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상태(狀態)벡터 모형(模型)에 의한 하천유출(河川流出)의 실시간(實時間) 예측(豫測)에 관한 연구(?究)
서병하,윤용남,강관원,Seoh, Byung Ha,Yun, Yong Nam,Kang, Kwan Won 대한토목학회 1982 대한토목학회논문집 Vol.2 No.3
상태공간(狀態空間) 개념(槪念)에 기초(基礎)를 두어 시스템의 동적(動的) 거동(擧動)을 나타낸 Kalman filter와 자기공진(自己共振) 예측자(豫測子)의 순환(循還) 알고리즘에 의한 예측방법(豫測方法)을 연구(硏究)하여 하천유출(河川流出) 예측(豫測)에의 적용성(適用性)을 검토(檢討)하고 그 결과(結果)를 제시하였다. 강우(降雨)-유출과정(流出過程)의 동적(動的) 거동(擧動)을 자색(白色) Gaussian 잡음(雜音)이 있는 선형(線型), 이산형(離散型)시스템으로 보아서 낮은 차수(次數)의 ARMA 과정(過程)으로 나타내었으며 예측모형(豫測模型)의 상태(狀態)벡터를 random walk로 나타내었다. 예측오차(豫測誤差)에 대한 통계적(統計的)인 분석(分析)으로 모형구조(模型構造)를 결정하였으며 적용(適用)된 예측(豫測)알고리즘의 검정(檢正)을 위하여 시우량(時雨量)과 시유량(時流量)의 과거(過去) 기록치(記錄値)를 사용하였다. 예측결과(豫測結果)를 분석(分析)하나 Kalman filter에 의한 알고리즘이 자기공진(自己共振) 예측자(豫測子)보다 우수하다는 것을 알 수 있었다. A recursive algorithms for prediction of streamflows by Kalman filtering theory and Self-tuning predictor based on the state space description of the dynamic systems have been studied and the applicabilities of the algorithms to the rainfall-runoff processes have been investigated. For the representation of the dynamics of the processes, a low-order ARMA process has been taken as the linear discrete time system with white Gaussian disturbances. The state vector in the prediction model formulated by a random walk process. The model structures have been determined by a statistical analysis for residuals of the observed and predicted streamflows. For the verification of the prediction algorithms developed here, the observed historical data of the hourly rainfall and streamflows were used. The numerical studies shows that Kalman filtering theory has better performance than the Self-tuning predictor for system identification and prediction in rainfall-runoff processes.
이홍래,이종국,서병하,Lee, Hong-Rae,Lee, Chong-Kuk,Seoh, Byung-Ha 한국수자원학회 1989 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.22 No.4
본 연구에서는 국내에 어느 정도 축적된 단시간 수문자료를 사용하여, 정확한 유역의 유출현상을 파악하고 그 대상유역의 지형인자와 유출특성을 대표하는 단위 유량도 특성변수와의 관계를 규명하여, 유출수문자료가 없는 대상유역, 즉 미 계측유역에서 수공구조물의 설계시에 적절한 설계홍수량 산정방법을 제시하여 하천의 효과적인 치수사업을 수행하여 효율적인 수자원관리를 도모할 수 있도록 하였다. In this study, more exact runoff phenomina of the watersheds were comprehended and the relationships between geographical factors of the selected watershed and the unit hydrograph characteristic variables representing runoff processes, were also established. Moreover, the estimation of the adequate design flood was presented, which is needed for the design of the hydrologic structures in the ungauged watersheds. And owing to these results, it is considered to be possible to execute the effective flood control projects of the river and the efficient water resources management.
