• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.430-430
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• 2017

본 연구에서는 유역모델링 시 오염원 산정의 공간적 범위를 합리적으로 고려하기 위해서, 유역모델링을 위한 소유역 구분간의 공간해상도를 유역의 오염부하량 산정을 위한 공간단위 수준으로 설정하여 새만금호 유역수질모델링을 실시하였다. 모형 구축은 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 이용하였으며, 오염부하량 산정단위인 리 동의 행정경계, 수치표고모델(DEM), 농경지 배수로 등 구조물들을 고려하여 새만금 유역을 대상으로 804개의 소유역을 구분 적용하였다. 소유역 세분화에 따른 계산량을 고려하여 효과적인 모델 구동을 위해 만경유역 7개, 동진유역 7개, 연안유역 3개 (총 17개)의 서브모델로 모의시스템을 구성하여 상류에서 하류로 서브모델을 순차적으로 보 검정 및 모의하도록 구현하였다. 유량 보 검정은 14개소 수문측정자료(2009~2013)와 자동보정기법을 적용하여 수행하였다. 유량보 검정결과 NSE (Nash-Sutcliffe coefficient)가 0.66~0.97, PBIAS가 -31~16.5%, $R^2$는 0.75~0.98의 범위를 보여 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 한편, 수질 보 검정의 경우 29개소 수질측점을 대상으로 온도, DO, BOD, TN, TP의 항목에 대해 유량보정과 같은 기간에 대해 수동보정을 실시하였다. 수질결과는 일부 상류유역에서 갈수기시 모의값이 다소 불안정한 부분이 발견되나 대체로 각 측점의 수질에 대한 시간적 변동 패턴과 평균적 수질은 합리적으로 모의하는 것으로 나타났다. 공간세분화에 따른 모델링결과를 선행연구들과 비교한 결과, 유량부문에서 우수성을 보였으나 수질부문은 비슷한 수준으로 나타났다. 본 연구는 향후 유역 오염원, 수자원 운영 등에 관한 정밀 자료 확보 시 이를 고려하는 고도화된 수문 수질 모델링 개발 및 구축에 적용될 수 있는 시스템으로 활용성이 높을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.525-525
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• 2023

영산강·섬진강수계는 광역상수원의 수질개선을 위해 제도적인 노력과 예산을 투입하고 있다. 제도 도입 시행 후 20여년이 경과하면서 수변구역 내 오염원 제거가 이루어졌음에도 불구하고 주암호와 동복호의 수질은 크게 개선되지 않고 있다. 따라서, 효율적인 수질개선을 위해서는 섬진강수계 토지매수 대상 지류지천의 과학적 방법을 통한 오염 인자 조사 및 분석, 실측 자료에 기반한 우선순위 산정이 필요하다. 본 연구에서는 수질 전문가 50명을 대상으로 설문조사를 실시하고AHP 기법을 통해 주암호 19개, 동복호 9개, 상사호 9개, 수어호 3개, 탐진호 16개 하천의 우선순위를 분석하였으며, 각 지류지천별 오염원 인자(생활계, 축산계, 산업계, 토지계)와 실측 인자(T-P 농도, T-P 단위면적당 오염부하량)를 이용해 하천별 배점을 산정하였다. 그 결과, 1위부터 10위 우선순위 하천의 경우 배점 합계 점수가 최소 65.9점부터 최대 82.0점까지의 점수 범위를 보였으며, 주로 배점 가중치가 가장 높은 T-P 농도와 T-P 단위면적당 오염부하량이 높은 값을 보였다. 총 배점 대비 인자별 구성 비율을 계산해본 결과, 실측 인자 중 관측 T-P 농도는 평균 33.9%, T-P 단위면적당 오염부하량은 평균 32.7%로 총합 66.6%의 값을 보였다. 또한, 높은 배점값을 보인 지류지천은 오염원 인자에서도 높은 값을 보여 토지매수로 인한 수질개선 효과가 높아질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.179-179
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• 2011

