• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.404-411
• /
• 2019

곡교천 유역의 홍수-유출 특성을 파악하는 연구를 수행하기 위하여 HEC-HMS 모형을 적용하였다. 이 유역은 일부 소유역에서 대규모 농업용 저수지가 있어 소유역으로부터 발생한 초기 유출이 저수지에 의해서 상당량 저류되는 특징을 갖고 있다. 이러한 현상을 반영하기 위하여 3가지 침투모의 방법을 사용하였으며, 방법 1은 기존의 유출곡선지수법, 방법 2는 방법 1에 표면법 기능을 추가한 방법, 방법 3은 초기 및 일정손실율 방법이다. 모형은 3가지 방법으로 손실계산, Clark의 단위도법으로 강우의 직접유출 변환, 지수함수적 감소법으로 기저유량, Muskingum 법으로 하도추적 하는 과정을 포함한다. 모형에서 최적화 기법을 시행착오법과 병행하여 최적화 변수를 도출하였다. NSE, RAR, and PBIAS 등의 평가지표를 사용하여 모형의 보정을 수행하였다. 유출체적, 첨두유량, 첨두발생시각 등에 대하여 모의치와 실측치를 비교한 결과 초기손실을 반영할 수 있도록 설계된 방법2와 3에서 우수한 결과를 나타낸 반면, 그렇지 못한 방법 1은 모의치와 실측치의 차이가 큰 것으로 나타났다. 복합 강우인 경우에 방법 3은 방법 2에 비하여 좋은 결과를 나타내지 못하였다. 결론적으로 방법 2가 단일 강우나 복합강우 모두 좋은 결과를 주는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 정책입안자가 홍수관리대책을 수립하는 데 유용한 도구로서 사용되어 질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권9호
• /
• pp.615-626
• /
• 2019

토양수분과 유출은 매우 밀접한 관계를 가지고 있으며, 특히 토양 내의 여러 요소들에 의해 토양의 수분보유능력과 배수의 특성이 결정된다. 본 연구에서는 2016년, 2017년 설마천 유역에서 총 40개의 사상을 분리하였다. 선정한 사상별로 constant-K 방법을 적용하여 직접유출과 기저유출을 분리하고 유출계수를 산정하였다. 산정된 유출계수는 선행토양함수와 지수함수 형태의 증가를 보였다. 또한 유출계수가 급증하기 시작하는 토양수분의 임계값을 선정하였으며, 이 값은 유출과 지하수면과의 큰 상관관계를 나타내었다. 선행토양함수뿐만 아니라 초기 토양수분, 토양 저류량, 강우량 등 여러 인자들도 유출 결과에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 또한 선행토양수분의 임계값에 따라 강우사상을 건조, 습윤 상태로 분리하여 시작 반응과 첨두 반응을 분석해 보았으며, 습윤 상태에서의 반응이 건조 상태에서 보다 빠르게 발생하였다. 건조 상태에 속하는 대부분의 사상에서는 토양수분이 정점에 도달한 후 지하수면과 유출량 순으로 정점에 도달하는 첨두 반응이 일어났으나 습윤 상태에서는 반대로 지하수면과 유출량이 토양수분보다 먼저 정점에 도달하였다. 본 연구의 결과는 유출에 기여하는 인자들 사이의 상호작용을 확인하고 토양의 다양한 조건과 유출 사이의 관계를 규명하는 데에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제109권4호
• /
• pp.429-437
• /
• 2020

