• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.95-95
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• 2021

전 세계 담수 자원의 예측 및 관리에 있어서 유출량 변화의 예측은 중요하다. 하지만 강수량 대비 유출량의 비율인 유출율이 수자원 시스템에 중요한 영향을 미치는지에 대한 여부는 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 전 세계의 1,636개 관측소에서 관측된 유출량과 강수량 자료를 이용하여 최근 60년 (1956-2015) 동안 유출량, 강수량, 증발산량의 관계에 있어서 유출율의 역할에 관해 연구하였다. 수문 기후학적으로 습한 지역과 건조한 지역을 구분할 수 있는 임계값으로 유출율을 사용할 수 있다는 점을 Budyko 공간에서 적용하여 건조 지수와의 비교를 통해 발견할 수 있었다. 유출량 변화에 대한 상세한 분석을 위해 강수량 및 증발산량 변화율에 따라 6가지의 범주를 설정하였고 그 결과 대부분의 관측소에서는 강수량의 변화와 일관된 방향으로 유출량이 변화하는 것으로 밝혀져 유출량의 변화는 강수 변화에 더 민감하다는 결론을 얻었으며 모든 범주에 있어서 유출율은 강수량과 증발산량의 변화에 의한 유출량 변화의 크기에 상당한 영향이 있음이 밝혀졌다. 본 연구의 결과들을 통해 우리는 기후 변화에 따른 유출량 변화에 대한 예측성 향상에 있어서 유출율에 대한 물리적인 이해가 잠재적인 주요한 요소라고 제안한다. 토지 피복 및 토지 이용과 같은 인위적 영향은 유출율을 직접 감소 또는 증가시켜 유출량의 민감도를 변화시킬 수 있다. 본 연구에서 제안된 수치적인 접근 방식은 수자원 가용성에 대한 기후 변화 및 인위적 영향을 완화하기 위해 실행 가능한 정보를 제공할 것으로 보인다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.63 no.2
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• pp.1-10
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• 2021

Agricultural reservoirs have a great influence on the water circulation in the watershed. It is necessary to evaluate the impact on water circulation by the agricultural reservoir. Therefore, in this study, we simulated the agricultural watershed through linkage of Hydrological Simulation Program Fortran (HSPF) and Module-based hydrologic Analysis for Agricultural watershed (MASA) and evaluated the contribution of the agricultural reservoir to water circulation by watershed water circulation index. As a result of simulating the Idong reservoir watershed through the HSPF-MASA linkage model, the model performance during the validation period was R2 0.74 upstream, 0.78 downstream, and 0.76 reservoir water level, respectively. To evaluate the contribution of agricultural reservoirs, three scenarios (baseline, present state, and present state without reservoir) were simulated, and the water balance differences for each scenario were analyzed. In the evaluation through the agricultural water circulation rate in the watershed, it was found that the water circulation rate increased by 1.1%, and the direct flow rate decreased by 13.6 mm due to the agricultural reservoir. In the evaluation through the Budyko curve, the evaporation index increased by 0.01. Agricultural reservoirs reduce direct runoff and increase evapotranspiration, which has a positive effect on the water circulation.

• 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.

• Water Engineering Research
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• v.5 no.4
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• pp.185-193
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• 2004

Estimates of annual actual evapotranspiration are needed in water balance studies, water resources management projects, and many different types of hydrologic studies. This study validated a set of 5 empirical equations of estimating annual actual evapotranspiration with climate data on 11 watersheds, and evaluated the further applicability of these forms in estimating annual runoff on watershed level. Five empirical equations generally overestimated annual evapotranspiration, with relative errors ranging $3.3\%$ to $47.2\%$. The results show that Schreiber formula can be applicable in determining annual evapotranspiration in sub-humid region that is classified by aridity index, while Zhang equation gave better results than the remaining methods in humid region. The mean differences for annual evapotranspiration bias over 11 watersheds are Zhang, Schreiber, Budyko, Pike, and Ol'dekop formula from lowest to highest. The empirical equations provide a practical tool to help water resources managers in estimating regional water resources on ungauged large watershed.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.5
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• pp.425-438
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• 2018

Existing studies that analyze the causes and effects of water circulation use mostly rainfall - runoff models, which requires much effort in model development, calibration and verification. In this study, hydrological sensitivity analysis which can separate quantitatively the impacts by natural factors and anthropogenic factor was applied to the Hwacheon dam upper basin from 1967 to 2017. As a result of using various variable change point detection methods, 1999 was detected as a statistically significant change point. Especially, based on the hydrological sensitivity analysis using 5 Budyko based functions, it was estimated that the average inflow reduction amount by Imnam dam construction was $1.890\;billion\;m^3/year$. This results in this study was slightly larger than the those by existing researchers due to increase of rainfall and decrease of Hwacheon dam inflow. In future, it was suggested that effective water management measures were needed to resolve theses problems. Especially, it can be suggested that the monthly or seasonal analysis should be performed and also the prediction of discharge for future climate change should be considered to establish resonable measures.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.3
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• pp.139-153
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• 2017