근래 농촌지역에서의 하천 및 저수지의 수질오염에 관하여 관심이 고조됨에 따라 비오염원에 대한 파악과 대책을 세우기 위해 관련분야에서 많은 연구가 진행 되고 있다. 비점오염원은 주로 강우나 유출에 의해 배출되기 때문에 배출 장소와 경로가 불분명하고 다양하다. 비점오염의 관리를 위한 유역모델로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용한 연구가 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 SWAT 모델은 유역모델로써 농촌지역에 논, 밭에서의 비점오염원 기작을 표현하기에는 공간적 범위의 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 예당저수지 유역(465.12 km2)을 대상으로 유역규모의 SWAT 모델과 유역-필드규모에 적용 가능한 SWAT-APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender) 모델의 수질(T-N, T-P) 모의결과를 비교하여 SWAT-APEX 모델의 적용성을 평가하고자 하였다. 모형의 적용을 위한 입력자료로 기상자료와 지형자료를 구축하였으며 기상자료로 예당저수지유역 3개의 강우관측소 자료를 수집하여 구축하였으며, 지형자료로 격자크기 30m의 DEM (Digital Elevation Model)과 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도와 토지이용도는 환경부로부터 1:25,000 중분류 토지이용도를 이용하였다. 또한 환경부에서 제공하는 월단위 하천수질 자료(기간)를 구축하여 모형의 검증을 실시하였다. 분석과정으로 SWAT 모델에서의 유역차원 수문, 수질 모의를 한 후, APEX 모델을 이용하여 소유역별 논, 밭에 대한 필드단위에 오염물질 모의 후 각각 소유역 출구에서 APEX 모델에 결과를 반영한 SWAT-APEX 모의를 거쳐 최종 유역출구에서의 유출량과 수질항목을 분석하였다. 모의 결과 유출량에 대해 Nash와 Sutcliffe (1970)가 제안한 모델효율성계수 (Model Efficient, ME)는 0.67, 결정계수는 0.69 그리고 수질항목의 결정계수는 각각 0.77, 0.75으로 분석되었다. 또한, SWAT-APEX 모의 결과 수질항목의 결정계수는 각각 0.80, 0.72이었다. 따라서, 본 연구에서 농촌지역의 비점오염원 모의는 필드모의를 반영한 SWAT-APEX 모델 결과가 SWAT 모델만 적용한 결과보다 정확한 비점오염 모의가 이루어졌다고 판단 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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• 1997.04a
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• pp.115-119
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• 1997

본 논문은 해상에서 발생될 수 있는 기름 유출 사고시 효과적 방제의 지원을 위한 오염원 확산 예측 시스템의 개발을 주목적으로 한다. 이를 위하여, 격자형 공간 DEVS 모델 링 방법론을 이용한 SOS(Save Our Sea) 시스템을 개발하였다. 기존의 해양오염 예측 시스 템들이 대부분 해석적 기법에 의존하는데 비해 제안된 시스템은 격자형 공간 모델링을 이용 한 시뮬레이션 기법으로서 전체 해양을 Cell 단위의 공간으로 분할하고, Cellrks의 결합관계 는 Name-Directed Coupling을 적용함으로서 시스템 설계상의 효율성과 유연성을 제공한 다. 제안된 시스템은 기름유출사고의 발생시 오염원 확산에 영향을 주는 각종 벡터 변수값 들에 따른 해양 오염 물질의 확산 분포를 예측함과 동시에 확산에 영향을 주는 많은 벡터 값들이 모니터링 정보를 함께 제공함으로서 해양 오염 방제 및 환경 보존에 효과적으로 적 용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.446-446
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• 2021

