Fuzzy 회귀분석기법을 이용한 평창강 유역의 설계홍수량 산정

이재응,김승주,이태근,지정원,Yi, Jaeeung,Kim, Seungjoo,Lee, Taegeun,Ji, Jungwon 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.10

선형회귀분석기법은 오랫동안 수공학분야뿐만 아니라 경제학, 통계학 등 여러 분야에서 널리 이용되어 왔다. Fuzzy 회귀분석기법은 자료의 불확실성이 높을 때 이를 정량화하여 회귀분석 모형에 반영할 수 있다. 본 연구에서는 평창강 유역의 임의 지점에서 설계 홍수량을 산정하기 위해 fuzzy 회귀분석모형을 개발하였다. 평창강 유역과 같은 산지하천 유역은 관측소의 부재로 홍수유출해석에 필요한 자료의 습득이 어려운 경우가 많이 있다. 본 연구에서는 지리정보시스템을 이용하여 유역특성인자를 공간적으로 분석하고, 그 결과를 바탕으로 미계측 산지유역에서 설계홍수량을 산정할 수 있는 기법을 검토하였다. Fuzzy 회귀분석기법을 산지하천 유역의 특성을 가지고 있으며 IHP 시험유역 운영을 통하여 비교적 강우와 유량자료가 잘 수집되어 있는 평창강 유역에 적용하였다. 평창강 유역에 대해서 유역특성인자를 이용하여 fuzzy 설계홍수량 산정식을 개발하였고, 유역의 본류를 따라 위치하고 있는 9개의 지점에서 산정된 빈도홍수량과 비교하여 개발된 산정식의 적합성을 검토하였다. Fuzzy 회귀분석을 사용하여 지역회귀분석을 수행한다면 자료 관측에서 발생하는 빈도홍수량의 불확실성을 정량화하고, 불확실성의 전파를 파악할 수 있다. Linear regression technique has been used widely in water resources field as well as various fields such as economics and statistics, and so on. Using fuzzy regression technique, it is possible to quantify uncertainty and reflect them to the regression model. In this study, fuzzy regression model is developed to compute design floods in any place in Pyeongchang River basin. In ungaged basins, it is usually difficult to obtain data required for flood discharge analysis. In this study, basin characteristics elements are analyzed spatially using GIS and the technique of estimating design flood in ungaged mountainous basin is studied based on the result. Fuzzy regression technique is applied to Pyeongchang River basin which has mountainous basin characteristics and well collected rainfall and runoff data through IHP test basin project. Fuzzy design flood estimation equations are developed using the basin characteristics elements for Pyeongchang River basin. The suitability of developed fuzzy equations are examined by comparing the results with design floods computed in 9 locations along the river. Using regional regression method and fuzzy regression analysis, the uncertainties of the design floods occurred from the data monitoring can be quantified.

GIS와 GPS를 연계한 무선 실시간 하천수질관리시스템 개발

이재응,하상민,이종국,Yi,Jae-Eung,Ha,Sang-Min,Lee,Jong-Kook 한국방재학회 2002 한국방재학회논문집 Vol.2 No.4

본 연구에서는 하천수질자료를 현장계측하고 무선으로 실시간 전송하여, GIS 상에서 자료를 분석하여 하천수질의 이상을 신속, 정확하게 파악하여 하천의 수질관리를 효율적으로 관리할 수 있는 GIS에 기반한 하천수질 관리시스템을 개발하였다. 시스템을 성능을 테스트할 목적으로 한강의 제1지류인 탄천을 시범유역으로 선정하여 개발된 시스템을 테스트하였다. 하천관리시스템은 크게 GPS 수신기가 탑재된 무선 실시간 계측시스템, 서버컴퓨터, GIS 시스템의 세 부분으로 나뉘어지며 각각의 시스템을 통합, 연계하여 최종 시스템을 개발하였다. 개발된 하천관리시스템을 시험유역에 적용한 결과 탄천 수질자료의 측정이 실시간으로 이루어짐과 동시에 서버컴퓨터에 저장되는 자료를 GIS 시스템 상에서 즉시 표출하고 가공할 있게 됨으로서 하천 수질을 실시간으로 관리할 수 있는 가능성을 제고하였으며 수질오염확산예측 및 수질방재등의 목적으로 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다. In this paper the development of a real time river water quality management system is described. This system can manage a river water quality fluctuation by finding out abnormal conditions quickly and exactly. The GIS based monitoring system collects various properties of river water quality through the wireless real time network. Tanchun, the first branch of the Han River was selected as the target basin of the system development. This system is composed of three parts - wireless real time field measuring system with a GPS receiver, a server computer and a GIS platform. After the first field test in Tanchun basin, the result showed the many possibilities of measuring various water quality properties in real time and storing the data and analyzing them within the GIS environment in real time in very efficient manners. It is expected that the developed system will contribute to the efficient management of a river water quality control and water quality related disaster prevention purposes.

