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Shot Noise Process 기반 강우-유출 모형을 이용한 유출 앙상블 멤버 생성
Generation of runoff ensemble members using the shot noise process based rainfall-runoff model 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.52 no.9, 2019년, pp.603 - 613  

강민석 (고려대학교 공과대학 건축사회환경공학부) ,  조은샘 (고려대학교 공과대학 건축사회환경공학부) ,  유철상 (고려대학교 공과대학 건축사회환경공학부)

초록
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본 연구에서는 shot noise process 기반 강우-유출 모형(이하 강우-유출 모형)을 이용하여 유출 앙상블 멤버를 생성하는 방법을 제안하였다. 아울러 제안된 방법을 적용하여 대림 2, 구로 1, 중동 빗물펌프장 등 3개 배수유역에 대한 유출 앙상블 멤버를 생성하고, 이를 관측 유출량과 비교해 보았다. 강우-유출 모형의 매개변수는 Kerby 공식, Kraven II 공식, Russel 공식 및 수정합리식의 개념을 이용하여 추정하였다. 강우-유출 모형 매개변수의 난수 발생을 위해서는 감마분포와 지수분포를 이용하였다. 특히, 감마분포의 경우에는 평균과 표준편차의 관계를 어떻게 설정하느냐에 따라 다양한 난수 발생이 가능함을 확인하였다. 생성된 유출 앙상블과 관측 유출량과의 비교 결과, 표준편차가 평균의 두 배인 감마 분포를 이용하여 만든 유출 앙상블이 관측 유출량을 가장 적절히 포괄함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposes a method to generate runoff ensemble members using a rainfall-runoff model based on the shot noise process (hereafter the rainfall-runoff model). The proposed method was applied to generate runoff ensemble members for three drainage basins of Daerim 2, Guro 1 and the Jungdong, wh...

주제어

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이런 문제를 해결하기 위한 방편으로 도입된 것인 확률적 홍수예측이다. 발생 가능한 여러 시나리오를 생성하고(즉, 유출 앙상블) 이를 이용하여 확률적으로 발생 가능한 미래 유출량을 예측하는 것이다. 이 방법은 예측치에 대한 불확실성도 함께 제공할 수 있는 장점이 있다.
  • 본 연구에서는 shot noise process 기반 강우-유출 모형(이하 강우-유출 모형) 매개변수의 난수를 발생하기 위해 감마분포 (gamma distribution)와 지수분포(exponential distribution) 를 고려하였다. 감마분포는 연속형 확률분포이고, 대기시간의 모델링에서 사건이 n번 발생하기까지의 대기 시간을 모의하는데 이용된다.
  • 본 연구에서는 특히 도시유역에서 강우-유출 모형의 불확실성을 반영하는 앙상블 멤버 생성의 필요성을 증명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 도시유역 강우-유출 해석에 적용성이 검증된 Kang and Yoo (2018)의 shot noise process 기반의 강우-유출 모형을 선택하여 유출 앙상블 멤버 생성에 이용하였다.
  • 배수유역별 생성된 유출 앙상블 멤버의 개수는 난수의 개수와 동일한 100개이다. 아울러, 유출 앙상블 멤버를 기존 유출 해석 결과와 비교하기 위해 유출 모형의 매개변수를 그대로 적용한 결과도 확인해보았다. Fig.

가설 설정

  • 먼저 대상유역에 대한 유출 해석을 수행하기 위해 대상 유역을 소유역으로 분할하고, 소유역별 매개변수를 추정하였다. 소유역의 분할은 대상유역의 관망 자료를 이용하여 관거가 소유역의 측면에 위치한다는 가정 하에 수행하였다. 그 결과, 대림2 빗물펌프장 배수유역의 경우 15개 소유역으로 분할되었으며, 구로1 빗물펌프장 배수유역과 중동 빗물펌프장 배수유역의 경우 각각35개, 16개 소유역으로 분할되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Shot noise란 무엇인가? Shot noise는 다이오드나 트랜지스터와 같은 전자장치에서 발생하는 잡음(noise)의 한 형태이다. 이 noise는 발생시점에서 최댓값을 가지고 발생 시점 이후부터는 지수적으로(exponentially) 감소하는 특징을 가진다.
강우-유출 해석과정의 불확실성을 해결하기 위한 방편은? 결과적으로 유출해석 결과는 상당한 오차를 보일수밖에 없는 구조적인 문제를 안게 된다. 이런 문제를 해결하기 위한 방편으로도입된 것인 확률적홍수예측이다. 발생 가능한 여러 시나리오를 생성하고(즉, 유출 앙상블) 이를 이용하여 확률적으로 발생가능한 미래 유출량을 예측하는 것이다.
도시유역의 침수피해가 가중되어 나타나는 이유는? ,2018a). 특히, 도시유역의 경우에는 불투수면의 비율이 높기 때문에 짧은 도달시간, 첨두 유량의 증가 등의 현상이 나타나고, 이로 인한 침수피해가 가중되어 나타난다(Konrad, 2003;MLTMA, 2009; Jo, 2014; Song et al., 2015; Hofmann and Schüttrumpf, 2019). 침수로 인한 피해를 저감하기 위해서는근본적으로 예측 강우의 정확성이 개선되어 효과적인 예경보가 가능할 수 있어야 한다(MLTMA, 2009; Kim et al.
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참고문헌 (33)

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