• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.116-119
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• 2009

HSPF is a comprehensive, continuous, lumped parameter, watershed-scale model that simulates the movement of water, sediment, and a wide range of water quality constituents on pervious and impervious surfaces, in soil profiles, and within streams and well-mixed reservoirs. The hydrologic calibration of HSPF is performed manually using the decision-support software Expert System for the Calibration of HSPF (HSPEXP). The initial values for the HSPF hydrologic parameters were estimated based on guidance from BASINS Technical Note 6. Initial parameter values were adjusted for the study watershed during the calibration period within the recommended ranges for the parameters.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1254-1258
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• 2008

본 연구에서는 대표적인 준분포 장기유출모형으로 널리 쓰이는 SWAT-K와 HSPF를 이용하여 충주댐유역을 대상으로 2000년부터 2006년까지의 총유출량 산정을 산정하고, 두 모형간의 총 유출량 차이를 분석하기 위해 증발산량, 지표유출량, 중간유출량, 기저유출량 등 각 수문성분별 모의결과를 비교하고, 모형별 유출특성을 분석하였다. 모의기간 연평균 유출량은 SWAT-K는 관측치에 비해 약 2%과다, HSPF는 약 3% 과소하게 모의되었고 모형의 적용 타당성을 가늠할 수 있는 결정계수는 SWAT-K가 0.78, HSPF가 0.88로 나타났다. 수문성분별로 모의치를 비교한 결과 중간 유출은 SWAT-K가, 지하수유출은 HSPF가 크게 산정되는 등 수문성분별 크기에 차이를 드러냄에 따라, 각 모형에서 수문성분을 도출하는 구조의 차이와 계산과정 등의 상세한 비교분석이 필요한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1147-1151
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• 2004

본 연구에서는 소유역에서의 오염총량을 추정하기 위한 오염총량 추정모형인 SWAT 모형과 HSPF모형의 유출특성을 비교분석하기 위해 발안유역의 $HP\#6$ 소유역을 시험유역으로 선정하고 유역 수문모니터링을 수행하였으며, 시험유역의 도형자료를 구축하여 SWAT 모형과 HSPF 모형을 적용하였다. 유출량에 대하여 모형의 보정과 검정결과 유출량은 HSPF 모형의 모의유출량이 SWAT 모형보다 실측치에 더 유사한 값을 보였다. 통계적인 변량을 이용하여 실측치와 SWAT 모형과 HSPF 모형의 모의치를 비교하여 평가한 결과 RMSE는 각각 5.19mm/day, 6.03mm/day, RMAE는 0.48mm/day, 0.49mm/day, 결정계수$(R^2)$는 0.86, 0.84로 모의 되었다.

• Journal of Korean Society of Rural Planning
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• v.9 no.4 s.21
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• pp.59-64
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• 2003

U.S. EPA의 BASINS (Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources)에 통합되어 있는 HSPF (Hydrologic Simulation Program-Fortran)와 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 Polecat Creek 유역의 유출과 유사량을 모의하였다. 모형의 보정을 위하여 1996년 9월부터 2000년 6월까지의 하천 유량 및 유사 농도 자료를 이용하였으며, 1994년 10월부터 1995년 12월까지의 관측자료를 이용하여 모형의 검정을 실시하였다. HSPF 모형에 의해 추정된 연 평균 유출량의 상대오차는 보정 및 검정기간에 각각 0.8%, 0.5%이었으며, S WAT 모형에 의해 추정된 연평균 유출량은 실측치와 각각 2.1%, 16.1%의 오차를 보였다. 연 평균 유사량을 비교하면, HSPF 모형이 보정 및 검정기 간에 각각 8.8%와 7.2%의 오차를 보인 반면에 SWAT 모형은 각각 40.0%, 188.4%의 차이를 보였다. HSPF 모형에 의해 추정된 월 평균 유출량 및 유사량의 상관계수는 보정기간에 대하여 0.94와 0.52이었으며, SWAT 모형에 의한 결과는 상관계수가 각각 0.84와 0.39이었다. 이상의 연구 결과에 의하면, HSPF 모형이 SWAT 모형보다 유출과 유사량을 관측치와 유사하게 모의함을 알 수 있었다. 하지만 입력 자료의 구축 및 모형의 적용에는 SWAT모형보다 많은 시간과 노력을 필요로 하였다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.55 no.4
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• pp.13-20
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• 2013