The variation in runoff due to global climate change and urbanization should be identified quantitatively because these two factors have been significantly accelerated during the last three decades in South Korea. However, only a few research to analyze the impacts due to two factors over different time scales can be found. Therefore, in this study, the hydrological model based approach and the hydrological sensitivity approach were used to separate relative impacts by two factors on monthly, seasonal, and annual time scales at the Soyang River upper basin and the Seom River basin in South Korea. The 3 techniques such as the double mass curve method, the Pettitt's test, and the BCP analysis were performed to detect change point occurred by abrupt change in the collected observed runoff. After detection of change ponts, SWAT models calibrated on the natural periods were used to calculate the changes due to human activities. Also, 6 Budyko based methods were auxiliary to verify the results from hydrological based approach.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.9
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• pp.637-645
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• 2019

Among various ecosystem services provided by the basin, this study deals with water yield (WY) estimation in the Bagmati basin of Nepal. Maps of where water used for different facilities like water supply, irrigation, hydropower etc. are generated helps planning and management of facilities. These maps also help to avoid unintended impacts on provision and production of services. Several studies have focused on the provision of ecosystem services (ES) on the basin. Most of the studies have are primarily focused on carbon storage and drinking water supply. Meanwhile, none of the studies has specifically highlighted water yield distribution on sub-basin scale and as per land use types in the Bagmati basin of Nepal. Thus, this study was originated with an aim to compute the total WY of the basin along with computation on a sub-basin scale and to study the WY capacity of different landuse types of the basin. For the study, InVEST water yield model, a popular model for ecosystem service assessment based on Budyko hydrological method is used along with ArcGIS. The result shows water yield per hectare is highest on sub-basin 5 ($15216.32m^3/ha$) and lowest on sub-basin 6 ($10847.15m^3/ha$). Likewise, built-up landuse has highest WY capacity followed by grassland and agricultural area. The sub-basin wise and LULC specific WY estimations are expected to provide scenarios for development of interrelated services on local scales. Also, these estimations are expected to promote sustainable land use policies and interrelated water management services.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.148-148
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• 2019

The 2006 Millennium Ecosystem Assessment (MA) defines ecosystem services (ES) as "the benefits people obtain from ecosystems". Identifying where ES originates, whom it benefits and how it is changing over a period of time is critical in rapidly developing country like Nepal, where the risk of ES loss is high. In the context of various ecosystem services provided by watershed, this study, particularly deals with water yield, Soil loss and Carbon sequestration computation and evaluation in Bagmati Basin of Nepal. As Bagmati Basin incorporates capital city Kathmandu of nepal, land use change is significant over decades and mapping of ES is crucial for sustainable development of Basin in future. In this regard, the objectives of this study are 1) To compute the total and sub-watershed scale water yield of the basin, 2) Computation of soil loss and sediment retention in the basin, and 3) Computation of carbon sequestration in the basin. Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs (InVEST), a popular model for ecosystem service assessment based on Budyko hydrological method is used to compute Ecosystem services. The scenario of ES in two periods of time can be referenced for various approaches of prioritization and incorporation of their value into local and regional decision making for management of basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.106-106
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• 2018

Ecosystem service valuation is a crucial step for the sustainable management of watershed. In the context of various ecosystem services provided by watershed, this study, particularly deals with water yield computation in Bagmati Basin of Nepal. The water availability per population in Bagmati Basin is lowest compared to other basins in Nepal. Also, the rate of urbanization is rapidly growing over a decade. In this regard, the objectives of this study are 1) to compute the total water yield of the basin along with computation on a sub-watershed scale, and 2) Study the impacts of land use change on water yield based on CLUE-S model. For the study, Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs (InVEST), a popular model for ecosystem service assessment based on Budyko hydrological method is used to compute water yield. As well, CLUE-S model is used to study land use change, which is further related to study variation on water yield. The sub-watershed wise outcome of the study is expected to provide the guidelines for the effective and economic management of a watershed on a regional scale.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.276-276
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• 2020

공유하천유역에서의 수자원 관리는 두 국가의 제도적 및 기술적 차이로 인하여 다른 유역에서의 수자원 관리보다 복잡하고 어렵다. 특히 두 국가 사이의 공유하천에서의 유량의 변화는 실질적인 측정을 이용하여 면밀하게 측정됨으로써 신뢰도 높은 자료를 통해 지속적으로 분석되어야 궁극적으로 공유하천에 대한 두 국가 간의 이해관계를 바탕으로 한 대책을 수립할 수 있다. 북한강 유역의 상류유역은 북한에 속해 있고, 특히 임남댐 건설 이후 화천댐 유입량은 지속적으로 감소하고 있어 이에 대한 물순환 영향을 면밀히 분석하고 대책을 수립할 필요가 있다. 물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967년~017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수를 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99 억 ㎥/y의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.