본 연구에서는 수질오염 관리 측면에서 유역의 취약성을 평가하고 우선 관리가 필요한 지역을 선정하는 기법을 수립하고자 한다. 수질은 다양한 요인에 의해 영향을 받기 때문에 오염의 취약성을 평가하기 위해 다기준 분석 기법을 적용하였다. 다기준 평가기법은 다양한 평가 항목이 포함되는 의사결정 문제에 유용하다. 연구 절차는 평가 항목 및 가중치 결정, 항목별 평가자료 구축, 수질오염에 대한 취약성 평가 후 수질오염 관리가 필요한 유역 선정의 단계로 구성하였다. 평가 대상은 814개 소유역이다. 평가 프레임워크는 오염원, 확산 과정, 수자원 현황의 3개 그룹으로 구성되며, 각 그룹에 대한 하위 평가 항목을 선정하였다. 오염원 그룹은 중앙 및 지방 정부에서 제공하는 오염원 조사 결과, 농업 분야 자료, 토지 사용 현황 등을 적용하였다. 확산 과정 그룹은 강우, 토지 피복, 토양 등의 데이터를 사용하였으며, 수자원 현황은 하천의 흐름, 수질 및 수생 생태계 현황 등이 반영되었다. 유역 단위로 모든 항목에 대하여 가중치를 반영한 점수를 집계하고 취약지역을 선정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.524-524
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• 2016

본 연구에서는 홍천 자운지구 고랭지 농업지역을 대상으로 장기간의 유역조사와 하천 모니터링을 통해 관측된 축척 데이터를 이용하여 비점오염저감 효과를 정량화하고 추후 모니터링 자료로서 탁수와 비점오염원 저감시설의 저감효과와 비점오염원의 효율적인 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 모니터링 결과 소양호 유역의 오염부하(1차 강우사상) 중 홍천군 자운지구의 유역단위 비점오염 저감효과의 분석에는 강우량과 단위면적당 오염부하를 이용하였으며, 자운천은 SS 5,396,761 kg, COD 82,261 kg, BOD 57,329 kg, T-N 68,711 kg, T-P 3,091 kg이었으며, 오염부하(2차 강우사상)는 SS 320,293 kg, COD 34,588 kg, BOD 22,350 kg, T-N 48,954 kg, T-P 640 kg으로 나타났다. 또한 소양호 유역의 EMC(1차 강우사상) 중 자운천은 SS 829.9 mg/L, COD 12.7 mg/L, BOD 8.8 mg/L, T-N 10.567 mg/L, T-P 0.475 mg/L 이었으며, EMC(2차 강우사상)는 SS 68.6 mg/L, COD 7.4 mg/L, BOD 4.8 mg/L, T-N 10.487 mg/L, T-P 0.137 mg/L로 나타났다. 소양호 유역의 단위면적당 오염부하(1차 강우사상) 중 자운천은 SS 402.0 kg/ha/event, COD 6.1 kg/ha/event, BOD 4.3 kg/ha/event, T-N 5.118 kg/ha/event, T-P 0.230 kg/ha/event 이었으며, 오염부하(2차 강우사상)는 SS 23.9 kg/ha/event, COD 2.6 kg/ha/event, BOD 1.7 kg/ha/event, T-N 3.646 kg/ha/event, T-P 0.048 kg/ha/event로 나타났다. 오염부하에서는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 5,076,468 mg/L, COD 47,673 mg/L, BOD 34,979 mg/L, T-N 19,757 mg/L, T-P 2451 mg/L로 1차 강우사상에 비해 오염부하가 낮은 것으로 나타났다. 또한 EMC에서는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 761.3 mg/L, COD 5.3 mg/L, BOD 4.0 mg/L, T-N 0.080 mg/L, T-P 0.338 mg/L로 1차 강우사상에 비해 EMC가 저감되었다. 단위면적당 오염부하는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 378.1 mg/L, COD 3.5 mg/L, BOD 2.6 mg/L, T-N 1.472 mg/L, T-P 0.182 mg/L로 1차 강우사상에 비해 EMC가 저감되었다. 강우량과 강우강도 그리고 영농활동의 시기에 따른 EMC와 단위면적당 오염부하는 큰 차이를 보였으며, 예년에 비해 적은 강수량으로 인해 탁수와 비점오염부하의 배출이 상대적으로 적었던 것으로 판단된다. 소양호 유역과 같은 넓은 유역에서 시행되는 비점오염원의 저감연구는 오랜 시간 동안 자료를 축적해야 유의미한 평가가 이루어질 수 있으므로 장기적이고 지속적인 모니터링을 통한 유량 데이터 자료구축과 수질분석뿐만 아니라, 발생되는 비점오염 물질의 관리를 위한 체계적인 연구가 지속되어야하며, 아울러 농민의 인식도 변화 등을 포함하는 많은 인자들을 정밀히 조사하고 다각도로 분석하여 저감효과에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.569-569
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• 2016

