부족으로 인한 내수 침수로 분석되고 있다. 또한, 홍수로 인한 인명 및 재산피해를 줄이기 위해서는 정확한 강우-유출 해석이 이루어져야 하지만, 강우-유출 해석시 사용되는 매개변수의 정확한 입력값 및 모형에서의 불확실성을 내포하고 있어 정확한 해석을 하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구 에서는 강우-유출 모형 및 빗물 펌프장 관련 불확실성 매개변수를 선정하였다. 또한, 주요 매개변수를 선정하기 위해 Pedigree matrix를 이용하였으나, 데이터 품질 평가시 어려움이 있어 본 연구에 맞게 Pedigree matrix를 수정하여 제안하였다. 본 연구에서는 불확실성 매개변수를 선정하기 위해 기존 문헌 등을 참고하여 선정하였다. 선정 결과, 모형에서의 불확실성 매개변수는 총 6개(유역폭, 불투수면적비율, 불투수유역의 조도계수, 투수 및 불투수유역의 조도계수, CN, 관 조도계수)이며, 빗물펌프장 관련 불확실성 매개변수는 펌프장 운영자료 4개(내수위, 외수위, 펌프 토출량, 강우량)로 선정하였다. 또한, 선정된 불확실성 매개변수의 정량적 평가를 위해 불확실성 산정 지수 공식 및 수정된 Pedigree matrix를 이용하여 주요 매개변수를 선정하였다. Heijungs (1996)가 제안한 사분면을 이용하였으며, 불확실성 지수 및 Pedigree matrix의 DQI를 이용하여 사분면으로 구분한 결과 1분면에 위치한 매개변수는 유역폭, 투수 및 불투수유역의 조도계수로 가장 불확실성 요소가 크게 나타났다. 불확실성이 높은 매개변수를 측정시 보다 정밀한 매개변수 측정이 필요하며, 강우-유출 해석 및 빗물펌프장 운영자료 검토시 주요 우선 매개변수 선정에 도움을 주리라 판단된다.

SCE-UA를 이용한 저류함수모형 최적 매개변수 선정 및 평가

정건희,박희성,성지연,김현준,Chung, Gunhui,Park, Hee-Seong,Sung, Ji Youn,Kim, Hyeon-Jun 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.11

Storage function method has been used for flood forecasting in the major rivers in Korea, however, the researches on the relationship between the parameters and runoff characteristics was not sufficient. In addition, there has been a controversy about the optimized parameters without the consideration of the physical characteristics of the basin. Therefore, in this study, the SCE-UA method is used to optimize the parameters and the proposed method was applied with two stage optimization in the Jeongseon and Yeongwol watersheds located in the most upstream in the South Han river. The contour map was developed to investigate parameters and the error surface calculated from the runoff. The proposed parameters is to provide a range of the possible parameter set in a watershed, rather than a specific value. However, the applicability is examined using the average value of the proposed ranged parameters. In this study, the criticism about the optimization technique to find an optimal value having no physical meaning on a watershed is tried to avoid. The objective of this study is to provide a range of parameters for the flood forecasting model and the intuition about the behavior of the parameters, so the efficiency of flood forecasting is increased. 저류함수법은 오랜 기간 국내 주요하천의 홍수예보에 활용되어 오고 있다. 그럼에도 불구하고, 매개변수와 유출특성의 관계를 정확히 규명하지 못하고 있어, 저류함수법에 대한 매개변수 최적화 연구들은 유역의 물리적인 특성을 반영하지 못한다는 논쟁이 있다. 이에 본 연구에서는 SCE-UA방법을 이용하여 저류함수법의 매개변수를 최적화하고, 매개변수의 변화에 따라 유출곡선이 달라지는 양상을 분석하였다. 분석대상 유역으로는 남한강 최상류지역인 정선과 영월 소유역을 선정하였으며, 상 하류에 위치한 두 개의 유역을 단계적으로 최적화 하였다. 또한 매개변수와 오차평면과의 관계를 알아보기 위해 등고선도를 그려 매개변수가 달라짐에 따라 유출곡선 오차의 변화를 분석하였다. 본 연구는 최적화를 통해 매개변수의 특정 값을 제안하기보다는 실무에서 초기값으로 활용할 수 있는 매개변수의 가능한 범위를 제안하는데 그 목적이 있으며, 제안된 범위의 평균값을 사용하여 모의가 적절히 됨을 확인하였다. 또한 오차를 최소화하기 위해 무작위로 매개변수의 집합을 결정하기 보다는 유역의 물리적인 특성을 고려하여 가능한 매개변수를 고정하고, 매개변수의 변화가 오차에 미치는 영향을 등고선도를 이용하여 분석함으로서 매개변수가 모형의 결과에 미치는 영향에 대한 직관력을 제공하고자 하였으며, 그 결과가 실무에서 홍수예보 효율 제고에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

