• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.2
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• pp.103-113
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• 2012

본 연구에서는 하수재이용에 따른 논에서의 토양염분 변화를 추정하기 위하여 경기도 화성시 수원환경사업소 인근에 위치한 병점지구를 대상으로 수문순환과 작물성장과의 관계를 고려한 SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant) 모형을 이용하여 평가하였다. 실험에 사용한 관개용수는 지하수 (TR#1), 하수처리장 방류수+여과+UV (TR#3)로 분류하여 모형에 사용하였다. 유입관개수의 EC (Electrical Conductivity)는 지하수 관개수인 TR#1이 다른 처리구에 비해 작았고, TR#3의 경우 0.442~0.698 dS $m^{-1}$의 범위를 보였다. 모형의 보정과 검정을 위해서 대상지구에 FDR (Frequency Domain Reflection)을 설치하여 토양수분함유량과 염분농도를 토심에 따라 일단위로 모니터링 하였다. 토심 (50, 100, 140 cm)에 따른 토양함수량의 RMSE는 검정기간 중 TR#1에서 0.003~0.064 $cm^3\;cm^{-3}$, TR#3에서 0.001 $cm^3\;cm^{-3}$ 범위를 보여 주었고, 토양염분의 보정기간 중 토심별 RMSE는 TR#1에서 0.018~0.037 dS $m^{-1}$, TR#3에서 0.004~0.014 dS $m^{-1}$ 범위를 보여 적용성이 있는 것으로 나타났다. 토양내의 염분수지 분석 결과, 토양에서의 염분저장량이 (-)로 나타나 토양내로 침출되는 것으로 나타났으며, WMRI (Water Management Response Indicators)을 이용한 분석 결과, 높은 침투능으로 인하여 토양에서의 염분 집적 영향은 낮은 것으로 평가되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.350-355
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• 2007

최근 우리나라에서 발생한 가뭄의 특징은 발생주기는 짧고 그 피해는 오히려 심화되는 현상을 보이고 있다. 효율적인 가뭄재해 관리를 위해서는 현재 뿐만 아니라 미래에 대한 전망이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 국내에 적합한 월단위와 주단위의 가뭄전망기법을 제시하였다. 월단위 가뭄전망에서는 불확실성이 크기 때문에 앙상블 기법을 이용한 확률론적 가뭄전망을 하였고 이에 반해 주단위 가뭄전망에서는 기상청에서 제공하는 GDAPS를 이용하여 확정론적 가뭄전망을 하였다. 월단위와 주단위 가뭄전망 모두 강수, 유량, 지하수위를 인자로 하는 MSWSI(Modified Surface Water Supply Index)를 가뭄지수로 사용을 하였다. 월단위 가뭄전망에서는 과거 강수와 잠재증발산량 시나리오를 물수지모형인 abcd모형의 입력변수로 하여 최종적으로 유량과 지하수위 시나리오를 생산하였다. 확률론적 가뭄전망을 위해 MSWSI를 5개 구간으로 나누어 각 구간의 발생확률을 산정하고 실측자료로부터 산정한 MSWSI와 비교하였으며, AHS(Average Hit Score)를 이용하여 그 정확성을 평가하였다. 금강유역에 2001년과 2005년 7월부터 2006년 6월까지 적용한 결과, 월단위 가뭄전망의 AHS가 33.1로서 초보전망의 AHS인 20.0보다 높아 월단위 가뭄전망으로서 정확성이 있음을 확인하였다. 주단위 가뭄전망에서는 GDAPS를 abcd모형의 입력변수로 하여 확정론적 MSWSI를 산정하여 실측자료로부터 산정한 MSWSI와 비교하였으며, hit ratio를 이용하여 그 정확성을 평가하였다. 2001년 주단위 가뭄전망 결과, 주단위 가뭄전망의 hit ratio가 48.0으로서 초보전망보다 높아 주단위 가뭄전망 또한 효용성이 있음을 입증하였다. 계절별로 살펴보면, 갈수기의 가뭄전망이 홍수기보다 정확성이 높았다. 위 월단위와 주단위 가뭄전망은 적용기간이 짧아 가뭄전망의 정확성을 판단하기에는 아직 이르다고 판단되나 본 연구 결과를 토대로 장기적으로 가뭄전망을 수행하고 평가한다면, 가뭄전망에 대한 신뢰도가 더 높아질 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.352-356
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• 2008