본 연구에서는 소유역 내 오염원 현황에 따른 발생부하와 배출부하를 분석하고자 하였다. 대상유역은 경상북도 영천시 북안천 일대이며, 소유역을 6개의 세유역으로 구분하여 발생부하와 배출부하를 산정하였다. 오염원 현황자료는 2013년 전국오염원 조사자료를 기초로 하였으며, 행정구역 단위의 오염원 조사 및 행정구역과 유역의 경계가 일치 하지 않는 경우의 오염원별 점유율은 토지종합정보망(Land Management Information System, LMIS)의 연속지적도 자료를 이용하여 면적비로 산정하였다. 대상유역의 전체 인구는 총 5,140명이며, 이 중 시가 인구가 2명, 비시가 인구가 5,138명으로 나타났다. 생활계 오염원은 소유역 별 인구를 분석한 결과, FW-'1은 3,113명, FW-'2는 298 명, FW-'3은 604 명, FW-'4는 836 명, FW-'5는 283 명, 그리고 FW-'6은 6 명으로 분석되었다. FW-'1의 인구는 총 3,113명으로 대상유역에서 가장 많은 인구가 분포하고 있는 것으로 나타났다. 축산계 오염원은 FW-'1 지점에 총 115 가구의 농가가 위치하여 소유역 중 가장 많은 축산 농가가 위치하고 있으며. 가축 사육 두수는 돼지 8,040두, 젖소 394두, 한우 1,587두, 사슴 10두 그리고 가금(기타) 수가 292,158두로 다른 지점들과 비교하여 사육 두수가 가장 많은 것으로 나타났다. FW-'2 지점은 돼지 1,350두가 있는 돼지 농가가 1가구 위치하고 있는 것으로 나타났다. FW-'3 지점은 돼지 14,692두, 한우 1,287두, 가금(기타) 100두가 있으며, 축산 농가는 총 42가구가 위치하고 있는 것으로 나타났다. 다른 지점들과 비교하여 돼지 사육 두수가 가장 많은 것으로 나타났다. FW-'4 지점의 가축현황은 돼지가 900마리, 한우 1,222 마리이며, 총 57개의 농가가 위치하고 있고, 이 중 돼지 농가는 1가구이며, 그 외 56개의 농가는 모두 한우 농가이다. FW-'5 지점은 한우 407마리 가금(기타) 150마리가 있는 것으로 나타났으며, FW-'6 지점은 축산 농가가 존재하지 않는다. 또한 대상유역 내에는 총 14개의 산업체가 있으며, $800.33m^3/day$만큼의 폐수를 발생시키고 있다. 이중 FW-'1 지점 산업체 개수는 12개이며, 폐수 발생량은 $730.59m^3/day$로 가장 많은 양의 폐수가 발생하고 있다. 대상유역 내에는 산업계, 양식계, 매립계의 오염원은 없는 것으로 나타났다. 오염원 자료를 바탕으로 발생부하량과 배출부하량 산정결과 생활계와 축산계, 토지계 중축산계의 BOD, T-N, T-P 모두 가장 높은 것으로 분석되었다. 배출부하량 비교 결과에서도 BOD, T-N, T-P 모두 축산계 배출부하량의 비율이 높게 나타났으며, 이 중 BOD는 토지계 배출부하량이 차지하는 비율이 축산계 배출부하량보다 약간 높게 나타났다. T-N과 T-P는 축산계 배출부하량 비율이 가장 높은 것으로 분석되었다. 그러나 오염원의 정량적인 발생원 규명을 위해서는 오염원 그룹이 포함되어있는 지역에 대하여 장기적인 실측 모니터링을 통해 얻은 오염부하를 산정하여 비교?분석하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.465-469
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• 2008