강화학습을 이용한 SWMM 모델 매개변수 자동보정 알고리즘 개발

정민혁 ( Minhyuk Jeung ),범진아 ( Jina Beom ),박민경 ( Minkyeong Park ),정지연 ( Jiyeon Jeong ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

도시지역의 토지피복 변화, 변화하는 오염물질의 누적량 등 지속적으로 변화하는 환경으로 인해 하나의 매개변수로 불투수지역 강우-유출 및 오염물질 거동을 장기간을 모의하는 데에 어려움이 있다. 따라서, 무강우일수, 강우량, 강우지속시간 등 강우사상 발생 시마다 수집되는 정보를 바탕으로 수질-수문 모형의 매개변수를 자동으로 보정하는 알고리즘 개발이 필요하다. 본 연구에서는 도시지역에서 수질-수문 모의를 위해 사용되는 SWMM 모형을 강화학습과 결합하여 SWMM 모델 매개변수 자동보정 알고리즘인 SWMM-RL 모델을 개발하였다. 강화학습은 주어진 환경에서 보상을 최대한 많이 받을 수 있도록 에이전드를 학습시키는 기법으로, 주변 상태에 맞게 어떠한 행동을 할지 판단을 내린다. 본 연구에서는 SWMM 모형을 환경, NSE 값을 보상, 매개변수를 행동, 그리고 강우 특성을 상태로 적용하여 알고리즘을 개발하였다. 에이전트의 행동 특성은 유량의 경우 총 9개의 매개변수를 보정하도록 하였고 SS 부하량은 5개의 매개변수를 보정하도록 하였다. 모의 결과, 유량은 평균 0.588의 NSE값을 보였으며, 9개의 매개변수 중 민감도가 높은 3개 매개변수(N-impervious, PctZero, N-conduit)가 주로 변화되는 모습을 보였다. SS 부하량의 경우, 평균 0.622의 NSE값을 보였다. SS 역시 5개의 매개변수 중 민감도가 높은 3개의 매개변수(build-up coefficient1, wash-off coefficient1, wash-off coefficient2)가 주로 변화되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM-RL 모델은 2008년~2011년 기간동안 매개변수를 총 10번 자동보정하였으며, 하나의 매개변수로 장기간 모의하는 것보다 매개변수를 주기별로 보정할 경우 더욱 높은 정확성과 변화하는 환경에 잘 적응할 수 있을 것으로 예상된다.

TANK 모형의 매개변수 민감도 분석에 따른 최적화 프로그램 개발

맹승진 ( Seungjin Maeng ),김다예 ( Daye Kim ),윤현철 ( Hyeoncheol Yoon ),황주하 ( Juha Hwang ),김원범 ( Wonbeom Kim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