수량 및 수질관측 통합연계 운영 연구

이재응,김문모,박성제,Yi. Jae-Eung,Kim. Mun-Mo,Park. Sung-Je 한국방재학회 2009 한국방재학회논문집 Vol.9 No.5

수량과 수질에 관한 정보는 수자원 관리뿐만 아니라 수공구조물의 계획, 설계 및 운영에 필수적인 자료로 활용된다. 우리나라에서 수량과 수질에 대한 정보는 목적에 따라 여러 기관에 의해 관측되고 있어 많은 문제점이 발생하고 있다. 본 연구에서는 기술적 측면과 법, 제도 측면에서 수량과 수질 연계방안에 대하여 다음과 같은 다양한 대안을 제시하였다. 먼저 국가수문관측계획 및 국가물정보관리계획, 부처간 관측 표준과 정보인증 과정에 대한 협의, 관련 법령(하천법과 수질관련법)의 개정이 필요하다. 또한 현재 설치되어 있는 수량 수질관측소를 유지하고 신규관측소나 교체해야 할 관측소에 대해서는 통합관측을 수행하며, 자료의 관리 및 유통에 대한 단일 기구를 설립해야 한다. 그리고 관측기준을 명확히 확립해야 하며, 통합관리안을 만족시키기 위해 각 부처별로 산재된 정보를 중앙집중식으로 자료 관리를 수행해야 한다. 마지막으로 각 부처별 자료의 신뢰도 및 자료품질에 대한 검증이 우선적으로 수행되어야 한다. 다양한 이해관계 때문에 단기간 내에 수량과 수질 연계관측에 관한 문제들을 해결한다는 것은 어려운 일이나 본 연구에서 도출된 법, 제도, 기술적 제안사항들은 중, 장기적으로 수량과 수질 관측의 효율적인 연계방안에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. Integrated information to water quantity and quality is essential for planning water resources management as well as operating water-related infrastructures. Because data collection process including monitoring and maintenance is separated in different governmental agencies in Korea, integrating quantity and quality may provide effective and better management implementation. In this study, a number of suggestions regarding integration of water monitoring were concluded in terms of technological, legal and institutional implications. First, it is necessary to discuss national water monitoring plan, national water information management plan, agreement of standard terms of monitoring between ministries, and to revise the law(river law and water quality management law). Present stations for water monitoring should be used for both of quantity and quality monitoring. If station is newly installed or relocated, it is better that one single agency maintain monitoring frequency and data management as well. In addition, a monitoring protocol need to be agreed by each of parties. In order to develop integrated monitoring system, quality assurance of the collected data should be properly maintained. Since many purposes haven been concerned using of data analysis and assessment so far, it may not be easy to integrate water quantity and quality monitoring in a short period. However, the alternatives including enhancing institutional regulations and programs, advanced technology may promote an efficient integrated water monitoring.

댐 비상방류 설계기준 선정을 위한 수리수문학적 검토(II)

이재응,손광익,강민석,Yi, Jaeeung,Son, Kwangik,Kang, Min Suk 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.3

