Spatial Extension of Runoff Data in the Applications of a Lumped Concept Model

Abstract

Runoff data availability is a substantial factor for precise flood control such as flood frequency or flood forecasting. However, runoff depths and/or peak discharges for small watersheds are rarely measured which are necessary components for hydrological analysis. To compensate for this discrepancy, a lumped concept such as a Storage Function Method (SFM) was applied for the partitioned Choongju Dam Watershed in Korea. This area was divided into 22 small watersheds for measuring the capability of spatial extension of runoff data. The chosen total number of flood events for searching parameters of SFM was 21 from 1991 to 2009. The parameters for 22 small watersheds consist of physical property based (storage coefficient: k, storage exponent: p, lag time: Tl ) and flood event based parameters (primary runoff ratio: f1, saturated rainfall: Rsa). Saturated rainfall and base flow from event based parameters were explored with respect to inflow at Choongju Dam while other parameters for each small watershed were fixed. When inflow of Choongju Dam was optimized, Youngchoon and Panwoon stations obtained average of Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) were 0.67 and 0.52, respectively, which are in the satisfaction condition (NSE > 0.5) for model evaluation. This result is showing the possibility of spatial data extension using a lumped concept model.

Estimating Regional Maximum Floods using a Runoff Data Spatial Extension Method in Ungauged Watersheds

“…전체 강우량이 같은 경우 강우의 공간분포를 고려해서 해석한 것과 고려하지 않은 것의 유출 수문곡선 및 첨두유량의 크기 는 다르게 나타날 수 있기 때문이다 (Singh, 1997) (Bae and Chung, 2000;Kim et al, 2008, Chung et al, 2012. 다른 연구에서는 어느 한 유역을 중소규모 단위로 나누고 관측유출자료를 이용하여 각 소유역에 대한 최적의 매개변수를 추정한 뒤, 이 매개변수로 각 소유역의 유출량을 산정하는 방법을 사용하였다 (Kim et al, 2013). 최근에는 지역회귀모형의 설명변수에 수문모형의 매개변수를 추가하 여 회귀모형의 적합성을 향상한 하이브리드 지역화 모형으로 미계측유역의 유출자료를 생성하기도 하였다 (Kim et al, 2018 (Pegram and Parak, 2004).…”

“…일반적으로 미계측유역 의 유출자료를 통계적으로 산정하는 다중선형회귀분석 (Vogel et al, 1999;Goswami et al, 2007)을 주로 사용하였으 며, 최근에는 지역회귀모형의 설명변수에 수문모형의 매개 변수를 추가하여 회귀모형의 적합성을 향상한 하이브리드 지역화 모형으로 미계측유역의 유출자료를 생성하기도 하 였다 (Kim et al, 2018). 또한, 미계측유역 내에 하류 지점을 중심으로 전체유역의 매개변수를 추정하여 홍수유출을 모 의하였으며 (Bae and Chung, 2000), 이를 응용하여 미계측유 역을 소규모로 분할한 뒤 각 소유역의 유출 출구 지점 중심으 로 매개변수를 산정하여 유출자료를 생성하기도 하였다 (Kim et al, 2013). 분포형 모형과 공간확장자료 생성방법을 이용하여 미계측유역의 홍수유출 시계열 자료를 생성하여 첨두유량을 추출하고 분석한 연구도 있다 (Kim and Shin, 2017…”

Simulation Conditions based Characteristics of Spatial Flood Data Extension

“…이에, Kim et al (2013)은 홍수자료의 공간확장이라는 새로운 개념 및 모식을 도입하여 강우-유출모형을 이용할 경우 홍수량자료를 공간적으로 확장할 수 있음을 제시한 바 있다. 이 개념은 국내외에서 개발된 분포형 강우-유출 모형을 이용할 경우 모형의 구동성만으로 미계측유역의 홍수량을 발생할 수 있음을 나타내었다 (Choi et al, 2010).…”

“…따라서 홍수자료의 공간확장 개념은 분포화된 강우-유출 모형을 이용한다는 제약성과 한 개 이상의 관측된 자료가 유역내에 존재해야한다는 가정을 내포하고 있다. 그러나 국내의 경우 만족할 만한 분포형모형이 부족하기에, Kim et al (2013) (Benson, 1962;Zrinji and Burn, 1994;Bloschl and Sivapalan, 1995;Bardorssy, 2008 …”