The purpose of this study was to evaluate the applicability of the HSPEXP expert system for the calibration of the Hydrological Simulation Program - Fortran (HSPF) for the study watershed. HSPEXP offers advice to the modeler, suggesting parameter changes that might result in better representation of a river basin and provides explanations supporting the recommended parameter changes. The study watershed, Sancheong, is located within the Nakdong River Basin and having the size of $1,072.4km^2$. Input data for the HSPF model were obtained from the landuse map, digital elevation map, meteorological data and others. Water flow data from 2006 to 2008 were used for calibration and from 2009 to 2010 were for validation. Using the HSPEXP expert system, hydrological parameters were adjusted based on total volume, then low flows, storm flows, and finally seasonal flows. For the calibration and validation period, all the HSPEXP model performance criteria were satisfied.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.26 no.5
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• pp.802-809
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• 2010

An automatic calibration tool of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF), Parameter Estimation (PEST) program, was applied at the Imha lake watershed to get optimal hydrological parameters of HSPF. Calibration of HSPF parameters was performed during 2004 ~ 2008 by PEST and validation was carried out to examine the model's ability by using another data set of 1999 ~ 2003. The calibrated HSPF parameters had tendencies to minimize water loss to soil layer by infiltration and deep percolation and to atmosphere by evapotranspiration and maximize runoff rate. The results of calibration indicated that the PEST program could calibrate the hydrological parameters of HSPF with showing 0.83 and 0.97 Nash-Sutcliffe coefficient (NS) for daily and monthly stream flow and -3% of relative error for yearly stream flow. The validation results also represented high model efficiency with showing 0.88 and 0.95, -10% relative error for daily, monthly, and yearly stream flow. These statistical values of daily, monthly, and yearly stream flow for calibration and validation show a 'very good' agreement between observed and simulated values. Overall, the PEST program was useful for automatic calibration of HSPF, and reduced numerous time and effort for model calibration, and improved model setup.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.1
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• pp.39-50
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• 2020

The objective of this study was to assess the livestock nonpoint source pollutant impact on water quality in Namgang dam watershed using the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model. The input data for the HSPF model was established using the landcover, digital elevation, and watershed and river maps. In order to apply the pollutant load to the HSPF model, the delivery load of the livestock nonpoint source in the Namgang dam watershed was calculated and used as a point pollutant input data for the HSPF model. The hydrologic and water quality parameters of HSPF model were calibrated and validated using the observed runoff data from 2007 to 2015 at Sancheong station. The R² (Determination Coefficient), RMSE (Root Mean Square Error), NSE (Nash-Sutcliffe efficiency coefficient), and RMAE (Relative Mean Absolute Error) were used to evaluate the model performance. The simulation results for annual mean runoff showed that R² ranged 0.79~0.81, RMSE 1.91~2.73 mm/day, NSE 0.7~0.71 and RMAE 0.37~0.49 mm/day for daily runoff. The simulation results for annual mean BOD for RMSE ranged 0.99~1.13 mg/L and RMAE 0.49~0.55 mg/L, annual mean TN for RMSE ranged 1.65~1.72 mg/L and RMAE 0.55 mg/L, and annual mean TP for RMSE ranged 0.043~0.055 mg/L and RMAE 0.552~0.570 mg/L. As a result of livestock nonpoint pollutant loading simulation for each sub-watersehd using the HSPF model, the BOD ranged 16.6~163 kg/day, TN ranged 27.5~337 kg/day, TP ranged 1.22~14.1 kg/day.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.32 no.6
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• pp.582-588
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• 2016

