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L-THIA Modification and SCE-UA Application for Spatial Analysis of Nonpoit Source Pollution at Gumho River Basin  

Kim, Jung-Jin (Department of Environmental Engineering, Andong National University)
Kim, Tae Dong (Department of Environmental Engineering, Andong National University)
Choi, Dong Hyuk (Department of Environmental Engineering, Andong National University)
Lim, Kyoung Jae (Department of Agricultural Engineering, Kangwon National University)
Engel, Bernard (Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University)
Jeon, Ji-Hong (Department of Environmental Engineering, Andong National University)
Publication Information
Abstract
Long-Term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) was modified to improve runoff and pollutant load prediction for Korean watersheds with changes in land use classification and event mean concentration produced from observed data in Korea. The L-THIA model was linked with SCE-UA, which is one of the global optimization techniques, to automatically calibrate direct runoff. Modified L-THIA model was applied to Gumho River Basins to analyze spatial distribution of nonpoint source pollution. The results of model calibration during 1991~2000 and validation during 1981~1990 for direct runoff represented high model efficiency of 0.76 for calibration and 0.86 for validation. As a results of spatial analysis of nonpoint source pollution, the BOD was mainly loaded from urban area but SS, TN, and TP from agricultural area which is mainly located along the stream. Modified L-THIA model improve its accuracy with minimum imput data and application efforts. From this study, we can find out the L-THIA model is very useful tool to predict direct runoff and pollutant loads from the watershed and spatial analysis of nonpoint source pollution.
Keywords
Curve number; EMC; L-THIA; Nonpoint source; Runoff; SCE-UA;
Citations & Related Records
Times Cited By KSCI : 9  (Citation Analysis)
연도 인용수 순위
1 대구지방환경청(2007). 금호강 중권역 물환경 관리계획
2 Lim, K. J., Engel, B. A., Tang, Z., Muthukrishnan, S., Choi, J., and Kim, K. (2006). Effects of calibration on L-THIA GIS runoff and pollutant estimation. Journal of Environmental Management, 78, pp. 35-43   DOI   ScienceOn
3 낙동강환경관리청(2001). 낙동강유역 환경지도: 물관리 부문 중심으로. 낙동강환경관리청
4 영산강ㆍ섬진강수계관리위원회(2007). 논으로부터 배출되는 오염부하 특성조사 및 오염부하 산정범용식 개발 : 3년차 최종보고서
5 Lim, K. J., Engel, B. A., Kim, Y., Bhaduri, B., and Harbor, J. (1999). Development of the long term hydrologic impact assessment (l-THIA) WWW system. Paper No. 992009, Amer. Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI. 1999
6 이현동, 배철호(2002). 비점오염원 유출특성과 저감을 위한 최적관리방안. 수질보전 한국물환경학회지, 18(6), pp. 569-576
7 전지홍, 최동혁, 김정진, 김태동 (2009). SCE-UA 최적화기법에 의한 낙동강 유역의 CN값 도출. 수질보전 한국물환경학회지, 25(2), pp. 245-255
8 Jung, K. W. (2007). Development of 3D Intergratted Water Quality Silmulation System by Applying Basins/WinHSPF And EFDC in Han River Basin and Paldang Reservoir. Ph.D. Dissertation, Konkuk Unviersity, Korea
9 Tang, Z., Engel, B. A., Lim, K. J., and Pijanowski, B. C. (2005a). Minimizing the impact of urbanization on long term runoff. Journal of the American Water Resources Association, 41(6), pp. 1347-1359   DOI   ScienceOn
10 임경재, Engel, B. A., 김영석, 최중대, 김기성(2003). 도시화에 따른 유출과 비점원 오염 영향을 평가하기 위한 L-THIA/ NPS. 한국농공학회지, 45(4), pp. 78-88   과학기술학회마을
11 Tang, Z., Engel, B. A., Pijanowski, B. C., and Lim, K. J. (2005b). Forecasting land use change and its environmental impact at a watershed scale. Journal of Environmental Management, 76(1), pp. 35-45   DOI   ScienceOn
12 Jeon, J. H., Yoon, C. G., Ham, J. H., and Jung, K. W. (2006). Evaluation of BASINS/WinHSPF applicability for pollutant loading estimation for a Korean watershed. Water Science and Technology, 53(1), pp. 25-32   DOI   ScienceOn