본 연구는 산림 소유역에서 강우량에 대한 계류유출량의 장기적인 변화추이를 정량화하고, 임목의 생장이 산림소유역의 유출변화에 어떠한 영향을 미치는지를 파악하기 위하여 실시했다. 연도별로 강우량과 유출량은 비례관계를 보였으며, 시간이 경과할수록 유출량은 점차 감소하는 것으로 나타났다. 월별 강우량과 유출량은 7월과 8월에 가장 높았으며, 유출률은 8월과 9월에 높은 값을 보여 강우량과 유출량, 유출률 변화가 반드시 일치하지는 않았다. 월별 변동계수(CV)는 강우량에 비해 유출량이 더 크게 나타났고, 강우량과 유출량 간의 편차는 점차 증가하였다. 강우량에 대한 총 유출량과 직접 유출량의 변화는 2011년~2017년의 추세선의 기울기가 더 낮아졌고, 기저유출량의 기울기는 증가하였다. 산림토양이 발달하면서 토양층의 수분보유력이 증가하였기 때문으로 보여지며, 기저유출량의 증가는 팔공산 산림소유역의 유출수량 증가와 함께 지하수위 상승에 영향을 줄 것으로 판단된다. 감수곡선의 기울기는 2003년~2010년에 비해 2011년~2017년이 더 낮은 것으로 나타났고, 시간이 경과함에 따라 유출량의 감소가 완화되고 유출량이 일정하게 유지되었다. 따라서 팔공산 산림소유역은 임목의 생장에 따라 지표류의 유출이 감소하고 기저유량이 증가하는 것으로 나타나, 산림의 수원함양기능이 점차 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권12호
• /
• pp.1143-1157
• /
• 2020

본 연구에서는 SWAT-CUP을 이용한 SWAT 모형의 검·보정 과정에서 다중 관측 지점 및 변수를 고려한 분석의 기준을 제시하였으며, 이의 적용을 위해 용담시험유역에서 장기 관측된 유량, 토양수분량, 그리고 증발산량을 활용한 모의수행 및 유역의 수문 유출특성과 물순환 관점의 물수지를 검토하였다. 모형은 유역 내 다중 관측 자료의 특성을 반영할 수 있도록 순차적 보정 방법과 SWAT-CUP에서의 최적 매개변수 값 산정을 위한 모의 실행 및 반복 횟수 설정(초기 1,000회 모의 실행, 이후 500회 모의 반복), 그리고 전체 및 부분 수행 등을 통해 소유역별 각기 다른 매개변수 값으로 보정하였으며(유역출구 유량 ENS 0.85, R2 0.87, 그리고 PBIAS -7.6%), 이를 유역출구 지점에 대해 순차적이 아닌 일괄 적용한 분석결과(ENS 0.52, R2 0.54, 그리고 PBIAS -22.4%)와 비교하여 그 방법상의 우위를 확인하였다. 총 15개년의 모의 결과로부터 용담댐 유역의 직접유출은 35%, 기저 및 중간유출과 회귀유량을 합한 값은 65%로 전체 유출률은 53%이며, 증발산량은 전체 강우의 39%에 상당하는 양이 발생하는 것을 파악할 수 있었으며, 아울러 소유역별 연간 총 유출량(일평균 21.8 m3/sec) 등을 포함한 물이용 가능 수량은 연간 총 6.96억 m3으로 소유역별로는 약 540 ~ 900 mm로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제41권6호
• /
• pp.655-662
• /
• 2021

본 연구에서는 진주지역의 지속가능한 지하수 공급을 위한 지하수 개발가능량을 추정하고자 한다. 토지이용, 토양분포 등을 고려한 분포형 함양량을 산정하기 위해 통합수문해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 사용하였다. 모형의 검보정 결과 관측유량과 모의유량치와 모의치의 결정계수가 0.75 ~ 0.80으로 양호하게 나타났다. 계산된 지하수 함양량은 시공간적 분포를 나타내며 겨울과 봄에 걸쳐 낮은 함양량을 나타내나 여름과 가을에는 함양량이 강수량의 패턴에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다. 계산된 연평균 함양량을 자연유량의 기저유출 분리법을 이용한 결과와 비교하였으며 편차는 3 %내로 적게 나타나 추정된 함양량의 타당성을 확인할 수 있었다. 지하수 개발가능량은 10년빈도 갈수시의 함양량으로 규정하고 있어 본 연구에서는 통계학적 빈도해석 기법을 이용하여 10년빈도 갈수시의 함양량을 산정한 결과 연 강수량의 14.2 %가 개발가능한 양으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권10호
• /
• pp.823-833
• /
• 2022

HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran)는 미국과 우리나라에서 특히 많이 사용하는 유역 수문 및 수질 모델이다. 이 모델은 분산형 모델로서 각 유역의 지형, 지질 및 오염부하특성을 정확하게 반영하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 HSPF의 매개변수 중 조도계수(NSUR), 침투(INFILT), 토양 하부의 증발산(LZETP)에 대하여 실제 용담댐 유역의 토지피복과 토양의 종류에 따라 값을 차등 입력함으로써 단일 값을 입력했을 때에 대비하여 유량, 수문 성분 및 수질의 정확도 향상 여부를 분석하였다. 조도계수와 식물의 밀도를 의미하는 토양 하부의 증발산은 토지피복의 종류에 따라 입력하였고, 침투는 유역의 수문학적 토양 그룹의 분포에 따라 입력하였다. 분석 결과 유량과 수질은 단일 값을 입력했을 때보다 각 매개변수를 토지피복과 토양의 종류별로 차등 설정하였을 때 정확도가 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 조도계수(NSUR) 입력에 의해 지표유출과 첨두유량이 증가하였고, 침투(INFILT) 입력에 의해 기저유출이 감소하고 지표유출이 증가하였으며, 증발산(LZETP) 차등 입력으로 중간유출과 지표유출이 증가하고 지하수유출이 감소하는 등 각 매개변수의 설정이 유역 말단의 유량뿐 아니라 모든 수문 성분의 구성 비율에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 유역의 토지피복 및 토양의 비균질한 특성을 정확하게 표현하는 것이 이 모델을 이용한 유량 및 수질 예측의 정확도 제고에 중요하다는 것을 시사한다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제26권2호
• /
• pp.96-109
• /
• 2021

담수를 통해 유입되는 육상 기원 물질은 연안 일차 생산을 제어하는 주요 요소이므로 육상-해양 coupling을 파악하는 것은 연안 생태 변화를 이해하는데 중요하다. 본 논문에서는 육상-해양 coupling 양상을 시간에 따라 세 단계(Base flow, Plume event, Residual flow)로 구분하여 개념화하였고, 낙동강 하구에서 각 양상의 출현을 확인하기위해 다양한 플랫폼에서 측정된 자료를 사용하여 분석하였다. 사용된 자료는 원격 탐사 측정 자료(Geostationary Ocean Color Image; GOCI), 현장 실측 자료(Marine Environment Information System; MEIS), 연속 측정 자료(유량 자료, 기상 자료)로 구분될 수 있다. 주성분분석을 통해 MEIS 자료를 육상-해양 coupling의 세 단계로 구분하였고, 이 구분을 2013-2018년 동안의 여타 자료에 적용하여 단기간 육상-해양 coupling 양상을 살펴보았다. 낙동강 하구에서는 예상과는 달리 Plume event때 Chlorophyll-a (Chl-a) 최대값이 나타났다. 이는 담수 증가에도 탁도 증가는 크지 않았고, 플러싱 효과도 약해 식물플랑크톤이 증가 할 수 있는 여건이 조성되었기 때문으로 분석되었다. 육상-해양 coupling을 기반으로 여러 하구들과 비교해보았을 때 육상-해양 coupling은 담수 유입에 영향을 받는 하구에서 흔한 현상이나 하구에서 형성되는 플룸 크기에 따라 육상-해양 coupling이 다르게 나타났다. 낙동강 하구처럼 작은 플룸(~10 km 규모) 이 형성되는 하구에서는 식물플랑크톤의 즉각적인 반응으로 인해 Plume event 단계에 Chl-a 최댓값이 나타나는 반면, ~100 km 이상의 큰 플룸이 형성되는 하구(담수 배출이 크고, 플러싱이 강한 곳)에서는 본 연구에서 개념화한 육상-해양 coupling 양상(Residual flow 때 Chl-a 최대)을 따르는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.121-131
• /
• 2023

