• 한국농공학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.111-119
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• 2012

Applicability of 8 day interval flow data for the calibration of hydrologic model was evaluated using Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) at Kyungan watershed. The 8 day interval flow monitored by Ministry of Environment located at upstream was calibrated and periodically validated during 2004-2008. And continuous daily flow monitored by Ministry of Construction & Transportation (MOCT) and located at the mouth was compared with daily simulated data during 2004-2007 as spatial validation. Automatic calibration tool which is Model-Independent Parameter Estimation & Uncertainty Analysis (PEST) was applied for HSPF calibration procedure. The model efficiencies for calibration and periodic validation were 0.63 and 0.88, and model performances were fair and very good, respectively, based on criteria of calibration tolerances. Continuous daily stream flow at the mouth of Kyungan watershed were good agreement with observed continuous daily stream flow with showing 0.63 NS value. The PEST program is very useful tool for HSPF hydrologic calibration using non-continuous daily stream flow as well as continuous daily stream flow. The 8 day interval flow data monitored by MOE could be used to calibrate hydrologic model if the continuous daily stream flow is unavailable.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.113-113
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• 2019

하천 오염 부하의 양적 증가를 해결하기 위해 환경부는 유역 내 목표 수질을 설정하고 목표 수질한도 내에서 오염물질 배출 총량을 할당하는 수질오염총량제를 도입하였다. 수질오염총량제 시행에 있어 시계열로 발생하는 유출특성을 반영하기 위해 장기유출모형의 적용이 가능한 Hydrologic Simulation Program-Fortran(HSPF)을 수질관리 및 평가 모델로 사용하고 있다. 그러나 HSPF 모델은 실제 다양한 특성을 가진 토양층을 Upper zone과 Lower zone 내에 통합적인 매개변수를 이용하여 유량을 모의하는 문제점이 있다. 이는 토양 내부에서의 유출에 대한 정확한 모의가 이루어지지 않는 결과를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 토양층에 따른 Available Water Capacity(AWC)에 대한 자료를 구축하고 기존보다 세분화된 토양 관련 매개변수 범위를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 토양 관련 매개변수 범위를 반영할 경우 수질오염총량제 시행에 있어 HSPF 모델 모의 시 유역 내의 토양도를 고려하여 보다 정확한 중간유출과 기저유출분석이 가능할 것이라 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.405-405
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• 2022

본 연구는 주암조절지댐 유역의 강우 빛 비강우시츨 포함한 장기간의 유역유출 및 지하수 이동에 따른 유량분석과 오염물질 부하 유입특성을 분석함으로써 유역의 오염물질을 선제적으로 관리하고 조절지댐내의 수질을 효과적으로 관리하기 위해서 수행되었다. Hydrological Simulation Program - Fortran (HSPF) 모델을 적용하기 위하여 주암조절지댐 유역의 복잡한 지형과 기상조건 및 오염원 자료를 반영하고 수질관리 대책을 수립하는 데 적용하고자 하였다. 주암조절지댐 유역은 환경부의 소유역 구분을 고려하여 28개의 유역으로 세분화하고 티센망도를 고려해 3개의 그룹으로 재차 분류하였다. 기상 자료는 연구대상지역의 직접측정자료의 한계로 여수와 광양 기상청의 자료를 사용하였으며, 강우 자료 또한 소유역 그룹에 맞춰 입력 자료로 사용하였다. HSPF 모델의 보정은 유량 및 수질 (총질소 및 총인)에 대하여 2017 ~ 2021년의 모니터링 실측자료를 대상으로 수행되었다. 보정 결과는 R², RMSE로 평가하였고, 보정된 HSPF 모델을 바탕으로 유역별 유량 및 수질에 영향을 미치는 주요 인자를 분석하였다. 본 연구의 결과는 주암조절지댐의 수질을 예측할 수 있는 3차원 수리-수질 모델의 입력자료로 활용될 예정이며, 추후 기후변화 영향을 고려한 상류 유역의 수질관리 계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.645-656
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• 2012

