• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.288-288
• /
• 2021

수문 모델링을 이용하여 미계측 유역의 유출을 예측하고 나아가 수문 현상을 이해하기 위해서는 기존과는 다른 새로운 모형 보정 전략과 평가 방법이 필요하다. 위성 관측자료의 가용성 증가는 미계측 유역에서 수문 모형의 예측 성능을 확보할 기회를 제공한다. 유역 내 증발산 과정은 물 순환 과정을 설명하는 주요한 부분 중 하나이다. 또한 식생에 대한 정보는 증발산 과정과 밀접한 연관을 가지기 때문에 간접적으로 유역의 증발산 과정을 이해할 수 있는 중요한 정보이다. 본 연구는 미계측 유역의 하천유량을 예측하기 위해 위성 관측 기반의 식생 정보만을 이용하여 보정된 생태 수문 모형의 잠재력을 조사한다. 이러한 보정 방법은 관측된 하천유량 자료가 있어야 하지 않기에 미계측 유역의 하천유량 예측에 특히 유용할 것이다. 모델링 실험은 관측 하천유량 자료가 존재하는 5개의 댐 유역(남강댐, 안동댐, 합천댐, 임하댐)에 대해 수행되었다. 본 연구에서는 식생동역학이 결합 된 집체형 수문 모델을 이용하였으며, MODIS 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI) 자료를 이용하여 모형을 보정하였다. 보정된 모형으로부터 생산된 일 유량 결과는 관측 유량 자료와 비교된다. 또한, 전통적인 관측 유량 기반의 모형 보정 방법과 비교된다. 그 결과 LAI 시계열을 이용한 모형의 보정으로 획득한 유량의 적합도는 남강댐, 안동댐, 합천댐 유역에서 KGE가 임계치 이상으로 나타나 만족스러운 결과를 보여주지만, 임하댐 유역은 KGE가 임계치 이하로 계산되었다. 그러나 해당 유역에 대해 관측 유량을 기반으로 모형 보정 결과 또한 좋지 않은 적합도를 보여주기에 이는 LAI 자료 기반 접근법의 문제가 아닌 입력정보 또는 모형 자체에 포함된 오차로 인해 해당 유역의 특성을 반영하기에 어려운 것으로 판단된다. 이러한 결과는 증발산 과정에 주요한 식생 정보의 제약만으로도 비교적 만족스럽게 유역의 수문 순환을 재현할 수 있다는 가능성을 보여준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.458-458
• /
• 2021

하천의 환경기능과 생태에 관한 관심이 증가하며 생태를 고려한 하천 유지 유량의 산정이 필요하다. 수문 특성의 물리적 서식처에 관한 연구는 PHABSIM, River2D 등의 소프트웨어 적용을 통한 유지유량증분법(IFIM), 수문 인자별 서식처적합도지수(HSI)를 기반으로 연구되고 있지만, 하천의 수질을 고려한 서식처 연구는 각 수질 인자별 서식처적합도지수 자료의 부족으로 하천유지유량 산정에 반영이 어려운 실정이다. 본 연구는 국내 하천의 수질·생태 모니터링 자료를 바탕으로 수온, DO 등의 수질 인자에 대한 피라미의 서식처적합도지수를 권역 단위로 산정했다. 수질 및 어류조사 자료는 물환경정보시스템의 최근 10년 수질측정망, 생물측정망 조사자료를 이용해 구축하였다. 피라미의 수질별 서식 적합도는 일반화가법모형(GAM)을 적용하여 수질 인자별 어류 개체 밀도 분포의 상관관계를 분석하여 지수화하였다. 특히, 어류의 서식 특성은 수계별로 상이할 수 있어 가용 데이터의 범위를 고려하여 권역별 수질 인자에 따른 피라미의 서식 특성을 분석하였다. 본 연구로 제시된 권역단위 피라미의 수질 서식처 적합도 지수는 생태를 고려한 하천사업의 계획, 평가의 기초자료를 제시할 수 있을 것이다. 또한, 피라미 외 각 하천의 주요 생태 어종 평가를 위한 수질 서식처 적합도지수 산정의 자동화를 위한 알고리즘 개발에 적용가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.37-37
• /
• 2021