가뭄관리에서 가장 중요한 요소는 1) 강수량, 지표수, 지하수, 댐수, 토양수분 등 물 공급량의 시 공간적 모니터링과 2) 이용가능한 물 공급량 약화 정도에 따라 적시적소에 물 이용자가 취해야할 행동요령을 제시하는 것이다. 가뭄지수는 가뭄관리에서 종합적인 물 공급량 정보를 하나의 수치로 정량화하여 가용 수자원의 악화정도를 나타내어 가뭄경보의 기준으로 활용된다. 현재까지 개발된 대표적인 가뭄지수들은 PDSI(Palmer Drought Severity Index), SPI(Standardized Precipitation Index), SWSI(Surface Water Supply Index) 등이 있다. PDSI는 여러 가지 제한점을 가지고 있지만 가뭄지수 개발의 시발점이 되었다는 점에서 전세계적으로 이용하고 있고 국내에서도 기상청의 공식적인 가뭄지수로 발표되고 있다. PDSI는 복잡한 물수지 모형에 의해 산정되며, 이용되는 매개변수는 지역의 기후상황, 보정자료기간 등에 민감하게 작용하고 있으나 이들에 대한 국내기후 환경에서의 평가가 선행되어 있지 않고 있다. PDSI는 가뭄과 습윤 기간의 시작과 종료 시점을 확률적으로 산정하여 이를 기반으로 가뭄경보에 활용하고 있다. 또한, 이들 확률은 기상학적 가뭄상황을 나타내는 PDSI에 후행하는 하천유출, 저수지 수위, 지하수 등의 수문학적 가뭄을 표현하는 PHDI(Palmer Hydrological Drought Index)를 산정하는 데 이용된다. Z-지수 역시 PDSI에서 얻을 수 있는 가뭄지수로 단기간의 가뭄특성에 의한 농업가뭄을 표현하는 데 적합한 지수로 알려져 있다. 본 연구에서는 PDSI의 제한점들을 살펴보고 우리나라의 기후상황, 자료보정기간 등에 따른 PDSI의 제매개변수들을 재산정하여 계산된 PDSI의 변동성을 검토한 후 이를 Palmer(1965)가 제시한 PDSI 산정식과 비교 평가하였다. 또한 가뭄의 시작과 종료 확률 개념에 의하여 산정된 PDSI를 기상청에서 제공하고 있는 PDSI와 비교 분석하여 개선점을 도출하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.6
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• pp.569-583
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• 2013

This study is to evaluate the future climate change impact on hydrological components in the Seolmacheon ($8.54km^2$) mixed forest catchment located in the northwest of South Korea using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. To reduce the uncertainty, the model was spatially calibrated (2007~2008) and validated (2009~2010) using daily observed streamflow, evapotranspiration, and soil moisture data. Hydrological predicted values matched well with the observed values by showing coefficient of determination ($R^2$) from 0.74 to 0.91 for streamflow, from 0.56 to 0.71 for evapotranspiration, and from 0.45 to 0.71 for soil moisture. The HadGEM3-RA future weather data of Representative Concentration pathway (RCP) 4.5 and 8.5 scenarios of the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) AR5 (Assessment Report 5) were adopted for future assessment after bias correction of ground measured data. The future changes in annual temperature and precipitation showed an upward tendency from $0.9^{\circ}C$ to $4.2^{\circ}C$ and from 7.9% to 20.4% respectively. The future streamflow showed an increase from 0.6% to 15.7%, but runoff ratio showed a decrease from 3.8% to 5.4%. The future predicted evapotranspiration about precipitation increased from 4.1% to 6.8%, and the future soil moisture decreased from 4.3% to 5.5%.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.385-385
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• 2011