지난 반세기 동안 무분별한 산업 활동으로 인하여 유역환경은 심각하게 훼손되었다. 이를 관리하기 위한 요구는 증대되고 있으나 정량적으로 유역환경을 예측하여 판단하기 위한 시스템은 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 유역 환경을 모의하기에 가장 적합한 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 모델을 GIS기반 시스템에 적용하여 영산강 유역에 활용가능한 수질모의 시스템 개발에 관한 연구를 수행하였다. 이를 지원하기 위하여 HSPF 모델 모의에 필요한 입력 및 결과자료와 공간분석을 위한 GIS 공간자료를 수집하였다. 또한 GIS와 수질모델의 연계방안을 비교 분석 후, Loose coupling 연계방안을 적용하여 수질모의 시스템의 주요기능을 모듈단위별로 설계하였다. 최종적으로 설계단계에서 정의된 모듈단위 기능들을 Microsoft사의 VB.NET을 개발언어로 선정하고 ESRI사의 ArcObjects 컴포넌트를 이용하여 시스템을 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 GIS기반 영산강 유역 수질모의 시스템은 영산강 유역환경을 정량적으로 예측할 수 있으며, 문서형식의 모의 결과를 GIS 환경에 표출함으로써 사용자의 공간적 이해도를 높였다. 향후에는 HSPF 모의 결과를 통한 시나리오 수립이 진행되어야하며, 이는 의사결정지원시스템과 연계하여 의사결정자들로 하여금 미래 영산강유역 환경에 대한 진단 및 정책 수립에 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경과학회지
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• 제18권6호
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• pp.609-619
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• 2009

SWAT-K model is a modified version of the original SWAT, and is known to more accurately estimate the streamflows and pollutant loadings in Korean watersheds. In this study, its hydrological components were compared with those of HSPF in order to analyse the differences in total runoff including evapotranspiration(ET), surface flow, lateral flow and groundwater flow from the Chungju Dam watershed during $2000{\sim}2006$. Averaged annual runoff with SWAT-K overestimated by 1%, and HSPF underestimated it by 3% than observed runoff. Determination coefficients($R^2$) for observed and simulated daily streamflows by both the models were relatively good(0.80 by SWAT-K and 0.82 by HSPF). Potential ET and actual ET by HSPF were lower in winter, but similar or higher than those by SWAT-K. And though there were some differences in lateral and groundwater flows by two models because of the differences in hydrological algorithms, the results were to be reasonable. From the results, it was suggested that we should utilize a proper model considering the characteristic of study area and purposes of the model application because the simulated results from same input data could be different with models used. Also we should develop a novel model appropriate to Korean watersheds by enhancing limitations of the existing models in the future.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권3호
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• pp.229-243
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• 2013

평창유역의 적설량을 모의하기 위하여 HSPF 모형을 적용하였다. 미래 적설량을 평가하기 위해 CIMIP3에서 제공하는 A1, A1B, B1의 온실가스 배출시나리오에 기반한 GCMs를 이용하였으며, HSPF 모형과 GCMs의 통계학적 오류를 최소화 하기 위해 편의보정(Bias-correction)과 시간적 분해모형(Temporal disaggregation)을 적용하였다. 모형의 검 보정 결과 모의된 유출량과 적설량의 경우 모형 효율이 높게 나타났으며, 특히 모형의 검정 후 상관계수를 분석한 결과 월별 유출량의 상관계수는 0.94로 나타났다. 월별 적설량, 또한, 상관계수가 0.91로 나타나 보정된 HSPF 모형이 평창지역에 대한 유출량과 적설량을 잘 모의하고 있는 것으로 판단된다. GCMs를 이용한 2018년 평창올림픽 경기장의 적설량을 분석한 결과 1월에는 17.62%, 2월에는 9.38%, 3월에는 7.25%의 적설량이 감소되는 것으로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제27권3호
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• pp.251-266
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• 2018

