• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.6
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• pp.381-392
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• 2023

Precipitation, runoff, and evapotranspiration are changing worldwide due to climate change and human activities. Because watershed runoff is an important component of the hydrological cycle, it is important to investigate the changes in watershed runoff for water resources management. This study collected observed data of runoff, precipitation, temperature, and evapotranspiration in the Geum River basin as well as their synthetic data according to Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios, investigated the trend of hydro-meteorological variables using the Mann-Kendall test, and quantitatively evaluated the effects of climate change and human activities on the watershed runoff using the climate elasticity approach and the Budyko framework. The results indicated that the relative contribution of climate change and human activity to changes in runoff varies from region to region. For example, the watershed with the greatest contribution from climate change and human activity were the Yongdam Dam (#3001) basin and the Daecheong Dam (#3008) basin, respectively. Future climate change showed an increase in precipitation and temperature in both RCP 4.5 and 8.5 scenarios, resulting in changes in runoff in the Geum River basin from 44.8% to 65.5%, respectively. We concluded that the effect on watershed runoff can be separated into climate change and human activities, which will be important information in establishing sustainable water resource management plans.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.4
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• pp.237-248
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• 2024

Watershed runoff that is an important component of the hydrological processes has been significantly altered by climate variability and human activities in many watersheds around the world. It is important to investigate the impacts of climate variability and human activities on watershed runoff change for water resource management. In this study, using watershed runoff data for 109 middle-sized watersheds in Korea, the impacts of climate variability and human activities on watershed runoff change were quantitatively evaluated. Using the Pittitt test, the analysis period was divided into two sub-periods, and the impacts of climate variability and human activities on the watershed runoff change were quantified using the Budyko hypothesis-based climate elasticity method. The overall results indicated that the relative contribution of climate variability and human activities to the watershed runoff change varied by middle-sized watersheds, and the dominant factors on the watershed runoff change were identified for each watershed among climate variability and human activities. The results of this study enable us to predict the watershed runoff change considering climate variability and watershed development plans, which provides useful information for establishing a water resource management plan to reduce the risk of hydrological disasters such as drought or flood.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.11
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• pp.823-835
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• 2023

Recently, due to the increase in abnormal climate, rainfall intensity is increasing and drought periods are continuing. These environmental changes lead to prolonged drought conditions and difficulties in real-time recognition. In general, drought can be judged by the amount of precipitation and the number of days without rainfall. In determining the impact of drought, it is divided into meteorological drought, agricultural drought, and hydrological drought and evaluation is made using the drought index, but environmental drought evaluation is insufficient. The river water quality managed through the total water pollution cap system is vulnerable to the effects of such drought. In this study, we aim to determine the drought impact on river water quality and quantify the impact of prolonged drought on water quality. The impact of rain-free days and accumulated precipitation on river water quality was quantitatively evaluated. The Load Duration Curve (LDC), which is used to evaluate the water quality of rivers, was used to evaluate water pollution occurring at specific times. It has been observed that when the number of consecutive rainless days exceeds 14 days, the target water quality in the mid-basin is exceeded in over 60% of cases. The cumulative rainfall is set at 28 days as the criteria, with an annual average rainfall of 3%, which is 32.1 mm or less. It has been noted that changes in water quality in rivers occur when there are 14 or more rainless days and the cumulative rainfall over 28 days is 32.1 mm or less in the Gamcheon Mid-basin. Based on the results of this study, it aims to quantify the drought impact and contribute to the development of a drought water quality index for future environmental droughts.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.39 no.2
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• pp.207-217
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• 2021

Using the data from the national survey of fish, we determined the population size and the distribution of Micropterus salmoides, which is a translocated species into the aquatic ecosystem of Korea. . The spatial concentration of this species was determined by performing an optimized hot spot analysis. After determining potential invasiveness and risk assessment, we measured the disturbance of biodiversity in the aquatic ecosystem. The result of distribution analysis indicates that the population of M. salmoides was concentrated in the major basins of Han river, Geum river, Nakdong river, and Yeongsan-Seomjin river, including the Jeju island. In particular, Nakdong river basin showed the highest appearance rate. On the contrary, Yeongsan-Seomjin river basin showed the lowest appearance rate. The Nakdong river and the Nakdong river basin were the areas with the high spatial concentration of M. salmoides. On the other hand, only Han river basin and Geum river basin had the lowest spatial concentration. The fish invasiveness screening kit(FISK) was used to assess M. salmoides, which inhabited a broad region of aquatic ecosystem: the assessment score was 31.0, indicating its 'highly invasive' nature. Our study aims to encourage research that improves the biodiversity and the conservation of M. salmoides in a priority area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.79-79
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• 2021

