Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회)
권호 표지

A Sensitivity Analysis of Cell Size on a Distributed Non-Point Source Pollution Model

분산형 비점오염원 모델에서 단위유역 크기의 민감도 분석

  • Bae, In-Hee (Department of Environmental Science and Engineering, College of Engineering, Ewha Womans University) ;
  • Park, Jung-Eun (Department of Environmental Science and Engineering, College of Engineering, Ewha Womans University) ;
  • Park, Seok-Soon (Department of Environmental Science and Engineering, College of Engineering, Ewha Womans University)
  • 배인희 (이화여자대학교 공과대학 환경학과) ;
  • 박정은 (이화여자대학교 공과대학 환경학과) ;
  • 박석순 (이화여자대학교 공과대학 환경학과)
  • Published : 2005.09.30
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Abstract

A sensitivity analysis study was performed to examine the effects of cell size on a distributed non-point source pollution model. The model, AnnAGNPS, whiff is a modified version of USDA's AGNPS, was applied to Eung stream watershed, a tributary of Cheongmi stream located in the South Branch of Han River System. The model components and results, such as channel length, slope, land use, and delivery ratio, were analyzed according to the various cell sizes from 10 to 200 ha. As cell sire increases, channel length decreases due to short-circuiting of meandering creek. The decreased channel length has more significant effects on the model results than any other geomorphological change. When the effects of land use and soil distribution are excluded, sediment delivery loads increase due to shorter time to reach the outlet of the watershed in larger tell size. When those effects are included, however, sediment delivery loads decrease in larger fell size because the variety of land use types can not be inputted. The predominant land use in the applied watershed is forest with very low soil erosion such that the predicted sediment delivery might be much lower than real system. The cell size of 30 ha was determined to produce the most appropriate resolution. Surface runoff and non-point source loads of TN, TP and BOD were predicted and the results agree well with the field measurements. From this study, it was shown that the model results would be very dependent on variations of topography, land use, and soil distribution, as a function of cell size, and the optimum cell size is very important for successful application of distributed non-point source pollution model.

분산형 비점오염원 모델에서 단위유역 크기의 영향을 검토하기 위하여 민감도 분석 연구를 실시하였다. 미농무성의 AGNPS 모델에서 변형된 AnnAGNPS 모델을 남한강 수계의 청미천의 지류인 응천 유역에 적용하였다. 10에서 200 헥타르에 이르는 다양한 단위유역 크기에 따라 유로연장, 경사, 토지 이용, 유달율 등과 같은 모델 요소와 결과를 분석하였다. 단위유역의 크기가 증가함에 따라 휘어진 하천이 단거리로 계산되기 때문에 유로연장이 감소하게 되고, 이것은 다른 어떤 지형 변화보다 모델 결과에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 토지 이용도와 토양 분포 효과가 제외되었을 경우, 단위유역이 클수록 유역의 최종유출구까지 도달하는 시간이 짧아져 토사 유달 부하량이 증가하였다. 그러나 이러한 영향이 포함되었을 경우, 단위유역이 클수록 적용 유역의 토지이용의 다양도가 포함될 수 없기 때문에 토사 유달 부하량이 감소하였다. 적용 유역은 토양 침식이 낮은 임야로 이루어져 단위유역이 큰 경우에는 임야 비율이 더욱 증가하여 유달 부하량이 감소하게 된 것이다. 적용 유역에서는 30 헥타르의 단위 유역이 가장 적합한 크기로 결정되었다. 강우 유출수량과 총질소, 총인, 생물화학적 산소요구량을 모델에서 예측하였으며 현장 측정치와 적절히 일치하였다. 본 연구를 통하여 모델 결과는 단위유역 크기에 따라 변하는 지형, 토지 이용, 토양분포 변이에 민감하게 변하며, 성공적인 분산형 모델적용을 위하여 최적의 단위유역 크기를 사용하는 것이 매우 중요하다는 결론을 얻었다.

Keywords

References

  1. Water Res. v.35 no.4 Nonpoint source pollution: a distributed water quality modeling approach Leon, L.F.;Soulis, E.D.;Kowen, N.;Farquhar, G.J.
  2. 대한환경공학회 '99추계학술대회연구발표회 논문집(I) 확률론적 방법을 이용한 분포형 비점오염원 모델의 격자크기에 따른 매개변수 민감도 분석 유금환;오경미;박희경
  3. 한국측지학회지 v.15 no.2 수문해석을 위한 DEM에 의한 지형의 경사도분석에서 격자크기의 영향 양인태;김연준
  4. Journal of Computing in Civil Engineering v.7 no.3 DEM aggregation and smoothing effects on surface runoff modeling Vieux, B.E.
  5. Computers and Geosciences v.19 no.4 Response of a distributed watershed erosion model to variations in input data aggregation levels Brown, D.G.;Bian, L.;Walsh, S.J.
  6. Proceedings of Third International Conference/Workshop on Integrating GIS and Environmental Modeling Effect of spatial variability on basin scale modeling Mamillapalli, S.;Srinivasan, R.;Arnold, J.G.;Engel, B.A.
  7. Journal of Hydrology v.236 Impacts of input parameter spatial aggregation on an agricultural nonpoint pollution model FitzHugh, T.W.;Mackay, D.S.
  8. Hydrological Processes v.5 The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modeling using digital terrain models Quinn, P.;Beven, K.;Chevallier, P.;Planchon, O.
  9. Water Resources Research v.30 no.11 Effects of digital elevation model map scale and data resolution on a topography-based watershed model Wolock, D.M.;Price, C.V.
  10. Water Resource Research v.30 no.4 Digital elevation model grid size, landscape representation, and hydrologic simulations Zhang, W.;Montgomery, D.R.
  11. Hydrological Processes v.9 Sensitivity to space and time resolution of a hydrological model using digital elevation data Bruneau, P.;Gascuel-Odoux, C.;Robin, P.;Merot, Ph.;Beven, K.
  12. AnnAGNPS Version 2: User Documentation Bingner, R.L.;Theurer, F.D
  13. Effect of cell size on AGNPS prediction, ASAE Paper No. 89-2662 Feezor, D.R.;Hirschi, M.C.;Lesikar, B.J.
  14. Journal of Water Resources Planning and Management v.119 no.2 Nonpoint-pollution model sensitivity to grid-cell size Vieux, B.E.;Needham, S.