본 연구에서는 우리나라의 농업용 저수지의 모의된 유입량을 TANK 모형에 의해 산정하고 관측된 유입량과 비교하였다. 관측유입량과 모의유입량간의 신뢰성을 높이기 위해 우선적으로 TANK 모형 매개변수의 민감도를 분석하였다. 민감도 분석을 위해 토지이용도, 유역면적, 유효저수량 등을 이용하여 대표 저수지를 선정하였다. 대표 저수지의 특정년을 대상으로 고수시와 저수시로 구분하여 매개변수 민감도 분석 결과 유입량이 고수시에는 A2, HA2, A1, A0 순으로, 저수시에는 HA2, A2, B1, B0 순으로 민감하게 반응하였다. 즉 고수시에는 1단 TANK 중심의 계수로 민감하였으며 저수시에는 1단 TANK 중심의 계수로 민감하게 나타났다. 고수시와 저수시를 모두 고려하면 매개변수가 A2, HA2, B1, B0순으로 민감하게 나타났다. 또한, 매개변수 민감도 분석 결과를 기반으로 190개의 저수지에 대한 매개변수 최적화를 실시하였다. 190개 저수지의 매개변수 초기값은 수자원장기종합계획(2011)에서 결정된 중권역별로 제시된 값으로 적용하였다. 즉 해당저수지가 1001중권역에 포함되어 있으며 수자원장기종합계획 1001 중권역에 해당하는 매개변수를 초기값으로 하였다. 저수지별로 TANK 모형의 매개변수 초기값을 기준으로 매개변수의 민감도 순(B1, B0, A0, HA1, A1, C1, C0, D1 순)으로 초기값을 기준하여 최소 -50%, 최대 50%로 하고 5% 간격으로 매개변수를 변화해 가면서 목적함수인 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)와 체적비(Ratio Of Volume, ROV))가 1에 가깝게 산정되는 매개변수 군을 최종 매개변수로 결정하였다. TANK 모형의 매개변수 민감도 분석을 통한 매개변수 최적화 프로그램은 미계측 저수지를 대상으로 저수지 유역 특성이 유사한 저수지의 유입량 산정에 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.

강화학습을 이용한 SWMM 모델 매개변수 자동보정 알고리즘 개발

정민혁 ( Minhyuk Jeung ),범진아 ( Jina Beom ),박민경 ( Minkyeong Park ),정지연 ( Jiyeon Jeong ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

도시지역의 토지피복 변화, 변화하는 오염물질의 누적량 등 지속적으로 변화하는 환경으로 인해 하나의 매개변수로 불투수지역 강우-유출 및 오염물질 거동을 장기간을 모의하는 데에 어려움이 있다. 따라서, 무강우일수, 강우량, 강우지속시간 등 강우사상 발생 시마다 수집되는 정보를 바탕으로 수질-수문 모형의 매개변수를 자동으로 보정하는 알고리즘 개발이 필요하다. 본 연구에서는 도시지역에서 수질-수문 모의를 위해 사용되는 SWMM 모형을 강화학습과 결합하여 SWMM 모델 매개변수 자동보정 알고리즘인 SWMM-RL 모델을 개발하였다. 강화학습은 주어진 환경에서 보상을 최대한 많이 받을 수 있도록 에이전드를 학습시키는 기법으로, 주변 상태에 맞게 어떠한 행동을 할지 판단을 내린다. 본 연구에서는 SWMM 모형을 환경, NSE 값을 보상, 매개변수를 행동, 그리고 강우 특성을 상태로 적용하여 알고리즘을 개발하였다. 에이전트의 행동 특성은 유량의 경우 총 9개의 매개변수를 보정하도록 하였고 SS 부하량은 5개의 매개변수를 보정하도록 하였다. 모의 결과, 유량은 평균 0.588의 NSE값을 보였으며, 9개의 매개변수 중 민감도가 높은 3개 매개변수(N-impervious, PctZero, N-conduit)가 주로 변화되는 모습을 보였다. SS 부하량의 경우, 평균 0.622의 NSE값을 보였다. SS 역시 5개의 매개변수 중 민감도가 높은 3개의 매개변수(build-up coefficient1, wash-off coefficient1, wash-off coefficient2)가 주로 변화되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM-RL 모델은 2008년~2011년 기간동안 매개변수를 총 10번 자동보정하였으며, 하나의 매개변수로 장기간 모의하는 것보다 매개변수를 주기별로 보정할 경우 더욱 높은 정확성과 변화하는 환경에 잘 적응할 수 있을 것으로 예상된다.