기상학적 측면에서 강수 부족으로 인한 수생태환경(하천), 호소환경(저수지) 및 유역환경(중권역)으로 미치는 환경학적 가뭄의 영향을 평가하기 위한 시도는 매우 중요하다. 만약 동일한 규모의 강수부족 현상이 발생할지라도, 환경적 측면에서의 수질 및 수생태에 미치는 영향이 매우 큰 유역이 있고, 반면 어느 정도의 복원력을 유지할 수 있는 유역이 있을 것이다. 즉, 서로 다른 유역환경에 따라 가뭄으로 인한 환경적 영향은 달라질 가능성이 크며, 이처럼 환경적 가뭄에 취약한 지역을 위해서는 지속적인 환경가뭄 모니터링이 중요하다. 환경적 측면에서 가뭄의 영향을 평가하기 위해서는 다양한 수질 관련 항목을 연계한 환경가뭄 감시가 중요하며, 이와 더불어 가뭄과 관련한 다양한 이해관계자 간의 효율적인 의사결정 도구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 시나리오 정보를 제공할 수 있는 베이지안 네트워크 모형을 적용하여 환경가뭄 민감도 평가 방안을 제시하고자 한다. 본 모형에서는 수질 문제가 가장 심하게 대두되고 있는 낙동강 유역을 대상으로, 기상학적 가뭄에 의한 수생태 및 환경 관련 변수들(BOD, T-P, TOC)의 복잡한 상호의존성을 파악할 수 있는 베이지안 네트워크 모형을 활용하였다. 또한, 기상학적 가뭄에 의한 상류와 하류 간의 환경적 영향을 연계하여 해석하기 위한 모형을 구축하였다. 그 결과, 기상학적 가뭄으로 인한 환경적 민감도가 크게 나타나는 중권역(예: 임하댐유역)과 이와 반대인 중권역(예: 병성천유역)의 구분이 가능하였다. 또한, 상류에서 발생한 심한 기상학적 가뭄이 하류 지역 내 환경적인 영향을 지속할 가능성이 있음을 확인되었다. 따라서 본 연구에서 제안한 방법은 환경적 가뭄의 취약지역을 우선 선정하고, 나아가 상-하류 간의 환경적 가뭄을 감시하는 데 있어 활용도가 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1982-1986
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• 2007

유역관리를 위해서는 수량뿐만 아니라 수질에 대한 분석이 동반되어야 한다. 최근 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-US Center)가 공동으로 개발하고 있는 통합수자원평가계획모형으로서 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation And Planning System linked Qual2K)는 기존의 K-WEAP 모형의 기능을 그대로 유지하면서 보다 정확하고 다양한 오염원에 대한 하천수질모의를 하기 위해 Qual2K 모형을 연계시킨 모형으로써 유역관리를 위한 수량-수질 연계모의가 가능한 모형이다. 본 연구에서는 K-WEAPq 모형을 이용하여 낙동강 유역의 물수지 및 수질을 동시에 분석하였다. 낙동강 권역의 물수지 분석을 위해 월별 모의를 수행하였으며 각각의 중권역별 배출부하량을 산출하여 Qual2K와의 연계시스템을 통해 하천수질모의를 수행하였다. 낙동강뿐만 아니라 11개의 지류들에 대한 수질 분석을 수행함으로써 본류 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 다양한 시나리오를 구축하여 오염총량제와 같은 여러가지 정책에 대한 수질 개선효과를 살펴보았다. 또한 한강권역의 지류 하천에 대한 하천유지유량을 설정하였을 경우 예상되는 영향을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1570-1574
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• 2009

2008년 여름 우리나라는 예년과 달리 홍수기에 북상하는 태풍이나 8월말에서 9월초까지 발생하던 장마전선의 영향을 받지 못했을 뿐만 아니라 홍수기 이후에도 중국에서 다가오는 동서고압대의 지속적인 영향으로 9월 중순 최고기온을 경신하면서, 강수가 없는 건조한 날씨가 계속되었다. 남부지방을 중심으로 8월말 이후 심화된 가뭄은 9월 중순에는 전국적으로 확산되었으며 도서지역의 부분적인 제한급수가 실시되거나 밭 작물 재배에 피해를 초래하기도 하였다. 본 연구에서는 위성영상 기반의 식생지수를 이용하여 2008년 가을가뭄의 시공간적 변화와 행정구역별, 권역별 가뭄 우심지역을 판별하였다. 또한, 가뭄정보를 제공하는 가뭄모니터링 시스템의 가뭄지수와 가뭄의 변화와 심도 등을 비교하였다. 위성영상자료는 MODIS NDVI를 이용하여 제작한 VCI와 SVI를 이용하였으며, 수자원공사의 '가뭄정보시스템'에서 제공하는 주 단위의 가뭄지수와 한국건설기술연구원 '통합수자원평가계획 시스템개발'에서 제공하는 월 단위의 가뭄지수를 활용하였다. 연구결과 행정구역상으로는 전라남 북도와 경상남도 지역이, 권역별로는 섬진 영산강 권역에서 극심한 가뭄이 발생한 것으로 판명되었으며 식생지수 기반의 가뭄발생지역 판별 결과와 기상학적 가뭄지수인 SPI와 PDSI의 가뭄분포가 유사하게 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.241-241
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• 2023