유역 스케일의 실제 증발산량을 산정하는 대표적인 방법으로 관측 강우량과 유출량의 관계로부터 증발산량을 간접적으로 추정하는 물수지(water balance)법, 증발력과 토양수분량의 변화량 (soil moisture accounting)을 고려한 유역 수문모델링을 이용하는 방법, 잠재 증발산량과 실제 증발산량간 보완관계식(complementary relationship)을 이용하는 방법 등이 있다. 물수지법은 관측치를 기반으로 한다는 점에서 신뢰도가 높다고 할 수 있으나, 기본적으로 유역 저류량의 변화를 무시하기 때문에 연 단위와 같이 긴 시간 스케일에 적용 가능하고 작은 시간 스케일에는 적용성이 떨어진다. 유역 수문모델링을 이용하는 방법은 기상, 토양 및 식물 조건을 모두 고려하는 방법으로 유역의 불균질성을 반영할 수 있고 일 단위 등의 비교적 작은 시간 스케일에 대해서도 증발산량을 산정할 수 있는 장점이 있으나, 수많은 입력자료가 필요하며 간접적인 추정 방식이기 때문에 모형의 정확한 검증과 상당한 숙련도가 뒷받침되어야 한다. 잠재 증발산량과 실제 증발산량간 보완관계식을 이용하는 방법은 토양이나 식물 등의 지표면 조건에 대한 정보를 필요로 하지 않으며 단지 기상자료만을 이용하는 방법으로 적용하기 쉽다는 장점이 있으나 잠재 및 실제 증발산량간의 보완피드벡 매카니즘이 존재한다는 가정이 수반되어 있어 적용시 이를 입증해야 하는 어려움이 있다. 이 처럼 각기 장단점을 가진 여러 방법으로 증발산량을 산정하고 있지만, 각 방법 간의 연결고리를 맺는 연구는 심도 있게 수행되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상기 언급한 증발산량 산정 방법 중 보완관계식을 이용하는 방법과 유역수문모형에 의한 방법 간의 연관성을 평가하고자 하였으며, 이를 위해 충주댐 상류유역에 대해서 SWAT-K에 의한 증발산량 모의치가 보완관계식을 따르는 지에 대해 고찰하였다. 모의기간동안 계산된 잠재 및 실제 증발산량을 습윤지수(humidity index)에 따라 함께 도시해본 결과, 연 단위의 경우에는 건조할수록 잠재 증발산량은 점차 커지고 실제 증발산량은 작아지는 것으로 나타나 보완관계가 성립하였고, 월 단위 경우에는 강우에 비해서 비교적 증발산량이 큰 5, 6월에 가장 명확한 관계가 보여 늦은 봄과 초여름에 보완적 관계가 뚜렷하게 발생하는 반면에 동절기에는 보완관계가 성립하지 않는 것으로 나타나는 등 분석 단위기간별로 보완관계의 성립여부를 판별할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.446-446
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• 2011