Bayesian 모형을 이용한 단일사상 강우-유출 모형의 불확실성 분석

권현한,김장경,이종석,나봉길,Kwon, Hyun-Han,Kim, Jang-Gyeong,Lee, Jong-Seok,Na, Bong-Kil 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.5

본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다. The study applies a hydrologic simulation model, HEC-1 developed by Hydrologic Engineering Center to Daecheong dam watershed for modeling hourly inflows of Daecheong dam. Although the HEC-1 model provides an automatic optimization technique for some of the parameters, the built-in optimization model is not sufficient in estimating reliable parameters. In particular, the optimization model often fails to estimate the parameters when a large number of parameters exist. In this regard, a main objective of this study is to develop Bayesian Markov Chain Monte Carlo simulation based HEC-1 model (BHEC-1). The Clark IUH method for transformation of precipitation excess to runoff and the soil conservation service runoff curve method for abstractions were used in Bayesian Monte Carlo simulation. Simulations of runoff at the Daecheong station in the HEC-1 model under Bayesian optimization scheme allow the posterior probability distributions of the hydrograph thus providing uncertainties in rainfall-runoff process. The proposed model showed a powerful performance in terms of estimating model parameters and deriving full uncertainties so that the model can be applied to various hydrologic problems such as frequency curve derivation, dam risk analysis and climate change study.

한강유역 지천홍수예보모형 개발 및 매개변수 최적화

박희성,정건희,Park,Hee-Seong,Chung,Gunhui 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.6

본 연구에서는 2012년 개선되어 우리나라 주요하천의 홍수예보에 사용되는 개선된 4대강 통합홍수예보모형을 한강의 주요지천인 중랑천, 왕숙천, 탄천, 안양천에 적용하기 위해 기존의 한강지천홍수예보모형을 개선하고 실무에서 사용될 매개변수 값을 제안하였다. 지천홍수예보는 짧은 도달시간으로 인해 선행예보시간이 충분하지 않아, 지천별 매개변수 값을 지정해 사용하는 경우가 일반적이다. 그러므로 본 연구에서는 각 지천의 과거 강우사상을 이용하여 새롭게 개발된 지천홍수예보모형의 매개변수 값을 제안하였다. 새롭게 개발된 지천홍수예보모형은 기존의 저류함수법을 이용하여 유역의 유출을 계산하면서도 지하수 침투 및 침루, 지하수 유출 모형이 추가되어 연속형 저류함수모형의 성격을 띄고 있다. 이에 장기유출자료를 활용한 토양수흐름 모형의 매개변수 최적화를 한 후, 강우사상별 매개변수를 다시 최적화하는 2단계 최적화를 수행하였다. 이는 장기유출자료를 활용하여 지표하 및 지하수 유출을 계산하는 토양수흐름 모형의 매개변수를 1단계로 최적화하고, 최적화된 매개변수를 적용하여 침투율모형을 안정화시킨 후, 각각의 호우사상별 유역과 하도의 저류함수법 매개변수를 2단계로 최적화하는 것이 실제 유출현상을 모의하기에 적절하다고 판단하였기 때문이다. 최적화 결과는 매개변수의 분포를 이용하여 제시함으로써 각각의 매개변수가 가지는 유출에 대한 민감도 및 매개변수의 사용 가능 범위를 이해할 수 있도록 하였다. 그러나 제시된 범위가 어떤 경향성을 보이지는 않는 것으로 판단되었다. 또한 제시된 범위만으로는 실무에서 혼란을 야기할 수 있으므로, 대표 매개변수 값을 제안하였다. 대표 매개변수 값을 제안하기 위한 방법으로 가중평균, 중앙값, 대표호우사상을 이용하는 방법과 3가지를 계산한 후 가장 잘 맞는 경우를 선택하는 방법 등 4가지를 제안하여 그 결과를 분석하였다. 그 결과 3가지 방법으로 계산된 결과중 가장 잘 맞는 것을 선택하는 방법이 지천홍수예보에 상당히 효율적인 것으로 나타났다. In this study, comprehensive flood forecasting model for main tributaries in the Han river was developed using the model structures of comprehensive 4 rivers flood forecasting model newly coded in 2012. The main tributaries in the Han river is Joong-Rang Cheon, Wang-Seok Cheon, Tan Cheon, and An-Yang Cheon. The optimized parameters in the tributaries were proposed as well. In the tributaries, because of the short forecasting time, the model parameters tend to be determined in each basin. Therefore, the optimized parameters in the newly developed flood forecasting model were proposed. Storage function method is also utilized in the comprehensive flood forecasting model with the combination of the subsurface flow model which is for calculating infiltration, percolation, and groundwater flow. Therefore, the newly developed flood forecasting is applicable in the long-term river flow forecasting. The 2-stage optimization was proposed. In the first stage, parameters in the subsurface flow model were optimized using a long-term rainfall-runoff data, and the parameters for the storage function method were optimized in the second stage using the rainfall events. A range of the optimized parameters was presented, from which the sensitivities and the parameters could be estimated. However, the understandable interpretation about the ranged parameters was not possible. Therefore, the representative parameters were proposed using weighted average, middle value, and representative rainfall events. As a result, the parameter value which provide the smallest error was selected as the final proposed parameter. It could improve the efficiency of the runoff forecasting in the practical application.

