Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
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Application of SWAT for the Estimation of Soil Loss in the Daecheong Dam Basin

대청댐 유역 토양 침식량 산정을 위한 SWAT 모델의 적용

  • Ye, Lyeong (Dept. of Envirn. Engrg. Chungbuk National University) ;
  • Yoon, Sung-Wan (Geum-River Environmental Research Laboratory) ;
  • Chung, Se-Woong (Dept. of Envirn. Engrg. Chungbuk National University)
  • 예령 (충북대학교 환경공학과) ;
  • 윤성완 (국립환경과학원 금강물환경연구소 원구원) ;
  • 정세웅 (충북대학교 환경공학과)
  • Published : 2008.02.29
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Abstract

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) developed by the USDA-Agricultural Research Service for the prediction of land management impact on water, sediment, and agricultural chemical yields in a large-scale basin was applied to Daecheong Reservoir basin to estimate the amount of soil losses from different land uses. The research outcomes provide important indications for reservoir managers and policy makers to search alternative watershed management practices for the mitigation of reservoir turbidity flow problems. After calibrations of key model parameters, SWAT showed fairly good performance by adequately simulating observed annual runoff components and replicating the monthly flow regimes in the basin. The specific soil losses from agricultural farm field, forest, urban area, and paddy field were 33.1, $2.3{\sim}5.4$ depending on the tree types, 1.0, and 0.1 tons/ha/yr, respectively in 2004. It was noticed that about 55.3% of the total annual soil loss is caused by agricultural activities although agricultural land occupies only 10% in the basin. Although the soil erosion assessment approach adopted in this study has some extent of uncertainties due to the lack of detailed information on crop types and management activities, the results at least imply that soil erosion control practices for the vulnerable agricultural farm lands can be one of the most effective alternatives to reduce the impact of turbidity flow in the river basin system.