The hydrological simulation program FORTRAN (HSPF) is a comprehensive watershed model that employs the hydraulic function table (FTABLE) (depth-area-volume-flow relationship) to represent the geometric and hydraulic properties of water bodies. The hydraulic representation of the HSPF model mainly depends on the accuracy of the FTABLES. These hydraulic representations determine the response time of water quality state variables and also control the scour, deposition, and transport of sediments in the water body. In general, FTABLES are automatically generated based on reach information such as mean depth, mean width, length, and slope along with a set of standard assumptions about the geometry and hydraulics of the channel, so these FTABLES are unable to accurately describe the geometry and hydraulic behavior of rivers and reservoirs. In order to compensate the weakness of HSPF for hydraulic modeling, we generated alternate method to improve the accuracy of FTABLES for rivers, using the surveyed cross sections and rating curves. The alternative method is based on the hydraulics simulated by HEC-RAS using the surveyed cross sections and rating curves, and it could significantly improve the accuracy of FTABLES. Although the alternate FTABLE greatly improved the hydraulic accuracy of the HSPF model, it had little effect on the hydrological simulation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.183-187
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• 2007

유역에서 토사유실로 인한 고농도 탁수의 발생은 현장조사와 수치모형 해석으로 평가될 수 있다. 하지만 현장조사로는 토사유실을 정량화하기에는 제한적이므로 수치모형의 적용이 요구된다. 토사유사예측을 위한 모형 적용 시, 시공간 분석을 위해서 물리적 기반 분포형 혹은 준 분포형 모형이 선호된다. 본 연구에서는 임하 안동 유역의 유출 및 토사유실 분석을 위하여 SWAT 모형 및 HSPF 모형을 적용하였다. 두 모델의 유량 검 보정은 유역 내에 수위 관측 자료(1999년${\sim}$2006년)를 이용하였으며 유사농도는 2006년 하절기 현장 조사를 통해 보정되었다. SWAT 모형의 일별 유출량 변화에 대한 Nash-Sutcliffe 효율계수는 $0.43{\sim}0.76$의 범위로 전반적으로 측정 유량을 잘 모의 하는 것으로 나타났다. HSPF 모형은 SWAT 모형과 마찬가지로 높은 효율의 일별 유출량 예측성을 보였다. 그러나 두 모델은 첨두 유량을 과소산정 하였다. 두 모형의 그래픽 분석결과 측정 유사 농도를 잘 모의하였고, 특히 HSPF 모형은 강우사상에 따른 시간별 실측값의 경향을 잘 예측하였다. 두 모형의 예측성 비교 시, 유출량은 SWAT 모형이 HSPF 모형이 비해 더 잘 모의하였으며 유사 농도는 HSPF 모형이 더 높은 정확성을 보였다. 본 연구의 결과는 향후 각 소유역별로 탁수를 유발하는 토사 유실량 평가, 유역의 토사유실 저감대책 효과분석 및 저수지 모형과의 연계를 통한 유입된 탁수의 효율적인 관리대책 수립에 이용될 것으로 사료된다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.21 no.1
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• pp.161-169
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• 2012

Recently various attempts have been made to apply HSPF model to calculate runoff and diffuse pollution loads of stream and reservoir watersheds. Because the role of standard flow is very important in the water quality modelling of Total Water Pollution Load Management, HSPF was used as a means of estimating standard flow. In this study, BASINS 4.0 and WinHSPF was applied to the Gomakwoncheon watershed, genetic algorithm(GA) and influence coefficient algorithm were used to calibrate the runoff parameters of the WinHSPF. The objective function is the sum of the squares of the normalized residuals of the observed and calculated flow and it is optimized using GA. Estimates of the optimum runoff parameters are made at each iteration of the influence coefficient algorithm. The calibration results showed a relatively good correspondence between the observed and the calculated values. The standard flow(Q275) of the Gomakwoncheon watershed was estimated using the ten years of weather data.