낙동강 유역에서의 확정론적 및 추계학적 수질해석

Abstract

하천에서의 수질변동을 예측하기 위해 FOEA(First-Order Error-Analysis)와 Monte Carlo 모의를 적용한 추계학적 모형을 개발하였다. 영향메트릭스(Influential matrix)를 이용한 민감도 분석을 실시하여 주요 반응계수를 결정하였고, BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) 최적화 기법을 사용하여 주요 반응계수 값을 산정하였다. 본 모형을 확정론적 수질해석과 동일한 실제 하도구간에 적용하여 추계학적 수질해석을 실시하였고, 그 결과는 확정론적 해석결과와 잘 일치하였다. 유량과 수질, 반응계수 등에 포함된 불확실도가 하류단의 불확실도에 끼치는 영향을 산정하기 위해 상류단과 지류의 유량 및 수질에 대한 불확실도, 그리고 반응계수의 불확실도에 대한 분석과정이 모형에 포함되었다. 모의수행 결과로부터 각 변수들이 가지고 있는 불확실도가 총 불확실도에 끼치는 영향에 대한 기여도를 산정 할 수 있었다. A stochastic model using FOEA(First-Order Error-Analysis) and Monte Carlo Method is developed to predict water quality variation in a river. A sensitivity analysis using influential matrix is performed to determine the significant reaction coefficients. Also the BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) optimization method is applied to estimate the optimal values of the major reaction coefficients. The developed stochastic model is applied to the real study reach and the results are agreed well with those of deterministic analysis. The process for analyzing the uncertainties of the discharge, water quality and reaction coefficients of headwater and tributaries is included in the model to estimate the influence on the water quality variation at downstream. The extents of contribution of the uncertainties influencing on the total uncertainty can be evaluated from the results of the model.