미국농무성에서 토양과 토지이용 특성을 고려한 대규모 유역의 유출해석과 토양침식량 및 비점오염원 부하를 해석하기 위해 개발한 SWAT 모델을 대청댐 유역에 적용하여 토지이용 특성별 토양침식량을 산정하였다. 연구결과는 저수지관리자와 정책입안자들에게 저수지 탁수문제를 완화하기 위한 유역관리 대안의 효율성을 평가하는데 중요한 정보를 제공한다. 유출과 토양 유실량 산정에 영향을 미치는 주요한 매개변수들을 보정한 후, 모델은 실측 연간 유출성분과 월별 유황변화를 비교적 잘 예측하였다. 모의결과, 토지 이용별 단위면적당 토양침식량은 밭이 33.1 ton/ha/yr로 가장 많았으며, 임야는 수목의 종류에 따라 $2.3{\sim}5.4ton/ha/yr$, 도시지역 1.0 ton/ha/yr, 논 0.1 ton/ha/yr의 순으로 나타났다. 토지이용면적 가중 연간 토양침식량 산정결과, 밭은 유역전체 면적에서 차지하는 비율이 단지 10% 정도에 해당하지만 연간 총 토양침식량의 55.3%를 차지하는 것으로 나타났다. 비록 본 연구에서 적용한 토양침식량 산정 방법에 농작물의 종류와 경작형태에 대한 구체적인 정보를 포함하지 못하는 불확실성이 내재되어 있으나, 연구결과는 최소한 저수지의 탁수문제를 완화하기 위해서는 상류 유역의 토양침식 조절대책이 필요함을 시사하며, 유역의 점유율에 비해 토양침식에 기여도가 가장 큰 밭농사 지역에 대한 토양침식 억제 대책을 우선 실시하는 것이 가장 효율적일 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 건설교통부, 한국수자원공사 (2006). 금강유역조사
  2. 고지연, 이재생, 정기역, 윤을수, 최영대, 김춘식, 박성태, 김복진 (2006).' USLE 및 GIS, RS를 이용한 서낙동강 유역 농경지 토양침식 위험도 평가.' 한국 토양비료학회논문집, 한국토양비료학회, 제39권, 제 3호, pp. 173-183
  3. 김경탁 (2003).'정밀토양도를 이용한 CN 산정에 대한 제안.' 한국수자원학회지, 한국수자원학회, 제36권, 제4호, pp. 45-53
  4. 김주훈, 김경탁, 연규방 (2003).'GIS를 이용한 토양침식 위험지역 분석.' 한국지리정보학회논문집, 한국지리정보학회, 제6권, 제2호, pp. 22-32
  5. 농업과학기술원 (2000). Taxonomical classification of Korean soils
  6. 농업과학기술원 (2005). 비점오염원 관리와 국토 보전을 위한 전국 토양침식 위험성 평가
  7. 서규우 (2003).'USLE 계열모형의 매개변수 특성 분석.' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제23권, 제 2B호, pp. 79-85
  8. 손광익, 노준우 (2003).'GIS를 이용한 USLE의 LS인자 산정기법 개발.' 대한토목학회논문집, 한국토목학회, 제23권, 제4B호, pp. 281-287
  9. 오덕근, 김주훈, 심순보 (2002).'GIS를 이용한 유역 토양 유실량 분석(Ⅱ).' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제22권, 제4B호, pp. 421-428
  10. 유철상, 김경준, 김남원 (2005).'SWAT 모형의 적용을 위한 적정 강우계밀도의 추정.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제5호. pp. 415-425 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.5.415
  11. 정세웅, 박재호, 윤성완, 배정옥 (2005a).'대청호 유입 탁수의 수리 및 수질특성.' 한국물환경학회.대한상하수도학공동춘계학술발표회논문집, pp. 375-378
  12. 정세웅, 오정국, 고익환 (2005b).'CE-QUAL-W2 모형 을 이용한 저수지 탁수의 시공간분포 모의.' 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제8호, pp. 655-664 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.8.655
  13. 정세웅 (2004).'저수지 장기간 탁수발생의 원인과 대안.' 수자원정보, 한국수자원공사, 제31권, pp. 88- 93
  14. 정영상, 권영기, 임형식, 하상건, 양재의 (1999).'강원도 토양 유실 예측용 신USLE의 적용을 위한 강수 인자와 토양 침식성 인자의 검토.' 한국토양비료학회 논문집, 한국토양비료학회, 제32권, 제1호, pp. 31-38
  15. 조정래, 정종철 (2005).'RUSLE와 SEDD를 이용한 고랭지 경작지로부터의 토양유실 평가.' 한국 GIS학 회지논문집, 한국GIS학회, 제13권, 제1호, pp. 79-90
  16. 조효섭, 정관수, 김재한 (2003).'GIUH적용을 위한 DEM 격자크기 및 Threshold Area의 민감도 분석.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제 5호, pp. 799-810
  17. 최지용, 이기종, 이지현 (2005).'유역관리를 통한 다목적댐 저수지의 효율적인 탁수관리방안' 한국환경정책.평가연구원, 한국수자원공사
  18. 한국수자원공사. (2002～2005). 대청댐 일원 수문기초 조사 보고서
  19. 허성구, 김기성, 사공명, 안재훈, 임경재 (2005).'고랭지 농경지의 토양유실모의를 위한 SWAT 모형의 적용성 평가.' 한국농촌계획학회논문집, 한국농촌계획학회, 제 11권, 제 4호, pp. 67-74
  20. Ahmed Abu El-Nasr, Patrick Willems, Jeffery Anold and Jan Feyen (2002).'Comparison of two methods to split the total discharge in its components.' In Proceedings of the Fifth International Conference on Hydroinformatics, pp. 254-259
  21. Arnold, J. G. , Allen, P. M. , Muttiiah, R. S. and Bernhardt, G. (1995).'Automated base flow separation and recession analysis techniques.' Journal of Groundwater, Vol. 33, No.6 pp. 1010-1018 https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1995.tb00046.x
  22. Chung, S. W., Gassman, P. W., Kramer, L. A., Williams, J. R., Gu, R. (1999).'Validation of EPIC for two watersheds in southwest Iowa'. Journal of Environmental Quality, Vol. 28, No. 3, pp. 971-979 https://doi.org/10.2134/jeq1999.283971x
  23. Nash, j. E. and J. V. Sutcliffe. (1970). River flow forecasting through conceptual model; Part1 - A discussion of principles. Journal of Hydrology, Vol 10 No.3, pp. 398-409
  24. Neitsch, S.L., J.G. Arnold, J.R. Kiniry, R. Srinivasan and J.R. Williams. (2002). Soil and Water Assessment Tool, SWAT : User's Manual-version 2000, Grassland, Soil and Water Research Laboratory, Agricultural Researcch Service, Texas
  25. Ramanarayanan, T. S., Williams, J. R., Dugas, W. A., Heuck, L.M. and McFarland, A. M. S. (1997). Using APEC to identify alternative practiced for animal waste management, Minnea-polis, MN. ASAE Paper No. 97-2209
  26. Renard, K.G., G.R. Foster, G.A. Weesies, D.K. McCool, and D.C. Yoder. (1997). Predicting Soil Erosion by Water: A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), U.S. Department of Agriculture, Agriculture Handbook No. 703
  27. Servat, E., and Dezetter, A. (1991) Selection of calibration objective functions in the context of rainfallrunoff modeling in a Sudanese savannah area. Hydrological Sciences Journal, Vol. 36. No. 4. pp. 307-330 https://doi.org/10.1080/02626669109492517
  28. Unithed States Department of Agriculture(USDA). (1997). Predicting soil erosion by water; Aguide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation(RUSLE). Unithed States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Agriculture Handbook No. 703
  29. Williams, J.R. (1969). Flood routing with variable travel time or variable storage coefficients. Transactions of the ASAE, Vol. 12. No. 1. pp. 100-103 https://doi.org/10.13031/2013.38772
  30. Williams, J.R. (1995). Chapter 25. The EPIC Model, In Computer Models of Watershed Hydrology, Water Resources Publications, Highlands Ranch, CO, pp. 909-1000
  31. Wischmeier, W.H. (1960). Croppong-management factor evaluation for a universal soil-loss equation. Soil Science Society of America Proseedings, Vol. 23, pp. 322-326
  32. Wischmeier, W.H., D.D. Smith. (1978). Predicting rainfall losses : A guide to conservation planning, USDA Agricultural Handbook No. 537, U.S. Gov. Print Office, Washington, D. C

Cited by

  1. Modelling the propagation of turbid density inflows into a stratified lake: Daecheong Reservoir, Korea vol.24, pp.12, 2009, https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2009.05.016
  2. Turbidity control in downstream of the reservoir: the Nakdong River in Korea vol.71, pp.4, 2014, https://doi.org/10.1007/s12665-013-2589-3
  3. Analysis on Spatiotemporal Variability of Erosion and Deposition Using a Distributed Hydrologic Model vol.43, pp.11, 2010, https://doi.org/10.3741/JKWRA.2010.43.11.995
  4. Impact of IPCC RCP Scenarios on Streamflow and Sediment in the Hoeya River Basin vol.22, pp.3, 2014, https://doi.org/10.7319/kogsis.2014.22.3.011