보고서 정보
주관연구기관 |
APEC기후센터 Apec Climate Center |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-12 |
주관부처 |
기상청 Korea Meteorological Administration(KMA) |
연구관리전문기관 |
APEC기후센터 Apec Climate Center |
등록번호 |
TRKO201400011961 |
DB 구축일자 |
2014-06-28
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초록
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1. 서론
수문해석을 통한 장기유출량 산정은 대상 유역에 대한 효율적인 수자원 관리 및 홍수나 가뭄 등과 같은 자연재해로부터 효과적이고 안정적으로 대처하기 위한 필수적인 요소이다. 일반적으로 장기유출량 산정은 수문모형을 활용하여 모의되고 있다. 먼저 관심 유역에 대하여 유출모의를 수행하고, 유출량 관측자료를 이용하여 최적 매개변수를 추정한다. 이렇게 추정된 매개변수와 유출량을 예측하고자 하는 기간의 기상관측자료를 입력하여 유출량을 예측하게 된다. 그러나 현재 대부분의 국가에서는 강수량 관측은 시공간적으로 비교적 고해상도로 이루
1. 서론
수문해석을 통한 장기유출량 산정은 대상 유역에 대한 효율적인 수자원 관리 및 홍수나 가뭄 등과 같은 자연재해로부터 효과적이고 안정적으로 대처하기 위한 필수적인 요소이다. 일반적으로 장기유출량 산정은 수문모형을 활용하여 모의되고 있다. 먼저 관심 유역에 대하여 유출모의를 수행하고, 유출량 관측자료를 이용하여 최적 매개변수를 추정한다. 이렇게 추정된 매개변수와 유출량을 예측하고자 하는 기간의 기상관측자료를 입력하여 유출량을 예측하게 된다. 그러나 현재 대부분의 국가에서는 강수량 관측은 시공간적으로 비교적 고해상도로 이루어지고 있는 반면 장기유출해석에서 고려되어야할 기온, 습도, 일사량, 풍속 등의 기상인자에 대한 관측은 매우 부족한 실정이다. 또한 수문모형의 검증에 필요한 유출량 관측자료도 매우 부족하기 때문에 댐, 저수지 등의 수공구조물 설계나 운영을 위한 정확한 유출모의가 어렵다.
최근에는 컴퓨터 기술의 발달과 함께 수문모형에서는 보다 현실적인 유출현상을 모의하기 위하여 과거에 비해 더욱 복잡한 비선형방정식을 적용하고 있다(Kang et al., 2013). 그러나 이러한 수문모형의 복잡성에 비해서 상대적으로 매개변수를 추정하기 위한 관측자료는 부족하기 때문에 많은 부분의 매개변수들이 적절한 보정방법을 통해서 추정되어야 하는 문제점을 가지고 있다.
Abstract
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Estimation of long-term streamflow from watersheds is very important to manage water resources effectively and to cope with water-related disasters, including flooding and drought. Long-term streamflow prediction is generally achieved through hydrological modeling, which includes preparation of inpu
Estimation of long-term streamflow from watersheds is very important to manage water resources effectively and to cope with water-related disasters, including flooding and drought. Long-term streamflow prediction is generally achieved through hydrological modeling, which includes preparation of input datasets, an implementation of a hydrological model, and model calibration. For the watershed of interest, the hydrological model simulates streamflow and an optimal parameter set is estimated by comparing the output data with measurements. This parameter set can be applied to predict another runoff event within the same watershed.
However, daily hydrometeorogical observations, including streamflow, air temperature, relative humidity, sunshine, and wind speed are insufficient for hydrological modeling in many watersheds, even though precipitation records are relatively abundant. This lack of appropriate data interferes with the accurate and reliable prediction of streamflow. Moreover, complex nonlinear equations are added to recently developed hydrological models to simulate more accurate watershed responses. Thus, many parameters in the models may require estimation through model calibration because of the deficit of measurements.
Model parameters can be transferred by using different regionalization methods, which transfer a parameter set from the nearest watershed to the watershed of interest, consider the streamflow from a different watershed with the most similar properties, and use the mean values of the parameters from the neighboring watersheds.
This study employed linear regression equations between the model parameters and physiographic attributes of watersheds, such as drainage area, elevation, slope, land cover, and soil type, which is the most widely used regionalization method. A distributed hydrological model, the Coupled Routing and Excess Storage (CREST) model, was employed for streamflow simulation in the study areas, namely the Chunju Dam basin (CJDB), the Soyanggang Dam basin (SYDB), the Andong Dam basin (ADDB), the Imha Dam basin (IHDB), the Namgang Dam basin (NGDB), the Miryanggang Dam basin (MRDB), the Yongdam Dam basin (YDDB), and the Juam Dam basin (JADB). Two of these basins, MRDB and JADB, were considered ungauged basins for validation.
The Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 3B42v6 from the National Aeronautics and Space Administration (NASA) and the Potential Evapotranspiration (PET) from the Famine Early arning System Network (FEWSNET) were applied to the CREST model as two meteorological input forcings. Topographic parameters were estimated from the Digital Elevation Model (DEM) of the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM).
Streamflow simulations were implemented by the CREST model from 01 Jan 2004 to 31 Dec 2009 at a daily time-step and the optimal parameter sets were found using the Adaptive Random Search (ARS) method. The relationships between the model parameters and the basin properties, including drainage area, elevation, slope, longest path, river length, elongation ratio, impervious area, forest area, paddy field, and crop land, were computed using the multiple linear regression method for the six gauged basins. Then, new parameter sets were generated by the regression equations and the physiographic properties of the six gauged basins and the two ungauged basins.
Finally, the new parameters were validated for all the study basins and assessed by four indices, namely the Nash-Sutcliffe Coefficient of Efficiency (NSCE), Percent Bias (PBIAS), Root Mean Squared Error – Observation Standard Deviation Ratio (RSR), and the Pearson’s Correlation Coefficient (PCC).
The results showed that the CREST hydrological model and the proposed regression equations can acceptably simulate streamflow, considering NSCE, RSR, and PCC in both the six gauged and the two ungagued basins. However, they provided somewhat biased streamflow simulations for all the study basins. In further studies, these biases should be reduced by adding other basins and by finding basin properties that are highly related with the model parameters.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- ABSTRACT ... 2
- 1. 서론 ... 3
- 2. 연구 자료 및 방법 ... 5
- 2.1 대상 유역 ... 5
- 2.2 연구 자료 ... 6
- 2.3 장기유출해석 ... 11
- 2.4 매개변수 지역화 ... 20
- 3. 모형 적용 및 검증 ... 24
- 3.1 유출모의 및 매개변수 최적화 ... 24
- 3.2 매개변수 지역화식 추정 ... 25
- 3.3 지역화식 적용 및 검증 ... 36
- 4. 요약 및 결론 ... 44
- APPENDIX ... 46
- REFERENCES ... 49
- 끝페이지 ... 50
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