농업용 저수지 물수지 성분 모의의 불확실성

송정헌 ( Junghun Song ),강문성 ( Moonseong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

농업용 저수지의 운영은 수자원 관리의 중요한 요소 중 하나로 효율적인 관개는 지역의 지속가능한 발전에 이바지 한다. 이에 지난 수십년동안 기후변화 등을 포함한 여러 여건 변화를 대비하여 농업용 저수지의 물수지를 모의하고, 현재의 저수지 운영기준을 평가하는 여러 연구가 수행되어 왔다. 농업용 저수지의 물수지 성분 모의는 인간의 영향에 의한 매개변수와 물리적 매개변수가 복합적으로 영향을 미친다. 이러한 매개변수는 관개지구 특성과 관련된 매개변수 (토양 특성, 관개 효율), 영농방법과 관련된 매개변수 (물꼬 높이, 최소담수심 등), 저수지 운영과 관련된 매개변수 (관개기, 중간낙수기, 제한수위 운영시기) 등으로 이루어져 있다. 이들 매개변수는 지역의 물리적 특성 및 저수지 운영자의 조작방식에 따라 달라지기 때문에 임의적이고 많은 불확실성을 가지고 있다. 연구자가 농업용 저수지의 물수지를 모의하는 경우, 이들 매개변수에 대한 정보가 없기 때문에 저수지 제원 관련 보고서에서 제공하는 수치를 이용하거나 일부 매개변수를 가정하여 모의를 수행하는 것이 일반적이다. 하지만 이러한 방식에 의한 모의 결과는 실제 저수지의 거동과 상당히 다를 수가 있다. 본 연구에서는 저수위를 관측하고 있는 저수지를 대상으로, 인위적 매개변수 및 물리적 매개변수에 따른 농업용수 공급량, 제한수위 방류량, 그리고 만수위 방류량 모의의 불확실성을 평가하고자 한다. 관련 매개변수를 대상으로 민감도 지수, 상대적 민감도 지표를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 또한, 저수지 제원 관련 보고서에 나오는 매개변수를 이용하여 모의된 저수지 수위와 실제 저수지 수위의 차이를 비교하였다. 유전자 알고리즘 기법과 저수위 실측치를 이용하여 최적 매개변수를 추정하였으며, 보고서에서 제시되는 매개변수와의 차이를 고찰하였다.