유역면적을 수혜면적으로 나눈 값을 유역배율이라 하며, 관개저수지에서 적어도 3 이상 되어야 용수공급의 효율이 있다. 저수지 둑 높이기 사업의 113개 저수지를 분석하면 유역배율이 3 이하 37개소, 3-10은 58개소, 10이상 18개소에 이르며, 이 중에서 몇 개 저수지를 선정하여 유역배율별 저수지로부터 하천유지유량 공급능력을 분석하였다. 분석방법은 저수지 물수지 모형을 구축하여, 이수관리곡선에 의해 용수공급제한 운영의 경우와 정상운영의 결과로 구분하여 하천유지유량 공급능력을 분석하였다. 사전연구로 유효저수량 21,504 천$m^3$, 유역면적 $84.79\;km^2$, 수혜면적 2,975 ha인 백곡저수지에 1966년부터 2009년까지 수혜지역에 공급할 논 관개용수 수요량을 일별로 추정하였으며, 연 관개수량은 최소 1,000만 $m^3$, 최대 4,173만 $m^3$, 평균 3,319만 $m^3$에 이르렀다. 10월부터 4월까지 하천유지유량으로 공급하는 것으로 계산하였으며, 백곡지 저수량 자료를 이용하여 유입량 모형 매개변수를 결정하여 저수지 유입량을 일별로 모의하였고, 기존저수지와 2 m 증고저수지에 대해 이수관리곡선을 작성하였다. 방류제한 운영시 관개용수 공급량은 기존저수지에서 홍수제 한수위가 없는 경우 3,151만 $m^3$, 홍수제한수위가 있는 경우는 3,014~3,087만 $m^3$로 64~137만 $m^3$ 감소하였으며, 2 m 증고 저수지에서 홍수제한수위가 없는 경우 3,293만 $m^3$, 홍수제한수위가 있는 경우는 3,175~3,245만 $m^3$로 48~118만 $m^3$ 감소한 것으로 나타나 감소율은 각각 2.0~4.3 %, 1.5~3.6 %에 불과하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.268-268
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• 2023

전 지구적 급격한 기후변화로 인해 수문기상인자들의 비선형적 변동성이 발생함과 동시에 가뭄, 홍수와 같은 수재해의 발생빈도 및 강도가 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 세계의 유수기관 (NASA, ESA 등)에서는 대기모형과 해양 모형의 결합 및 수치해석적 접근법을 활용하여 계절내-계절 (Subseasonal to seasonal; S2S) 예측치를 생산하여 제공하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF)에서 산정되는 수문기상인자 (강수량, 증발산량 및 유출량)에 대한 정확도를 평가하고자 한다. 연구지역으로는 다양한 기후대 및 토지 피복으로 구성되어 있으며, El-Nino-Southern Oscillation (ENSO), Indian Ocean Diapole (IOD)와 같은 기후 현상이 빈번히 발생하는 호주지역을 대상으로 연구를 수행하였다. ECMWF S2S 자료에 대한 통계적 검증은 1) 지점 기반 관측치와 더불어 2) 물수지 모델 기반 수문 추정치 (The Australian Water Resources Assessment Landscape Model; AWRA-L)와 비교하였다. 연구 결과 S2S 강우 및 증발산량 산정치의 경우 비교적 짧은 예측기간(약 2주)에서 상대적으로 높은 상관관계 (R=0.5~0.6)와 낮은 편차 (강수량 = 0.10 mm/day, 증발산량 = 0.21 mm/day)를 나타내었다. 유출량의 경우, 강우 및 증발산량에 비해 상대적으로 낮은 정확도를 나타내었으며, 예측 기간이 길어짐에 따라 불확실성이 상당히 높아지는 것으로 확인되었다. 이는, S2S 계산과정에서 강우 및 증발산량 뿐만아니라 지표 유출로 도달하기 전까지의 수문기상인자들의 불확실성이 모두 모여 유출량의 불확실성이 높아진 것으로 확인할 수 있었다. 계절적 검증에서는, 강우 및 증발산량 모두 여름철에 높은 상관관계를 나타내었지만 불확실성은 상대적으로 큰 값을 나타내었다. 자세한 분석을 위해, 공간적인 불확실성을 분석해본 결과 ECMWF S2S가 매우 습윤하거나 건조한 지역에서 수문기상인자를 예측하는데 있어 한계성이 나타난 것을 확인하였다. 본 연구를 토대로, 추후 S2S 예측치에 대한 보정과 더불어 미래의 수재해 발생 위험도에 대한 정보를 획득하는데 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.180-180
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• 2020