황태하(Hwang Tae Ha),김병식(Kim Byung Sik),김형수(Kim Hung Soo),서병하(Seoh Byung Ha) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 B Vol.26 No.4B
가뭄은 홍수와는 달리 장기적이고 지속적인 피해를 유발하고, 지역의 경제에 타격을 주며, 생태계 및 환경을 파괴하는 자연재해로서 인간에게 오랫동안 고통을 준다. 이와 같은 가뭄에 대비하고 가뭄을 관리하기 위해 가뭄의 정도를 정량화하고자 하는 연구가 꾸준히 이루어져 왔다. 그 결과 다양한 가뭄지수들이 개발되었으며 이들을 이용해 가뭄감시를 수행하고 있다. 그중 Palmer의 가뭄심도(PDSI)가 가뭄감시와 관리를 위하여 가장 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 물순환의 고려없이 기후적인 조건만을 이용하는 단점과 한계성이 여러 학지들에 의해 지적되어 오고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 토양, 토지이용, 기후자료를 입력자료로 하는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하였다. 즉, SWAT 모형을 이용해 토양수(soil water, SW)를 추정하고, 이로부터 계산된 토양수분결핍을 근거로 토양수분지수(soil moisture index, SMI)를 산정하였다. 본 연구에서는 소양강댐 유역에 대해 SWAT 모형을 적용해 구한 토양수분지수와 PDSI를 비교ㆍ분석하였다. 즉, 소양강댐 지점의 일유입량 자료를 이용해 SWAT모형을 보정하고 검정하여, 장기 일 토양수를 추정하고, SWAT모형을 통해 모의된 토양수로부터 계산된 토양수분 결핍을 근거로 토양수분지수를 산정하였다. 본 연구를 통해 SWAT 모형의 적용성을 검토한 결과, 결정계수가 0.651로서 비교적 좋은 결과를 보였고, GIS를 이용함으로서 보다 향상된 해상도를 가지고 가뭄감시를 할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안한 토양수분결핍에 기초한 토양수분지수는 가뭄감시와 관리를 위해 적용이 가능하리라 판단된다. Drought brings on long term damage in contrast to flood, on economic loss in the region, and on ecologic and environmental disruptions. Drought is one of major natural disasters and gives a painful hardship to human beings. So we have tried to quantify the droughts for reducing drought damage and developed the drought indices for drought monitoring and management. The Palmer's drought severity index (PDSI) is widely used for the drought monitoring but it has the disadvanges and limitations in that the PDSI is estimated by considering just climate conditions as pointed out by many researchers. Thus this study uses the SWAT model which can consider soil conditions like soil type and land use in addition to climate conditions. We estimate soil water (SW) and soil moisture index (SMI) by SWAT which is a long term runoff simulation model. We apply the SWAT model to Soyang dam watershed for SMI estimation and compare SMI with PDSI for drought analysis. Say, we calibrate and validate the SWAT model by daily inflows of Soyang dam site and we estimate long term daily soil water. The estimated soil water is used for the computation of SMI based on the soil moisture deficit and we compare SMI with PDSI. As the results, we obtained the determination coefficient of 0.651 which means the SWAT model is applicable for drought monitoring and we can monitor drought in more high resolution by using GIS. So, we suggest that SMI based on the soil moisture deficit can be used for the drought monitoring and management.
장대원,정상만,박무종,김형수,서병하,Jang. Dae-Won,Jeong. Sang-Man,Park. Moo-Jong,Kim. Hung-Soo,Seoh. Byung-Ha 한국방재학회 2007 한국방재학회논문집 Vol.7 No.5
본 연구에서는 지역별 재해 발생 위험과 피해규모를 재해연보상의 다양한 유형으로 재구성하고 시설물별 재해 저감능력 및 예방정도를 평가할 수 있는 지표를 개발하였다. 각 지표는 기상학적, 수문학적 취약성과 재해 발생 확률과 같은 내용을 포함하고 있다. 이러한 내용을 GIS 기반의 DB 시스템으로 구축하여 시설물별 저감능력 대비 피해규모를 매칭하여 지역안전도를 진단하였다. 개발된 안전도 지표는 지역의 인명을 보호하고, 피해를 감소하며, 방재 시설물을 보호하는 내용을 담고 있다. 또한 재해 유형별 피해유형분석을 GIS 기반의 자료를 이용하여 시행하였다. We reconstructed the community disaster risk and patterns of damage magnitude using `Annual Report of National Disaster Data`. And we developed the inspection index for damage reduction capacity of each facility or each damage prevention measure. The inspection indices include climatic and hydrological vulnerabilities, and disaster probability components. Also we considered all indices and components for DB construction on the GIS system. Then we constructed `Inspection for Safety Degree of Community System(ISDCS)` according to the facility`s criteria from the combination of damage reduction capacity of facility and damage magnitude. The safety index has designed a system that encourages communities to carry out a list of activities in the raw from natural disaster. The activities ultimately saves lives, reduce property damage, and protect disaster facilities. Damage patterns were also analyzed according to damage type using pattern analysis and GIS.