SCE-UA를 이용한 저류함수모형 최적 매개변수 선정 및 평가

정건희,박희성,성지연,김현준 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.11

저류함수법은 오랜 기간 국내 주요하천의 홍수예보에 활용되어 오고 있다. 그럼에도 불구하고, 매개변수와 유출 특성의 관계를 정확히 규명하지 못하고 있어, 저류함수법에 대한 매개변수 최적화 연구들은 유역의 물리적인 특성을 반영하지 못한다는 논쟁이 있다. 이에 본 연구에서는 SCE-UA방법을 이용하여 저류함수법의 매개변수를 최적화하고, 매개변수의 변화에 따라 유출곡선이 달라지는 양상을 분석하였다. 분석대상 유역으로는 남한강 최상류지역인 정선과 영월 소유역을 선정하였으며, 상‧하류에 위치한 두 개의 유역을 단계적으로 최적화 하였다. 또한 매개변수와 오차평면과의 관계를 알아보기 위해 등고선도를 그려 매개변수가 달라짐에 따라 유출곡선 오차의 변화를 분석하였다. 본 연구는 최적화를 통해 매개변수의 특정 값을 제안하기보다는 실무에서 초기값으로 활용할 수 있는 매개변수의 가능한 범위를 제안하는데 그 목적이 있으며, 제안된 범위의 평균값을 사용하여 모의가 적절히 됨을 확인하였다. 또한 오차를 최소화하기 위해 무작위로 매개변수의 집합을 결정하기 보다는 유역의 물리적인 특성을 고려하여 가능한 매개변수를 고정하고, 매개변수의 변화가 오차에 미치는 영향을 등고선도를 이용하여 분석함으로서 매개변수가 모형의 결과에 미치는 영향에 대한 직관력을 제공하고자 하였으며, 그 결과가 실무에서 홍수예보 효율 제고에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. Storage function method has been used for flood forecasting in the major rivers in Korea, however, the researches on the relationship between the parameters and runoff characteristics was not sufficient. In addition, there has been a controversy about the optimized parameters without the consideration of the physical characteristics of the basin. Therefore, in this study, the SCE-UA method is used to optimize the parameters and the proposed method was applied with two stage optimization in the Jeongseon and Yeongwol watersheds located in the most upstream in the South Han river. The contour map was developed to investigate parameters and the error surface calculated from the runoff. The proposed parameters is to provide a range of the possible parameter set in a watershed, rather than a specific value. However, the applicability is examined using the average value of the proposed ranged parameters. In this study, the criticism about the optimization technique to find an optimal value having no physical meaning on a watershed is tried to avoid. The objective of this study is to provide a range of parameters for the flood forecasting model and the intuition about the behavior of the parameters, so the efficiency of flood forecasting is increased.

유역특성인자를 활용한 Sacramento 장기유출모형의 매개변수 지역화 기법 연구

김태정,정가인,김기영,권현한 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.10

미계측유역의 유출량 모의는 수문학 분야에서 필수적인 사항이다. 강우-유출 모형을 이용하여 신뢰성 있는 유출량을 모의하기 위한 핵심사항은 강우-유출 모형의 매개변수를 추정하는 것이다. 하지만 현재 우리나라는 불충분한 수문자료로 인해 매개변수 추정에 어려움이 존재한다. 본 연구의 목표는 불확실성 반영을 위한 Bayesian 통계기법 기반의 강우-유출 모형의 매개변수를 지역화 하는 것이다. 그 방법은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 세계적으로 널리 사용되고 있는 Sacramento 강우-유출 모형에 Bayesian Markov Chain Monte Carlo 기법을 연계한 Bayesian Sacramento 강우-유출 모형을 사용하여 계측유역을 대상으로 13개 매개변수를 최적화하고 각 매개변수의 사후분포를 도출하였다. 둘째, 매개변수와 유역특성인자 사이에 회귀특성을 얻기 위해 다중선형회귀분석을 적용하여 유역특성을 고려한 지역화 매개변수를 결정하였다. 다중회귀분석을 통하여 산정된 지역화 매개변수를 계측유역에 전이하여 유출량을 모의 후 통계적 효율기준인 N-S계수, 일치계수 및 상관계수를 사용하여 지역화 매개변수 검증을 수행하였다. The simulation of natural streamflow at ungauged basins is one of the fundamental challenges in hydrology community. The key to runoff simulation in ungauged basins is generally involved with a reliable parameter estimation in a rainfall-runoff model. However, the parameter estimation of the rainfall-runoff model is a complex issue due to an insufficient hydrologic data. This study aims to regionalize the parameters of a continuous rainfallrunoff model in conjunction with a Bayesian statistical technique to consider uncertainty more precisely associated with the parameters. First, this study employed Bayesian Markov Chain Monte Carlo scheme for the estimation of the Sacramento rainfall-runoff model. The Sacramento model is calibrated against observed daily runoff data, and finally, the posterior density function of the parameters is derived. Second, we applied a multiple linear regression model to the set of the parameters with watershed characteristics, to obtain a functional relationship between pairs of variables. The proposed model was also validated with gauged watersheds in accordance with the efficiency criteria such as the Nash-Sutcliffe efficiency, index of agreement and the coefficient of correlation.