아시아 지역은 전 세계 인구의 60%가 집중되어 있으며, 지역 내에는 다양한 기후대가 혼재되어 있다. 통상, 기후대는 지역의 전반적인 기후 및 가용 수자원 특성을 파악하는데 유용하게 활용된다. 지구온난화의 영향으로 지역의 기후변동성은 심화되고 있으며, 이는 급격한 기후대 이동을 초래할 것으로 전망된다. 본 연구에서는 AR6 기후변화시나리오를 기반으로 전지구 기온상승에 따른 아시아 지역의 기후대 변화특성을 분석하였다. CMIP6 GCMs 및 공유사회경제경로(SSP1-2.6 및 SSP5-8.5) 시나리오를 활용하여 앙상블 기후변화시나리오를 산출하였다. 관측 및 시나리오 자료를 활용하여 산업화 이전 대비 미래 전지구 기온상승(1.5℃~5.0℃) 특성을 추정하였다. 통계적상세화 기법을 적용하여 기후변화시나리오를 상세화하고, 쾨펜 기후구분법을 적용하여 기후특성에 따라 기후대를 구분하였다. 이후, 개별 전지구 기온상승 조건 하에서 아시아 지역의 기후대 분포 및 변화특성을 분석하였다. 전지구 기온이 상승함에 따라 아시아 지역 전반에서 기후대 변화가 가속화되는 것으로 확인되었으며, 이는 모든 SSPs 및 GCMs 시나리오 하에서 동일하였다. 전지구 기온 상승폭은 SSP1-2.6 대비 SSP5-8.5 시나리오 하에서 크게 나타났으며, 동일한 1.5℃ 및 2.0℃ 기온상승 조건에 도달하는 시기도 SSP5-8.5 시나리오에서 현저히 빠른 것으로 분석되었다. 한편, 기후대 이동이 나타나는 지역은 전지구 기온이 상승함에 따라 증가하였으며 5.0℃ (SSP5-8.5) 기온상승 조건 하에서 변화량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 다만, 동일한 기온상승 조건 하에서는 SSP 시나리오와 관계없이 기후대 변화 면적 및 공간적 변화패턴이 유사하였다. 기온상승에 따라 아시아 지역 내 열대기후와 건조기후 지역은 확대되는 반면, 온대 및 한랭, 극기후 지역은 줄어들 것으로 전망되었다. 본 연구에서 도출된 전지구 기온상승 조건 별 아시아 지역의 미래 기후대 변화특성은 지역별 기후변화 영향평가 시 기초자료로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.82-82
• /
• 2021

전 세계적으로 가뭄은 농업·식량안보·수자원관리·생태계 등 다양한 분야에서 부정적인 영향을 미치고 있다. 일반적으로 가뭄은 강수량의 부족으로 발생하고, 지표수와 지하수의 가용성이 제한됨에 따라 작물생산 및 사회·경제적으로 피해가 발생한다. 이러한 영향은 특정 가뭄 모니터링 및 조기 경보와 관련하여 가뭄 지표를 결정할 때 중요한 고려사항이다. 가뭄을 분석하기 위해서는 가뭄 지표를 적용하여 정확하게 반영하고 나타내는 것이 중요하다. 가뭄의 특성을 객관적으로 정량화하기 어렵기 때문에 다양한 지표와 계산을 통한 가뭄 모니터링 및 분석 기술이 필요하며, 강수량, 토양수분, 증발산량 및 식생과 관련하여 가뭄 지표가 개발되었다. 본 연구에서는 혼합 가뭄 지표 (Drought Indicator Blends) 활용하여 우리나라의 가뭄을 분석하였다. 혼합 가뭄 지표는 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)의 기후 예측 센터 (Climate Prediction Center, CPC)에서 여러 가뭄 지수를 단기 또는 장기로 구분하여 통합, 개발되었다. 단기 및 장기 혼합 제품은 PDSI (Palmer Drought Severity Index), Z-Index, SPI (Standardized Precipitation Index)를 결합하여 가뭄을 추정한다. 혼합 가뭄 지표는 해당 지역의 단기 및 장기 가뭄을 이해하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 현재까지 미국에서 활발하게 연구가 진행되고 있다. 단기 지표는 비관개 농업, 토양수분 등 강수량에 밀접한 관련이 있는 가뭄과 관련되어 평가하며, 장기 지표의 경우 관개 농업, 지하수위 등 장기간 가뭄과 연관성을 가지고 있다. 단기 및 장기 혼합 가뭄 지표를 우리나라에 적용함으로써 기존 단일 가뭄 지수를 활용한 가뭄 분석 이상으로 다방면에서 효율적인 가뭄 모니터링을 할 수 있을 것이라 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.12
• /
• pp.1243-1254
• /
• 2021

For water resources operation or agricultural water management, it is important to accurately predict evapotranspiration for a long-term future over a seasonal or monthly basis. In this study, reference evapotranspiration forecast (up to 12 months in advance) was performed using statistically predicted monthly temperatures and temperature-based Hamon method for the Han River basin. First, the daily maximum and minimum temperature data for 15 meterological stations in the basin were derived by spatial-temporal downscaling the monthly temperature forecasts. The results of goodness-of-fit test for the downscaled temperature data at each site showed that the percent bias (PBIAS) ranged from 1.3 to 6.9%, the ratio of the root mean square error to the standard deviation of the observations (RSR) ranged from 0.22 to 0.27, the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) ranged from 0.93 to 0.95, and the Pearson correlation coefficient (r) ranged from 0.97 to 0.98 for the monthly average daily maximum temperature. And for the monthly average daily minimum temperature, PBIAS was 7.8 to 44.7%, RSR was 0.21 to 0.25, NSE was 0.94 to 0.96, and r was 0.98 to 0.99. The difference by site was not large, and the downscaled results were similar to the observations. In the results of comparing the forecasted reference evapotranspiration calculated using the downscaled data with the observed values for the entire region, PBIAS was 2.2 to 5.4%, RSR was 0.21 to 0.28, NSE was 0.92 to 0.96, and r was 0.96 to 0.98, indicating a very high fit. Due to the characteristics of the statistical models and uncertainty in the downscaling process, the predicted reference evapotranspiration may slightly deviate from the observed value in some periods when temperatures completely different from the past are observed. However, considering that it is a forecast result for the future period, it will be sufficiently useful as information for the evaluation or operation of water resources in the future.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.45 no.8
• /
• pp.743-753
• /
• 2012