Low-level outlets are necessary to empty reservoir storage in case of emergency such as abrupt storage level rise due to storm, dam body inspection as well as initial reservoir storage filling. However, the Korean standard for low-level outlet should be complemented. In this study, the HEC-ResSim model is utilized to simulate and calculate the capacity of the outlets and the days of release in order to evacuate reservoir storage safely. Three cases are analyzed according to its capacity. As a large dam with more than $1,000{\times}106m^3$ total capacity, Soyanggang Dam is selected and as a medium dam between $100{\times}106m^3$ and $1,000{\times}106m^3$ total capacity, Habcheon Dam is selected. Finally as a small dam with a total capacity less than $100{\times}106m^3$, Daegok Dam is selected. The size of low-level outlet and days of storage evacuation is estimated and the applicability of the analysis method is studied. 댐 운영에 있어서 저수지 초기 담수 시 또는 집중호우 등에 의한 급격한 수위 상승 방지나 운영 중에 댐체 점검 및 수리 또는 자연재해로 인한 위급한 상황 발생 등 저수지를 비워야 할 상황이 발생할 수 있으며, 이에 대한 대책으로 비상 시 방류할 계획 및 설비가 필요하다. 그러나 현재 국내에는 이러한 비상방류에 대한 기준이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 댐 안정성 제고를 위해 유사시 저수지 저류량을 안전하게 배제시킬 수 있는 비상방류 설비를 저수지 모의 모형인 HEC-ResSim 모형을 이용하여 규모 및 배제일수에 대하여 모의하고 산정하였다. 저수지 규모에 따라 세 개의 댐에 대해 검토하였다. 대상댐은 저류용량을 기준으로 10억 $m^3$ 이상인 소양강댐과 1~10억 $m^3$ 댐으로 합천댐, 1억 $m^3$ 미만의 댐으로 대곡댐을 선정하여, 방류시설의 규모를 산정하고 배제일수를 모의하여 기준의 적정성과 적용 가능성에 대해 검토하였다.

다기준의사결정기법을 이용한 안동다목적댐의 수문학적 안정성 증대방안 결정

이재응 ( Jae Eung Yi ),남동성 ( Dong Seong Nam ) 국토연구원 2007 국토연구 Vol.53 No.-

도시하천의 홍수예ㆍ경보를 위한 의사결정지원시스템 개발

이재응(Yi Jaeeung) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 B Vol.28 No.6B

최근 들어 지구 온난화로 인한 이상기후의 영향으로 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 가뭄 및 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 물로 인한 각종 재해는 농촌 지역에서도 피해를 발생시키지만, 특히 인구가 밀집되어 있는 도시 지역에서 큰 피해를 발생시킨다. 도시하천 유역에서의 유출과정은 도달시간이 짧고 홍수량은 급격히 증가하는 특성을 보이므로 호우가 발생하면 대처할 시간이 충분하지 않아 피해가 크게 발생할 가능성이 높다. 도시하천 유역에서 호우로 인한 피해를 경감시키기 위한 하나의 대안으로 홍수예ㆍ경보를 위한 의사결정시스템을 개발하였다. 도시하천의 홍수예ㆍ경보를 위한 의사결정시스템은 ANFIS (Adaptive Neuro Fuzzy Inference System)을 이용한 모형관리시스템, 실시간 자료를 구축할 수 있는 데이터베이스 관리시스템, 그리고 사용자가 이용하기 편리한 인간과 컴퓨터 사이의 대화관리시스템로 구성되어 있다. 개발된 시스템을 탄천유역에 적용한 결과 호우로 인한 하천의 유량을 실시간으로 예측하여 사전에 경보를 발생하고 피해를 경감시킬 수 있었다. Due to unusual climate change and global warming, drought and flood happen frequently not only in Korea but also in all over the world. It leads to the serious damages and injuries in urban areas as well as rural areas. Since the concentration time is short and the flood flows increase urgently in urban stream basin, the chances of damages become large once heavy storm occurs. A decision support system for flood forecasting and warning in urban stream is developed as an alternative to alleviate the damages from heavy storm. It consists of model base management system based on ANFIS (Adaptive Neuro Fuzzy Inference System), database management system with real time data building capability and user friendly dialog generation and management system. Applying the system to the Tanceon river basin, it can forecast and warn the stream flows from the heavy storm in real time and alleviate the damages.