13 장재호, 윤춘경, 정광욱, 전지홍(2006). BASINS/HSPF를 이용한 용담댐유역의 오염부하량 산정. 한국육수학회지, 29(2), pp. 187-197
14 강덕호, 김태원, 김영도, 권재현(2007). SWAT 모형을 이용한 조만강 유역의 오염부하량 산정. 2007 공동 추계학술발표회 논문집, 대한상하수도학회ㆍ한국물환경학회, pp. 522-526
15 박윤식, 김종건, 박준호, 전지홍, 최동혁, 김태동, 최중대, 안재훈, 김기성, 임경재(2007). 임하댐 유역의 유사 거동 모의를 위한 SWAT 모델의 적용성 평가. 수질보전 한국물환경학회지, 23(4), pp. 467-473
16 환경부(2003). 4대강 유역 비점 오염원 관리 종합대책 수립
17 US EPA (1997). Compendium of Tools for Watershed Assessment and TMDL Development
18 낙동강수계관리위원회(2007). 주요 비점오염원 유출 장기모니터링 및 저감기법 연구: 1년차 보고서. 국립환경과학원 낙동강물환경연구소
19 Grove, M., Harbor, J., Engel, B. A., and Muthukrishnan, S. (2001). Impacts of Urbanization on Surface Hydrology. Little Engle Creek, Indaiana, and Analysis of L-THIA Model Sensitivity to Data Resolution. Physical Geography, 22, pp. 135-153
20 Donigian, A. S. and Love, J. T. (2003). Sediment Calibration Procedures and Guidelines for Watershed Modeling. WEF TMDL 2003, November 16-19, 2003. Chicago, Illinois. WEF Specialty Conference Proceedings on CD-ROM   DOI
21 Choi, J. Y., Engel, B. A., Muthukrishnan, S., and Harbor, J. (2003). GIS Based Long Term Hydrologic Impact Evaluation fro Watershed Urbanization. Journal of the American Water Resources Association, 39(3), pp. 623-635   DOI   ScienceOn
22 Engel, B. A. (2005). L-THIA NPS version-2.3
23 박윤희, 김태근(2006). AnnAGNPS 모형을 이용한 수변구역의 비점오염물질 제거능 산정. 한국환경복원녹화학회지, 9(5), pp. 22-31
24 신아현(2008). BASINS/WinHSPF를 이용한 충주댐 유역의 댐 모의 및 비점오염 저감방안 연구. 석사학위논문. 건국대학교
25 Choi, J. Y., Engel, B. A., and Harbor, J. (2002). GIS and Web-based DSS for Preliminary TMDL Development. Total Maximum Daily Load (TMDL) Regulation: Proceedings of the March11-13, 2002 Conference, Fort Worth, Texas, USA. pp. 477-484
26 김동성(2006). GIS와 L-THIA를 이용한 비점오염원 배출부 하량 산정에 관한 연구. 석사학위논문, 영남대학교
27 Kim, Y., Engel, B. A., Lim, K. J., Larson, V., and Duncan, B. (2002). Runoff Impacts of land-use change in Inidana river lagoon watershed. Journal of Hydrologic Engineering, 7(3), pp. 245-251   DOI   ScienceOn
28 신창민, 최지용, 박철휘(2004). 도시지역에서의 토지이용별 비점오염물질 유출특성. 대한환경공학회지, 27(7), pp. 729-735
29 한강수계관리위원회(2007). 주요 비점오염원 유출 장기모니터링 및 저감기법 연구: 1년차 보고서. 국립환경과학원 한강물환경연구소
30 한건언, 박경옥, 정재호, 김동일(2006). SWAT를 이용한 댐 유역의 비점오염 분석. 2006공동 추계학술발표회논문집, 대한상하수도학회ㆍ한국물환경학회, pp. 656-663
31 윤춘경, 한정윤, 정광욱, 장재호(2007). 소양강댐 유역의 오염부하량 산정을 위한 BASINS/WinHSPF 적용. 한국육수학회지, 40(2), pp. 201-213
32 Bhaduri, B., Harbor, J., Engel, B. A., and Grove, M. (2000). Assessing watershed-scale, long-term hydrologic impacts of land use change using a GIS NPS model. Environmental Management, 26(6), pp. 643-658   DOI   ScienceOn
33 박경훈, 오정학, 정성관(2005). 금호강 유역관리를 위한 수변구역의 토지이용패턴분석. 한국지리정보학회지, 8(2), pp. 157-165
34 전민우, 조용수, 김 훈(2006). AnnAGNPS 모형을 이용한 유역의 비점오염원 및 수질 모의, 건설기술논문집, 25(1), pp. 119-130
35 심창석(2004). AGNPS 모델에 의한 비점오염원으로부터 하천으로 유입되는 오염부하량 예측. 한국수처리학회지, 12(1), pp. 39-50
36 International Erosion Control Association (2002). Stormwater Quality Specialist Review
37 김종건, 박윤식, 전지홍, Engel, B. A., 안재훈, 박영곤, 김기성, 최중대, 임경재(2007b). 선행토양함수조건(AMC)을 고려한 L-THIA WWW 직접유출 모의 정확성 평가. 수질보전 한국물환경학회지, 23(4), pp. 474-481
38 환경부(1995). 비점오염원 조사연구사업 보고서
39 Baird, C. and Jennings, M. (1996). Characterization of nonpoint source and loadings to the Corpus Christi Bay national estuary program study area. Texas National Resource Conservation Commission
40 김만식, 정승권(2000). 지리정보시스템을 이용한 유역의 토지이용별 비점오염부하량 분석. 환경관리학회지, 6(3), pp. 411-421   PUBMED
41 황하선(2007). 우리나라 수질오염총량관리제에 있어 유역특성을 고려한 BASINS/WinHSPF의 적용성 연구-낙동강 수계를 중심으로. 박사학위논문, 건국대학교
42 US EPA (2001). PLOAD version 3.0: User's Mannual
43 김종건, 임경재, 박윤식, 허성구, 박준호, 안재훈, 김기성, 최중대(2007a). 경사도에 따른 CN보정에 의한 L-THIA 직접유출 모의 영향 평가. 수질보전 한국물환경학회지, 23(6), pp. 897-995