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| 자료동화기법을 이용한 침식모형의 매개변수 추정 및 불확성실성 평가 |
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김연수, 이기하, 이대업, 노성진 |
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| Parameter Estimation and Uncertainty Assessment of a Soil Erosion Model Using Data Assimilation Method |
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Yeon su Kim, Gi ha Lee, Dae eop Lee, Seong Jin Noh |
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| Abstract |
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This study aims to develop the CSEM-PF by combining Particle Filter (PF) and Catchment-scale Soil Erosion Model (CSEM) for time-variant parameter estimation and uncertainty assessment. The CSEM-PF can provide information regarding uncertainty of simulation output as well as model parameters of nonlinear soil erosion models. The CSEM-PF was applied to the upper Guemho river basin with two rainfall events. Then we estimated the feasible model parameters of CSEM at each time step and generated uncertainty bounds of both hydrograph and sedigraph. The simulation results show that rainfall-runoff parameters are well estimated as well as good agreement with observed hydrograph with relatively small uncertainty bounds. On the other hand, erosion-sediment yield simulation results led to larger uncertainty bounds than hydrograph results. In particular, parameter estimation with a few sediment observations provided less uncertain (more reliable) sediment discharge than the case with inter- or extrapolated discharge-sediment relation equation. |
| Key Words:
토양침식모형; 파티클 필터; 매개변수 순차 추정; 불확실성 평가 |
| 요지 |
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본 연구에서는 파티클 필터와 물리적 토양침식모형인 CSEM를 결합한 CSEM-PF을 적용하여 모형의 매개변수를 추정하고, 모의결과의 불확실성 평가하였다. 금호강 상류유역의 두 개의 강우사상에 대해 시간별로 모의된 유량 및 유사량을 관측결과와 비교함으로써 비선형 시스템인 물리적 기반 토양침식모형의 매개변수를 추정하였고, 기존의 전형적인 시불변성 전역 최적화 기법(time-invariant global optimization method)에서 벗어나 시간별 관측자료에 대해 모형의 상태변수 및 매개변수를 최적화하여 시간변동성을 추적하고, 매개변수의 불확실성에 따른 예측결과의 불확실성을 평가하였다. CSEM-PF를 이용한 강우-유출과 관련된 매개변수 및 모의 수문곡선은 타당한 범위 내에서 추정된 것으로 분석되었으나 유사량의 모의결과는 수문곡선 모의결과보다 더 큰 불확실성 범위를 나타내었다. 특히, 매개변수 추정 시 소수의 자료로부터 내삽 또는 외삽된 유량-유사량 관계곡선식을 이용하는 것보다 유사량 관측자료를 직접 이용할 경우 모형의 불확실성이 감소하는 것으로 분석되었다. |
| 핵심용어:
토양침식모형; 파티클 필터; 매개변수 순차 추정; 불확실성 평가 |
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