다목적댐 용량재할당에 의한 용수공급량 증대방안 연구

이재응(Yi Jaeeung),권용익(Kwon Yongik),정의택(Jung Uitaek),윤용남(Yoon Yongnam) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

Fuzzy DP를 이용한 저수지 시스템 최적운영 (Ⅱ) : 다목적댐에 적용

이재응(Yi Jaeeung),최성규(Choi Sung Gyu) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 B Vol.27 No.1B

이상기후 현상이 빈번히 발생하여 가용 수자원의 변동이 커지고 있다. 추가적인 댐 건설이 어려운 상황이고, 댐 운영의 불확실성에 의한 현실적인 운영의 어려움으로 인하여 보수적인 댐 운영이 이루어지고 있는 실정이므로, 한정된 수지원의 효율적인 운영이 요구되고 있다. 본 연구에서는 저수량 확보, 생활ㆍ농업ㆍ공업ㆍ하천유지용수 공급, 홍수조절, 수력발전 등의 다양한 목적들을 적절히 고려하고, 사용자의 요구에 따라 목적별 우선권을 변경할 수 있도록 적절한 membership 함수를 구축하여 fuzzy DP 모형을 개발하였다. 또한, 개발된 fuzzy DP 모형에 소양강 다목적댐의 기왕의 수문자료를 도입한 모형의 최적화 운영결과와 기왕의 실적자료를 비교 검토하여 최적화 운영의 우수성을 확인하였다. fuzzy 최적화 기법은 일반 최적화 기법과 비교하여 fuzzy 목적과 제약조건의 만족도를 평가할수 있고, 제약조건의 우선순위를 조정할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구의 결과는 향후 저수지의 효율적인 운영을 위한 지침으로 사용될 수 있을 것이며, 유역의 수자원 영향 평가에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. Variability of available water resources is increased because of frequent climate change. Since it is difficult to construct additional dams and to operate them reliably, the existing dams are operated conservatively. So, it's required to operate water resources projects effectively. In this study, the fuzzy DP model is developed by constructing the adequate membership functions considering sufficient storage, water supply, flood control, hydropower and changing priority on user's demands, Also, the superiority of optimal reservoir operation is verified by comparing the historical operation of Soyang reservoir with the optimal operation using the developed fuzzy DP model. Fuzzy DP model has advantages of evaluating the degree of satisfaction for fuzzy goals and fuzzy constraints, and controlling priority of constraints compared to the general optimization methods. It is expected that the result of this study can be used for a guideline of optimal reservoir operation and evaluation of basin water resources.

최적화기법과 모의기법을 이용한 다목적댐의 용수공급능력 평가

이재응(Yi Jae Eung),송재우(Song Jai Woo) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 B Vol.22 No.6B

Fuzzy DP를 이용한 저수지 시스템 최적운영 (Ⅰ) : Fuzzy DP 기법 개발

이재응(Yi Jaeeung),최성규(Choi Sung Gyu) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 B Vol.27 No.1B

우리나라에서도 최근 이상기후의 영향으로 인해 매년 봄가뭄과 여름홍수가 반복적으로 발생하여 효율적 수자원 관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 최적 저수지 운영을 통한 효율적인 수자원 이용으로 과다한 무효 방류와 같이 낭비되는 수자원을 절감시켜 신규 수자원 개발과 유사한 효과를 획득할 필요가 있다. fuzzy 동적 계획법은 저수지 운영의 불확실성과 사용자의 우전순위를 잘 반영하며, 주어진 목적과 제약조건 하에서 체계적으로 최적해를 선정할 수 있다. fuzzy 동적계획법은 일반 동적계획법과 비교하여 목적함수와 제약조건의 적용에 탄력성이 크다는 장점이 있다. 본 연구에서는 fuzzy 집합이론과 membership 함수를 이용한 fuzzy 동적 프로그래밍으로 이와 같은 문제의 해결책을 제시하였다. 본 연구의 결과는 향후 저수지의 효율적인 운영을 위한 지침으로 시용될 수 있을 것이며 유역의 수자원 영향 평가에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. In Korea, spring drought and summer flood occurs repeatedly almost every year because of climate change. Accordingly, the efficient water resources management should be emphasized more and more. It is necessary to obtain the similar effects such as new water resources development by reducing the wasted water like unnecessary spillway release and by emphasizing the effective water lise like optimal reservoir operation. Fuzzy dynamic programming has the capability of representing uncertainty of reservoir operation and developer's priority efficiently. Also, it can find the optimal solution under given objectives and constraints. Fuzzy dynamic programming is more elastic approach to be applied for fuzzy goals and constraints than general dynamic programming. Solutions for these kinds of problems are presented by fuzzy dynamic programming using fuzzy set theory and membership function. It is expected that the results of this study can be used as a guideline of optimal reservoir operation and evaluation of water resources in basin.