금강하구역에서 최소 정점을 이용한 TS 공간 분포의 재구성

김남훈; 황진환

doi:10.7846/JKOSMEE.2018.21.4.351

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김남훈 (서울대학교) 황진환 (서울대학교)

저널정보: 한국해양환경·에너지학회 한국해양환경·에너지학회지 한국해양환경·에너지학회지 제21권 제4호

발행연도: 2018.11

수록면: 351 - 360 (10page)

DOI: 10.7846/JKOSMEE.2018.21.4.351

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연안의 물리 및 환경 특성은 조석, 파랑, 담수 방류 등과 같이 다양한 요인에 의해 변화한다. 특히, 금강하구는 강우에 의한 하구둑 내부 수위의 변화로 인위적인 담수 방류가 이루어지기 때문에 해수와 담수가 서로 혼합되어 담수 영향역의 변화가 매우 큰 해역이다. 이러한 담수 영향역의 변화는 연안의 물리 및 환경 변화에 영향을 미칠 수 있어, 이를 효과적으로 관리하기 위한 모니터링이 수행되어야 한다. 하지만 해역의 특성을 효과적으로 반영하고 관리하기 위한 모니터링 정점의 개수와 위치 등을 결정할 수 있는 방법론은 아직 제안된 바가 없어, 연구자의 경험과 판단에 의존하여 모니터링 정점의 설계가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 금강하구역을 대상으로 모의된 수치 모델(Delft-3D) 자료를 이용하여 담수에 의한 공간 변동성을 반영할 수 있는 모니터링 정점의 배열 설계 전략을 공학적으로 제시하였다. 분석 항목의 시 · 공간 특성 변화를 재구성하기 위해서 공간 분포를 연속적으로 구성할 수 있는 객관 분석의 보간 함수를 목적 함수로 구축하고, 이를 특정 설계 영역 안으로 구속시켜 국소 혹은 전역 최소 및 최대치를 찾아주는 구속 최적화방법을 도식적으로 적용하였다. 이렇게 재구성된 최적점의 배열을 이용하여 공간 분포를 재구성하고, 참값과 비교하여 적정성 여부를 평가하였다. 또한, 현재 금강하구에서 운영되고 있는 모니터링 정점의 배열과 비교하여 방법론의 타당성 여부를 평가하였다. 최적점의 배열은 현재 금강하구에서 운영되고 있는 모니터링 정점 배열보다 반 이상 적은 정점으로도 유사한 결과를 보였으며, 공간 분포를 연속적으로 구성하기 위한 합리적인 위치에서 결정되었음을 시사하였다.

The physical and environmental characteristics of the coastal area can be affected by the various factors such as tide, wave, and freshwater discharge. In particular, The Geumgang estuary is artificially discharging the freshwater according to the change of water level in the reservoir due to the rainfall, so that the seawater and freshwater are mixed with each other and the freshwater influence area change a lot. Therefore, the physical and environmental conditions of the coastal area may change, and the appropriate monitoring should be carried out to manage them effectively. However, no standard method or framework has yet been proposed to determine the number and location of monitoring points, which effectively represent and manage the characteristics of the coast. In this study, we propose an array design strategy of monitoring number and locations that can represent the spatial variability of the freshwater using the numerical simulation results for the Geumgang estuary. In order to reconstruct the temporal and spatial characteristics of target variables, an interpolation function that can construct the continuous spatial distribution is constructed for the objective analysis. An optimization method which can constrain the objective function into the specific design domain is graphically applied to find the local or global minimum and maximum solutions. The spatial distribution is reconstructed by using the solutions and compared it with the true distribution to evaluate its reconstruction capacity. In addition, the methodology is validated by comparing with the observation data from the monitoring points, which are currently being operated in the Geumgang estuary. The spatial distribution of the best-fitted array is similar to that of the currently operating array with less than half of the number of points in the Geumgang estuary, and suggesting that the best-fitted array is determined at the reasonable locations to reconstruct the continuous spatial distribution.

#Geumgang estuary(금강하구) #Array design(배열 설계) #Objective analysis(객관 분석) #Graphical optimization(도식 최적화) #Constrained optimization(제약 최적화)

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[학술지(정기간행물)] - Barnes, S. L. / 1964 / A Technique for Maximizing Details in Numerical Weather Map Analysis / J. Appl. Meteorol. 3 : 396 ~ 634

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