PUKYONG

WASP 7.2와 신경망모형을 이용한 낙동강의 수질모의 및 예측

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Alternative Title
Water Quality Simulation and Forecast in the Nakdong River Using WASP 7.2 and Artificial Neural Network Model
Abstract
Mulgeum, a downstream area in the Nakdong River, is exceeding in its standard of eutrophication during almost period of 2003~2005. This study is to simulate and predict the eutrophication of Mulgeum through WASP 7.2 model. For the simulation of eutrophication, the observed number of zooplankton is inputted and the result is compared with the observed results. And, through the Artificial Neural Network model, the zooplankton number is forecasted, and then the short term change of water quality is forecasted by inputting the air temperature data from the meteorological administration. As a result of the statistical analysis, the PBIAS of simulation by inputting the death rate of phytoplankton was -39.95 % and the PBIAS of simulation by inputting the number of zooplankton was 18.87 %. The simulation by inputting the number of zooplankton turned out more similar to the observed value. While the observed value of 2005 was fixed as initial condition, the number of zooplankton was forecasted through the Artificial neural network model by inputting DO, NO₃-N, PO₄-P, and air temperature data. Then, the short term change of water quality after 1~3 days was forecasted by inputting the air temperature from the meteorological administration instead of water temperature.
As a result of forecast, the eutrophic materials in the water quality items such as Chlorophyll-A, total Nitrogen, and total Phosphorus were always simulated as appropriate to the observed values during the forecast period. It is considered that the water quality simulation by inputting the observed data in the water quality items, the forecasted zooplankton number, and air temperature data from the meteorological administration into WASP 7.2 model will be meaningful water quality forecast in the Nakdong River.
Author(s)
최정민
Issued Date
2008
Awarded Date
2008. 2
Type
Dissertation
Keyword
WASP 7.2 신경망모형 낙동강
Publisher
부경대학교 대학원
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/4041
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001984188
Alternative Author(s)
Chloi, Jung Min
Affiliation
부경대학교 대학원
Department
대학원 토목공학과
Advisor
이상호
Table Of Contents
1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 및 목적 = 1
1.2 연구동향 = 3
1.2.1 WASP모형 = 3
1.2.2 신경망모형 = 4
1.3 연구의 내용 및 범위 = 6
2. 수질모형과 신경망모형 = 7
2.1 수질모형의 선정 = 7
2.2 WASP(Water Quality Analysis Simulation Program)모형의 이론 = 10
2.2.1 기본 방정식 = 12
2.2.2 질량보존 방정식 = 13
2.2.3 예측수질항목의 반응 및 상호 관계식 = 14
2.3 신경망(Artificial Neural Network) 모형의 이론 = 20
2.3.1 신경망의 배경 = 20
2.3.2 신경망의 분류 = 21
2.3.3 다층 퍼셉트론(Muti-Layer Perceptron)과 역전파 알고리즘 = 22
3. WASP모형을 이용한 수질모의 = 25
3.1 수질모의 조사지점 및 입력자료 구축 = 25
3.1.1 수질모의 조사지점 = 25
3.1.2 입력자료 구축 = 26
3.1.3 동물성 플랑크톤과 식물성 플랑크톤의 관계 = 36
3.1.4 WASP모형의 매개변수 추정 = 37
3.2 동물성 플랑크톤을 이용한 수질모의 = 39
3.2.1 모형의 보정 = 39
3.2.2 모의된 Chl-a와 입력 자료의 비교 = 52
3.2.3 모형의 검증 = 55
3.2.4 동물성 플랑크톤 개체수와 식물성 플랑크톤 사멸률을 이용한 = 66
3.3 민감도 분석 = 68
3.3.1 상수의 민감도 분석 결과 = 72
3.3.2 시간함수의 민감도 분석 결과 = 77
4. 신경망모형을 이용한 동물성 플랑크톤 예측 = 81
4.1 동물성 플랑크톤의 예측결과 비교 = 81
4.1.1 학습 기간에 따른 동물성 플랑크톤 예측 = 81
4.1.2 학습 횟수에 따른 예측결과 비교 = 84
4.1.3 기온에 의한 동물성 플랑크톤 예측 = 87
4.2 동물성 플랑크톤 예측에 의한 수질모의 = 89
4.3 예측된 동물성 플랑크톤 개체수, 관측된 동물성 플랑크톤 개체수 = 100
5. 기온 변화에 따른 수질의 단기 예측 = 102
5.1 수질의 단기 예측 방법 = 102
5.2 수질의 단기 예측 결과 = 103
6. 결론 및 향후 과제 = 113
참고문헌 = 116
감사의 글 = 121
Degree
Master
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산업대학원 > 토목공학과
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