본 연구는 홍수조절댐의 운영패턴 변화에 따른 수질환경에 미치는 영향을 분석한 것이다. 홍수조절댐은 홍수시 하천유량을 일시적으로 담수하여 홍수를 지체시키는 한편, 평상시에는 자연하천 흐름상태를 유지하는 특성을 가지고 있다. 댐 건설 후 담수시 수질변화는 유역모델(HSPF)과 댐 내 수리 수질변화모델(EFDC)을 연계하여 예측하였다. 강우시 유역에서 유출되는 비점오염원의 유출특성을 반영하기 위하여 HSPF 유역모델을 이용하여 분석하였으며, HSPF의 분석된 자료를 EFDC 모델의 입력 자료로 적용하였다. 수질모의 결과 댐 건설 후 수몰로 인한 오염원 감소와 강우시 일시적 저류로 인하여 수질이 향상되는 것으로 예측되었다. 또한 홍수조절댐의 특성상 담수되는 기간이 짧으므로(2~3일) 부영양화 등 수질 악영향은 거의 없는 것으로 분석되었다. 계획 중인 댐의 환경영향평가 단계에서는 모델의 충분한 보정을 할 수 없기 때문에 정확한 모의에 일부 한계가 있을 수 있다. 그러나 향후 실측자료 확보를 통하여 모델의 신뢰도를 향상시킨다면, 이를 활용하여 신규 홍수조절댐의 환경영향평가 시 다양한 운영조건에 따른 수환경의 영향을 검토할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1840-1844
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• 2006

현재 안양천 유역에서는 하천 유지유량 확보 및 건천화 방지를 위해 지하철 용출수, 하수처리장 방류수 및 재이용수가 활용되고 있다. 본 연구에서는 광범위한 유역에 적용이 가능하고, 점오염원 및 비점오염원 분석과 처리 대안의 효과 분석을 실시할 수 있는 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형에 대해 민감도 분석을 실시한 후 안양천 중상류 유역에서 현재 활용되고 있는 유지유량 확보 방안에 대한 효과 분석을 수행하였다. 총유출량과 첨두유량에 대한 매개변수 민감도 분석 결과 AGWRC, DEEPFR, INFILT, LZSN, UZSN, IRC, INTFW, LZETP 순으로 민감하게 반응하였으며, 이 중 유출에 1% 이상 변화를 주는 매개변수 AGWRC, DEEPFR, INFILT, LZSN, UZSN, IRC를 모형의 보정 및 검증에 사용하였다. HSPF 모형을 이용하여 2004년 안양천 유역을 모의한 결과 갈수량 기준 시 안양천 중류 유량의 82%가 안양하수처리장에서 방류되는 방류수에 의한 것으로 나타났으며, 하수처리 재이용수와 지하철 용출수는 각각 4.6%와 1.3%의 영향을 보였다. 따라서 안양천 유역과 같은 건천화가 진행되고 있는 도시하천의 경우 지하철 용출수 및 하수처리수 등의 하천 유지유량 확보 방안은 물순환 건전화의 중요한 대안이 될 수 있을 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권2호
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• pp.61-74
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• 2007

A mathematical modeling program called Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF) developed by the United States Environmental Protection Agency (EPA) was applied to Hwaseong watershed. It was run under BASINS (Better Assessment Science for Integrating Point and Nonpoint Sources) program, and the model was validated using monitoring data of $2002{\sim}2005$. The model efficiency of runoff ranged from good to fair in comparison between simulated and observed data, while it was from very good to poor in the water quality parameters. But its reliability and performance were within the expectation considering complexity of the watershed and pollutant sources. The nonpoint source (NPS) loading for T-N and T-P during the monsoon rainy season (June to September) was about 80% of total NPS loading, and runoff volume was also in a similar range. However, NPS loading for BOD ($55{\sim}60%$) didn't depend on rainfall because BOD was mostly discharged from point source (more than 70%). And water quality was not necessarily high during the rainy season, and showed a decreasing trend with increasing water flow. BASINS/HSPF was applied to the Hwaseong watershed successfully without difficulty, and it was found that the model could be used conveniently to assess watershed characteristics and to estimate pollutant loading including point and nonpoint sources in watershed scale.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권5호
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• pp.77-86
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• 2010

Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF) coupled with PEST which is optimization program was calibrated and validated at Bochung watershed by using monitoring data of water quantities and nutrient loading. Although the calibrated data were limited, model parameters of each land use type were optimized and coefficient of determinations were ranged from 0.94 to 0.99 for runoff, from 0.89 to 1.00 for TN loading, and from 0.92 to 1.00 for TP loading. The optimized hydrological parameters indicated that the forested land could retain rainfall within soil layer with high soil layer depth and infiltration rate compared with other land use type. Hydrological characteristics of paddy rice field are low infiltration rate and coefficient of roughness. The calibrated parameters related to nutrient loading indicated generation of nutrient pollution from agricultural area including upland and paddy rice field higher than other land use type resulting from fertilizer application. Overall PEST program is useful tool to calibrate HSPF automatically without consuming time and efforts.