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.125-125
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• 2016

남강 권역은 5개의 단위유역으로 구성되어 있으며, 남강A, 남강B, 남강C, 남강D와 남강E로 명명되고 1단계 수질오염총량관리제도 시행 이후 유역 내 개발 등으로 인한 오염원이 증가하고 장기간 퇴적된 저니층으로부터 오염물질이 용출되는 등 수질의 자정능력보다 더 많은 오염물질이 수체내로 유입됨으로써 수질이 악화되자 수량확보 뿐만 아니라 남강의 수질관리에 대해서 관심을 가지기 시작하였다(GNDI, 2010). 남강 하류수계는 하상구배가 매우 완만하며 유속이 느리다. 따라서 물의 체류시간이 호수와 비슷한 양상을 보이고 있다. 더욱이 남강 하류수계는 주변의 도시와 농경지로부터 물의 소모량이 크기 때문에 하류수계의 물의 흐름이 더욱 완만해지고 이로 인하여 수질 악화가 가속화되고 수역의 영양단계가 점점 증가하는 부영양화현상이 발생되고 있다. 남강하류수계와 같이 부영양화 된 수계내의 미처리 된 영양염을 이용한 식물플랑크톤의 생산에 의해 자생BOD가 공급된다. 따라서 남강댐 하류지역과 같은 수리 수문학적 특징을 가진 유역은 수질관리를 위해서 특정 수역에 유입 BOD와 자생 BOD가 어느 정도 기여하는가를 정량적으로 파악한 후, 기여도에 따라 오염원인 물질을 줄이기 위한 수질관리 방안이 설정되어야 한다. 본 연구에서는 남강유역의 오염원의 기여율 분석을 위해 하천수질모델인 QUALKO2를 사용하였으며, 점오염원 뿐만 아니라 수질에 상당한 영향을 끼치는 비점오염원의 영향을 통합적으로 고려하기 위하여 유역 모델인 SWAT과의 연계방안을 제시하였다. 또한 모델의 연계 적용을 통해 산정된 내부오염원과 내부오염원의 기여율과 수질측정결과를 활용하여 분석한 기여도와의 비교를 수행하여 신뢰성을 확보하였다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.952-957
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• 2005

A sensitivity analysis study was performed to examine the effects of cell size on a distributed non-point source pollution model. The model, AnnAGNPS, whiff is a modified version of USDA's AGNPS, was applied to Eung stream watershed, a tributary of Cheongmi stream located in the South Branch of Han River System. The model components and results, such as channel length, slope, land use, and delivery ratio, were analyzed according to the various cell sizes from 10 to 200 ha. As cell sire increases, channel length decreases due to short-circuiting of meandering creek. The decreased channel length has more significant effects on the model results than any other geomorphological change. When the effects of land use and soil distribution are excluded, sediment delivery loads increase due to shorter time to reach the outlet of the watershed in larger tell size. When those effects are included, however, sediment delivery loads decrease in larger fell size because the variety of land use types can not be inputted. The predominant land use in the applied watershed is forest with very low soil erosion such that the predicted sediment delivery might be much lower than real system. The cell size of 30 ha was determined to produce the most appropriate resolution. Surface runoff and non-point source loads of TN, TP and BOD were predicted and the results agree well with the field measurements. From this study, it was shown that the model results would be very dependent on variations of topography, land use, and soil distribution, as a function of cell size, and the optimum cell size is very important for successful application of distributed non-point source pollution model.