AWS data can be used effectively to understand the rainfall characteristics in Korea. In spite of this advantage, AWS data have been used restrictively in flood control analysis and the study on water use analysis such as water balance assessment is very insufficient. In this study, AWS data are used to analyze spatial rainfall characteristics quantitatively and water balance assessment is performed based on AWS data. Water balance assessment is carried out from year 2002 to year 2010 considering water supply networks in Korea. The analysis shows that year 2009 is the driest year during 9 years (2002~2010) and the regions with low level water supply reliability are concentrated in the west coast of Jeonnam and the upper region of the Nakdong River. As a result, the regions that have a lack of available water resources such as the coastal and insular areas are vulnerable to droughts. Therefore, regional water supply and management plans are urgently needed. Additionally, AWS data, which consider rainfall characteristics of the coastal and insular areas, can be useful in water balance assessment.

• Journal of Wetlands Research
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.103-112
• /
• 2014

Area average rainfall estimation is important to determine the exact amount of the available water resources and the essential input data for rainfall-runoff analysis. Like that, the necessary criterion for accurate area average rainfall estimate is the uniform spatial distribution of raingauge network. In this study, we suggest the spatial distribution evaluation methodology of raingauge network to estimate better area average rainfall and after the suggested method is applied to Han River and Geum River basin. The spatial distribution of rainfall network can be quantified by the nearest neighbor index. In order to evaluate the effects of the spatial distribution of rainfall network by each basin, area average rainfall was estimated by arithmetic mean method, the Thiessen's weighting method and estimation theory for 2013's rainfall event, and evaluated the involved errors by each cases. As a result, it can be found that the estimation error at the best basin of spatial distribution was lower than the worst basin of spatial distribution.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.42 no.6
• /
• pp.493-503
• /
• 2009

Estimation of the mean-field bias of radar rainfall is to determine the difference between the areal means of radar and rain gauge rainfall, where the rain gauge rainfall is assumed to be the truth. To exactly determine this bias, the variance of the difference between two observations must be small enough, thus, enough number of observations is indispensible. So, the problem becomes to determine the number of rain gauges to satisfy the level of variance of the difference between two observations. Especially, this study focuses on the case when the rain gauges are disproportionate spatially. This is the problem for the Ganghwa rain radar for the observation of rainfall within the Imjin river basin and the same problem also occurs when a radar is located in between land and ocean. This study considered the Imjin river basin, and compared two cases when rain gauges are available only within the downstream part, about one third of the whole basin, and over the whole basin. Based on the results derived, the rain gauge density within the downstream part of the Imjin river basin was proposed to secure the same accuracy obtained when the rain gauges are available over the whole Imjin river basin.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.38 no.9 s.158
• /
• pp.713-725
• /
• 2005

The objective of this study is to evaluate the applicability and simulation capability of PRMS, developed by U.S. Geological Survey, over the seven multi-purpose dam watersheds in Korea. The basic concepts of model components and their parameters are investigated for the evaluation of model applicability and the possibility of model parameter estimation is suggested based on the data availibility. For model parameter estimation, some parameters are directly estimated from measurable basin characteristics, but the others are estimated by Rosenbrock's automatic optimization scheme. The results show that the simulated flows from the model were very close to the observed ones. Although the default values for snowmelt model parameter are used, the results from snowmelt simulation is also acceptable. The model shows that the simulation capability is not sensitive to the basin size, however, according to increasing basin area, simulation characteristics are close to those for lumped model rather than semi-distributed model.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.42 no.9
• /
• pp.759-771
• /
• 2009

The electricity cost of pumping system accounts for a large part of the total operating cost for long distance water supply networks. This study presents a method based on dynamic programming for establishing an joint optimal operation of pumps and storages system on a hourly basis. Analysis is taken of the relative efficiencies of the available pumps, the structure of the electricity tariff, the consumer-demand pattern, and the storage characteristics and operational constraints of the pipe. The possible system objectives and constraints are described. An application of the method to the existing Yangju Water Supply System consisted of two pump station and 5 storage pools under the condition of expanding pumping facility in the part of the Capital Area Water Supply System is presented, showing that considerable electricity cost savings are remarkable. The approach was found to be implementable in real system operation and large-scale water supply system design in respect of minimizing life-cycle total cost.