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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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저수지 상류 유역은 대부분 미계측 유역으로 강우량, 유출량 등의 수문?기상자료와 관개용수공급량, 관개지구 용수로의 수위변화 등에 대한 계측 자료가 부족하여 저수지 설계 및 운영을 위한 정확한 유입량 예측에 어려움이 많다. 또한 미계측 유역에 적용하기 위한 개념적 강우-유출모형인 Tank 모형의 매개변수를 추정하기 위한 기존 회귀식은 매개변수의 범위를 고려하지 않고, 최하단 탱크의 초기 저류고를 산정하기 위한 회귀식을 제안하고 있지 않아 정확한 유출량 모의에 한계가 있다.
따라서 본 연구의 목적은 실측 유출량 자료를 확보하고 있는 국내 다목적댐 상류유역 및 하천 수위관측소 유역을 대상으로 3단 탱크 모형의 매개변수 추정 회귀식을 보완하여 매개변수 범위를 고려하였으며, 최하단 탱크의 초기 저류고를 포함하여 총 11개 매개변수 추정을 위한 회귀식을 개발하고, 그 적용성을 평가하는 데 있다.
대상유역의 실측 유출량 자료를 이용하여 유전자 알고리즘을 통해 모형의 매개변수를 최적화하였고, 최적화된 매개변수와 유역특성인자 간 상관분석을 실시한 뒤 일반화된 회귀식을 개발하였다. 개발된 회귀식으로 유출량을 모의한 결과, R2와 효율지수는 0.7 이상으로 높게 나타났으며 RMSE는 5 ㎜/day 이하로 나타남으로써 모의값이 실측값을 잘 반영하였다.
기존에 개발된 회귀식은 일부 다목적댐 및 하천유역을 대상으로 하고 있어 모든 유역에 적용하여 정확한 유출량을 모의하기에는 한계가 있다고 사료되어 유출량에 영향을 미치는 유역경사의 경사 구간을 고려한 세분화된 회귀식을 개발하였다. 유역경사 (S)의 평균값과 표준편차를 이용하여 구간을 Case Ⅰ(S ≤ 21.8%, 21.8% < S < 34.5%, S ≥ 34.5%)과 Case Ⅱ(S ≤ 25.0%, 25.0% < S < 31.4%, S ≥ 31.4%)로 구분하고 각 구간에 해당하는 회귀식을 개발하였으며, 통계적 결과 두 Case의 회귀식 모두 일반화된 하나의 회귀식보다 더 높은 정확도를 나타내었다.
본 연구에서 개발된 총 3 Case의 회귀식은 모두 기존에 제시된 회귀식보다 높은 정확도를 보였다. 특히, Case Ⅱ 회귀식으로 산정된 매개변수로 모의한 총유출량은 실측 총유출량에 좀 더 근접하게 모의됨으로써 임의의 유역에 대한 장기유출량 모의 시 보다 신뢰성 높은 결과를 나타낼 것으로 기대된다. 또한, 이를 통해 장기적으로 수집된 유출량 자료는 향후 자료 획득에 어려움이 있는 미계측 유역의 유역관리, 설계 및 운영 등에도 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.
따라서 본 연구의 목적은 실측 유출량 자료를 확보하고 있는 국내 다목적댐 상류유역 및 하천 수위관측소 유역을 대상으로 3단 탱크 모형의 매개변수 추정 회귀식을 보완하여 매개변수 범위를 고려하였으며, 최하단 탱크의 초기 저류고를 포함하여 총 11개 매개변수 추정을 위한 회귀식을 개발하고, 그 적용성을 평가하는 데 있다.
대상유역의 실측 유출량 자료를 이용하여 유전자 알고리즘을 통해 모형의 매개변수를 최적화하였고, 최적화된 매개변수와 유역특성인자 간 상관분석을 실시한 뒤 일반화된 회귀식을 개발하였다. 개발된 회귀식으로 유출량을 모의한 결과, R2와 효율지수는 0.7 이상으로 높게 나타났으며 RMSE는 5 ㎜/day 이하로 나타남으로써 모의값이 실측값을 잘 반영하였다.
기존에 개발된 회귀식은 일부 다목적댐 및 하천유역을 대상으로 하고 있어 모든 유역에 적용하여 정확한 유출량을 모의하기에는 한계가 있다고 사료되어 유출량에 영향을 미치는 유역경사의 경사 구간을 고려한 세분화된 회귀식을 개발하였다. 유역경사 (S)의 평균값과 표준편차를 이용하여 구간을 Case Ⅰ(S ≤ 21.8%, 21.8% < S < 34.5%, S ≥ 34.5%)과 Case Ⅱ(S ≤ 25.0%, 25.0% < S < 31.4%, S ≥ 31.4%)로 구분하고 각 구간에 해당하는 회귀식을 개발하였으며, 통계적 결과 두 Case의 회귀식 모두 일반화된 하나의 회귀식보다 더 높은 정확도를 나타내었다.
본 연구에서 개발된 총 3 Case의 회귀식은 모두 기존에 제시된 회귀식보다 높은 정확도를 보였다. 특히, Case Ⅱ 회귀식으로 산정된 매개변수로 모의한 총유출량은 실측 총유출량에 좀 더 근접하게 모의됨으로써 임의의 유역에 대한 장기유출량 모의 시 보다 신뢰성 높은 결과를 나타낼 것으로 기대된다. 또한, 이를 통해 장기적으로 수집된 유출량 자료는 향후 자료 획득에 어려움이 있는 미계측 유역의 유역관리, 설계 및 운영 등에도 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.
목차
목 차국 문 초 록 Ⅰ목 차 ⅢList of Tables ⅥList of Figures Ⅶ제 1 장 서 론 1제 2 장 연 구 사 32.1 장기유출모형 32.2 매개변수 최적화 기법 72.3 매개변수 추정을 위한 회귀식 개발 9제 3 장 이론적 배경 103.1 TANK Model 113.1.1 모형의 기본 이론 123.1.2 수정 TANK 모형 173.2 매개변수 최적화 193.2.1 유전자 알고리즘 193.2.2 실수코딩 유전자 알고리즘 213.2.3 목적함수 223.3 회귀식 개발을 통한 매개변수 일반화 233.4 GIS를 이용한 유역경사 산정 26제 4 장 대상유역 및 자료구축 284.1 대상유역 284.2 지형자료 및 GIS 자료 구축 314.3 기상 ? 수문자료 33제 5 장 Tank 모형 매개변수 추정을 위한 회귀식 개발 355.1 유전자 알고리즘에 의한 매개변수 최적화 355.1.1 매개변수 초기치 결정 375.1.2 매개변수 최적화 395.1.3 매개변수 검정 465.2 매개변수 회귀식 개발 515.2.1 회귀식 개발 515.2.2 회귀식 검정 555.3 유역경사 구간에 대한 회귀식 개발 605.3.1 Case Ⅰ: 유역경사 구간에 대한 회귀식 개발 및 검증 635.3.2 Case Ⅱ: 유역경사 구간에 대한 회귀식 개발 및 검증 685.4 미계측 유역의 적용 73제 6 장 요약 및 결론 79References 82Appendix 88Abstract 110
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