최근 인구 증가, 도시화 및 산업의 발달로 인해 생활·공업용수의 수요가 증가하면서, 상대적으로 농업용수의 비율은 감소하고 있는 추세이다. 하지만 수자원이용 현황 중 농업용수는 전체 물 사용량의 48%로 여전히 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 환경부 중심의 물관리 일원화 관련법 시행으로 국가 통합물관리 정책이 본격 추진됨에 따라 농업용수 가치의 재평가가 요구되고 있으며, 현재 수원공 확대의 경우 환경보호와 같은 이유로 농업용수 확보에 대한 많은 제약이 발생하고 있다. 공급된 농업용수 중 작물에 의해 소비되지 않고 하천으로 회귀되는 회귀수량은 하천 건천화 방지, 용수공급계획, 하천 유황예측 등 기여하는 바가 크다. 하지만 관개량과 회귀수량의 비로 나타내는 회귀율의 경우 지역에 따라 38.1%에서 70.5%로 큰 차이를 보이고 있으며, 지역별 회귀율 정량화에도 한계가 있다. 본 연구에서는 경기도 안성에 위치한 관개면적 429ha인 마둔 저수지를 대상으로 회귀율을 산정하고 농촌용수종합정보시스템 (Rural Agricultural Water Resource Information System, RAWRIS)에서 제공하는 저수지 수위 자료를 활용하여 마둔 저수지의 4월부터 9월 관개기 강수량, 저수율, 증발산량을 구축하였다. 물수지 분석 기반 회귀수량 산정모형으로부터 회귀율을 추정하였으며, 수로 네트워크 기반의 SWMM (Storm Water Management Model)과 비교를 통해 정량적인 회귀수량 및 회귀율을 산정하고자 한다. 본 연구의 결과를 통해 정량적인 회귀수량 및 회귀율 자료가 구축된다면, 농업용수의 재이용, 환경용수 및 하천유지용수, 용수공급계획 등 효율적인 농업 수자원관리에 기초자로로써 활용 가능할 것이라 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.5
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• pp.519-530
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• 2013

To provide a reliable tool for runoff simulations of ungauged watersheds upstream of reservoirs, a daily runoff simulation model, Tank model, is restructured, the parameter regionalization of the model is conducted, and the model's applicability is evaluated. Taking into account the characteristics of runoffs from the watersheds, a three-tank model is employed. The percolation process of the model's third tank is eliminated, considering the water budgets of the watersheds, and its evapotranspiration component is improved, reflecting the conditions of meteorological observation in South Korea. The sensitivity analysis of the model shows that the model's behaviors, varying with a sensitive parameter, ${\alpha}$, are reasonable. The regional parameter estimation equations are determined, using the characteristics and land uses of the watersheds as variables. The model is applied for the runoff simulations of three watersheds and the water stage simulation of one reservoir, and the simulation results are then compared with the observed values, which prove to be in close agreement with the observations. In addition, the results from simulating inflows of twenty-four reservoirs using the model show that the averages of evapotranspiration rate and runoff rate are 42.8% and 56.6%, respectively, which are resonable. Consequently, it is concluded that the model is practically applicable to simulating runoffs from watersheds upstream of reservoirs, and simulated inflow data are useful for watershed management and reservoir planning, design, and operation.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.11 no.1
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• pp.20-30
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• 2008

This study is to analyse the hydrological behavior of agricultural reservoir using SWAT model. For the upsteam watershed of Gongdo water level gauge station in Anseongcheon watershed, the streamflows at 2 reservoir (Gosam and Geumgwang) locations and Gongdo station were simulated with reservoir inclusion and exclusion. The daily water surface area and storage have been calculated considering the stage-storage curve function of the reservoir. Afterwards, the reservoir operation module in SWAT was modified from original module in SWAT for daily reservoir discharge simulated by water balance equation. Model validation results were Nash-Sutcliffe model efficiency coefficients value of 0.55, root mean square error value of 2.33 mm/day. On the other hand, the simulation results of two reservoir exclusion were Nash-Sutcliffe model efficiency coefficients value of 0.37, root mean square error value of 2.91 mm/day. The difference of Nash-Sutcliffe model efficiency coefficients between the simulation results of two reservoir inclusion and exclusion at Gongdo station was 0.18. This is caused by the storage and release operation of agricultural reservoirs for the runoff occurred at 2 reservoir watersheds.