토양수분과정을 고려한 GR4J 모형의 개량 및 국내유역 적용성 평가

• 영문명: Improvement of GR4J Model Applying Soil Moisture Accounting Process and Its Application in Korea Basin
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 임성수 유도근 김중훈 Im, Sung Soo Yoo, Do Guen Kim, Joong Hoon
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』12권3호, 255~262쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2012.06.30

국문 초록

토양수분과정은 강우사상 발생 시 유역의 반응을 결정할 때 중요하게 고려되어야 할 과정으로 저류형 수문모형에 있어서 초기 유출량을 결정하는 역할을 한다. 이 같은 토양수분과정은 연속형 NRCS 방법에 주로 사용되었으나 초기강우손실 가정의 문제점 때문에 강우발생사상에 대하여 일부 사상은 설명할 수 없다. 본 연구에서는 NRCS 방법의 초기강우손실 가정의 문제점을 해결하고자 수정된 토양수분과정을 고려하여 모형을 개량하고 개량한 모형을 국내유역에 적용하여 적용성을 평가하였다. 수정된 토양수분과정 개선절차 적용에 있어서 집중형 장기강우유출모형인 GR4J(Ge`nie Rural a 4 parame tres Journalier)를 선택하여 개선하였다. 이를 기존의 결과와 비교하여 개선된 절차가 결과에 어떤 영향을 미치는 지 살펴보았다. 이 과정에서 모형의 매개변수 추정은 최적화 알고리즘인 화음탐색법을 사용하였으며 매개변수 검증을 수행하여 각 매개변수가 유역의 특성을 대표하는지 확인하였다. 토양수분과정 개선을 통해 더 향상된 강우-유출 값을 획득하였으며 연구 결과를 토대로 토양수분과정 개선을 통해 강우-유출 과정의 정확성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 유출기준저류고에 따른 토양수분과정 세분화는 유출량 추정의 정확성을 높이는 데 매우 중요한 역할을 하며 본 연구에서 사용한 GR4J 모형은 비교적 적은 매개변수를 사용하여 우수한 성능을 나타내기에 본 연구결과를 바탕으로 국내유역에서 적용하기에 적합한 모형으로 기대된다.

영문 초록

Soil Moisture Accounting(SMA) process is an important topic in rainfall-runoff analysis because it determines the initial discharge in hydrological models. The SMA process is used in continuous NRCS method. However, it can not explain some events due to its assumption of initial rainfall losses. In this study, a modified SMA procedure is applied to solve the problem with the initial rainfall losses assumption of the NRCS method, and a modified GR4J model is developed using the modified SMA procedure. To verify the applicability of the proposed model, the results are compared with those from existing GR4J models in three different Korean basins. In this process, Harmony Search optimization algorithm is used to calibrate model parameters. And the calibrated parameters are verified to check the representability of the target basin. The developed model shows better results than existing models do and can improve accuracy of the rainfall-runoff model. Since the modified GR4J model shows outstanding efficiency while using less parameters, it is expected to be applied to many other Korean basins.

키워드

토양수분과정 매개변수 최적화 장기유출해석 Soil moisture accounting Parameter optimization GR4J Long term rainfall-runoff analysis