본 연구에서는 토심 대신 유효토심을 사용함에 따라 발생하는 강우-유출 해석과정의 문제를 VIC(Variable Infiltration Capacity) 모형을 가지고 살펴보았다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 모형의 매개변수를 다음과 같이 결정하였다. 먼저, 가용한 수치 정보를 이용하여 결정할 수 있는 매개변수는 고정하였다. 직접유출 및 기저유출 등에 관여하는 매개변수는 VIC 모형의 추천값을 적용하였다. 토심의 경우 (1) 유효토심을 적용하는 경우, (2) 토양층 연직 구조 특성을 반영하여 유효토심의 1.5배를 적용하는 경우 및 (3) 유효토심의 1.25배를 가정한 토심을 적용하는 경우, (4) 유효토심의 2.0배를 가정한 토심을 적용하는 경우 총 4가지를 고려하였다. 본 연구는 한강 유역의 충주댐 유역 및 소양강댐 유역을 대상으로 1983년에서 2020년까지의 기간에 대해 모의를 수행하였다. 연구 결과, 토심 대신 유효 토심을 적용하는 경우 직접유출과 기저유출에는 정반대의 영향을 미치며, 직접유출에는 3% 이상의 증가, 기저유출에는 동일 규모의 감소가 발생하는 것을 확인하였다. 추가로 충주댐과 소양강댐 유역의 유효토심 추정에 있어 가장 큰 영향을 미치는 것은 암석노출지의 비중으로 나타났으며, 그 영향으로 두 유역의 직접유출률과 기저유출률의 차이가 크게 다른 것으로 확인할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.142-152
• /
• 2023

Infiltration is a process by which precipitation infuses into subsurface soils. The process determines the surface flow and baseflow volume, and it is one of most important hydrological processes regarding nonpoint source pollution management. Therefore, the Ministry of Environment has developed a guideline to determine the impervious area ratio to understand the hydrological process in administrative districts and watersheds. The impervious area ratio can be determined using land use or land cover maps. Three approaches were explored to determine the impervious area ratio in 25 districts in Seoul. The impervious area ratio was determined by employing the Land registration map and Land property data in the first approach, Land property map in the second approach, and Land cover map in the third approach. The ratio ranged from 38.96% to 83.01% in the first approach, 38.98% to 83.02% in the second approach, and 37.62% to 76.63% in the third approach. Although the ranges did not provide any significant differences in the approaches, some districts displayed differences up to 9.48% by the approach. These differences resulted from the fact that the data were land use or land cover, especially in the area of airport, residential complex area, and school sites. In other words, division of the pervious and impervious areas in an individual plot was not allowed in the Land registration map, while it was allowed in the Land cover map. Therefore, it was concluded that there is a need to revise the guideline so that a reasonable impervious area ratio can be determined in the districts.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권6B호
• /
• pp.697-707
• /
• 2008

격자기반 운동파 강우유출모형 KIMSTORM(grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model)은 유역의 지표흐름, 지표하흐름 및 하천흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있다. 본 모형은 유닉스 운영체제의 C++언어로 개발되었으며, 각 셀에서의 흐름을 모의하기 위하여 단방향흐름 알고리즘과 격자기반 수문학적 물수지요소를 채택하고 있으나 운영에 몇몇 제약사항이 있다. 본 연구에서는 기존모형을 개선하고자 하였으며, MS Windows 운영체제에서 실행 가능하도록 FORTRAN 90 언어를 이용하여 ModKIMSTORM을 개발하였다. 기존모형에 비해 개선된 주요사항으로, 물리적 기반의 침투기법인 GAML(Green-Ampt & Mein-Larson) 침투모형 추가, 격자 유출심과 Manning 조도계수에 의한 논에서의 지표유출 제어, 지표격자의 기저유출 요소 추가, 공간강우와 지점강우의 처리, 전 후 처리부문 개발, 5개 평가항목(피어슨의 결정계수 $R^2$, Nash & Sutcliffe 모형효율 E, 유출용적 편차 $D_v$, 첨두유출의 상대오차 $EQ_p$, 첨두시간의 절대오차 $ET_p$)을 이용한 모의결과의 자동 평가 기능을 개발하였다. 추가적으로, 모형의 계산효율을 향상시키고 지표격자의 기저유출을 하천격자로 이송하기 위하여 쉘정렬 알고리즘을 채택하였다. 모형의 입력자료는 ESRI ArcInfo W/S 또는 ArcView와 같은 GIS 소프트웨어 및 MS Excel을 이용하여 간단히 구축할 수 있으며, 모의결과의 공간적 분포를 확인할 수 있는 토양수분, 지표유출, 유출심 및 유속분포도는 BSQ, ESRI ASCII Grid, ESRI Binary Grid 및 IDRISI Raster 형식으로 출력할 수 있도록 개선하였다.