최근 수십 년 동안 전 세계의 거의 모든 하천 유역은 기후변화와 인간 활동에 의해 직간접적으로 영향을 받았다. 특히, 유역 유출량은 기후변화와 인간 활동의 상호작용으로 수자원 분야에서 문제가 되고 있다. 기후와 인간 활동에 의해 변화하는 환경에서 수자원을 효율적으로 관리하기 위해서 유출량의 변화를 이해하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 낙동강 유역의 22개 중권역을 대상으로 과거 관측자료 및 미래 기후변화 시나리오의 유출량, 강수량, 기온, 잠재 증발산량 및 실제 증발산량 자료를 이용하여 기후변화와 인간 활동이 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 과거 관측자료를 분석할 경우, 기초자료인 유출량의 경향성 및 유의성을 검증하기 위해 비모수적 방법인 Mann-Kendall 검증을 수행하였으며, Pettitt method를 이용하여 변화 지점을 결정하여 기준기간과 사후기간으로 구분하였다. 또한 Budyko 가설 기반 기후 탄력성 접근법을 이용하여 기후변화와 인간 활동이 하천 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 분리하였다. 미래 RCP 시나리오 자료를 분석할 경우에도 기간을 나누고 기후 탄력성 접근법을 이용하여 유출량의 영향을 평가하였다. 분석 결과, 기후변화와 인간 활동의 상대적 기여도는 중권역 간에도 다양하다는 것을 확인할 수 있었다. 미래의 유출량을 분석한 결과, 대부분의 유역에서 기후변화의 기여도는 RCP 4.5일 때에 비해 RCP 8.5에서 더 크게 상승한 것으로 나타났다. 과거 기간(1966~2020)에 대하여 미래 기간 (2062~2099)에 대한 분석에서 중권역 중 금호강(#2012)은 RCP 4.5에서는 22.4%, RCP 8.5에서는 39.8%로 RCP 8.5가 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.399-399
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• 2021

최근 전세계적으로 발생하고 있는 기후변화로 인해 가뭄, 홍수, 태풍 등 자연재해의 빈도가 증가하고 있다. 특히, 강수량의 변동성이 커지면서 가뭄과 홍수가 단기간에 번갈아 가며 발생하는 경우가 자주 발생하고 있다. 가뭄과 홍수가 짧은 기간 동안에 교차해서 발생하는 급변사상은 예측하기 어려우며, 갑작스럽게 중첩되는 재난으로 인명과 재산피해 뿐 아니라 생태계에까지 심각한 영향을 미칠 것이다. 본 연구에서는 일 강수량 자료를 바탕으로 표준가중평균강수지수(Standard Weighted Average Precipitation, SWAP)를 산정하고 한강 유역의 가뭄-홍수 급변사상에 대한 특성을 분석하였다. 1966년부터 2018년까지의 한강유역 중권역별 면적평균강수량과 가중치, 이전 강수량의 영향을 받는 일수를 바탕으로 SWAP를 산정하였다. SWAP 지수가 10일 연속 -1 미만일 때를 가뭄이라 정의하고, 이후 SWAP 지수가 7일 연속 0.5 이상이면 가뭄사상이 종료된다고 판정하였다. 또한 SWAP 지수가 10일 연속 +1 초과일 때를 홍수라고 정의하고, SWAP 지수가 7일 연속 -0.5 이하가 되면 홍수사상이 종료된다고 판정하였다. 가뭄-홍수 급변사상이란 가뭄의 종료시점과 홍수의 시작시점의 차이가 5일 이내일 경우에 해당한다. 급변사상의 전·후로 강수량이 얼마나 급격하게 차이 나는지를 판단하기 위하여 급변 시점 전·후 5일의 누적 SWAP 지수인 심각도 K(Severity)를 분석지표로 활용하였다. K를 통해 한강유역 가뭄-홍수 급변사상의 시·공간적 분포를 분석하고 미래의 급변사상의 발생가능성을 예측할 수 있다. 본 연구 결과, 한강 유역의 24개 중권역 중에서 18개의 중권역이 가뭄-홍수 급변사상의 심각도가 점점 상승하는 추세이고, 가장 심각도 상승폭이 높은 중권역은 홍천강(1014)으로 첫 사상인 1967년부터부터 2015년의 마지막 사상까지 약 55% 정도 상승하였다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.40 no.1
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• pp.103-109
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• 2007

To investigate the effects of artificial vegetation island (AVI) on fish distribution, we compared fish fauna from artificial vegetation island (AVI) area, which installed in 2000, natural vegetation area (NVA) and vegetation-free area (VFA) at Kyungan Stream area of Lake Paldang from Jul. to Nov., 2005. Results showed that 11 families 23 genera 24 fish species were distributed in the AVI and NVA. Squalidus japonicus coreanus, a small-size fish which generally lives at the downstream, dominated absolutely in the individual numbers. However, only 6 families 11 genera 12 species of fishes caught at the VFA, and dominant fishes were Hemibarbus labeo and Erythroculter erythropterus, a medium to large-size migratory fishes which live in mid-depth of water column. The dominance index was high at the AVI (0.778) and NVA (0.868), whereas the diversity index and evenness index were high at the VFA. Fish distribution at AVI was similar to that of the NVA in numbers of species, indicating that the AVI could playa role as spawning and inhabitation zone to a variety of fishes. We believe that AVI may be used for a restoration of the damaged and disturbed littoral ecosystem.