본 연구(II)에서는 2002년 8월 집중호우시 낙동강 유역에 대하여 강우예측 신경망 모형을 적용하였다. 예측된 3시간 선행 강우량은 실제 관측된 강우량의 패턴을 잘 따르고 있었으며, 기존의 연구와 비교하여 선행시간을 감안하면 강우예측의 정확성이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 동일한 유역의 실제 제방붕괴에 따른 범랑양상을 모의하였다. 이때 예측된 강우량 자료는 유역에서의 홍수량 산정을 위한 기본자료로 이용되었으며, 유역에서의 홍수량은 하도 및 제내지에서의 홍수범람 모의를 위한 경계조건으로 이용되었다. 모의결과는 실제 범람흔적과 하천에서의 홍수위 자료와 비교하여 잘 일치되고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해서 집중호우나 태풍과 같은 이상강우의 강우예측에 대한 인공위성 자료의 실질적인 활용성을 제공하였으며, 위성자료를 이용한 강우예측 기법과 연계하여 국내 실정에 맞는 홍수유출 및 홍수범람 모형의 개발을 통합함으로써 홍수재해에서의 강우, 유출, 범람에 대한 체계적인 실무적용에 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.
Evapotranspiration (ET) is an important factor while simulating daily streamflow in hydrological models. The LAI (Leaf Area Index) value reflecting the conditions of vegetation generally affects considerably in the estimation of ET, for example, when using FAO Penman Monteith equation. Recently in evaluating the vegetation condition as a fixed quantity, the remotely sensed LAIs from MODIS satellite data are avaliable, and the time series values of spatial LAI coupled with land use classes are utilized for ET evaluation. The 4 years (2001-2004) MODIS LAI data were prepared for the evaluation of continuous hydrological model, SLURP (Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes). The model was applied for simulating the dam inflow of Chungjudam watershed ($6661.58\;km^2$) located in the upstream of Han river basin of South Korea. From the model results, the FAO Penman Monteith ET was affected by the MODIS LAIs. Especially for the ET of deciduous forest, the Total ET was 33.9 % lager than coniferous forest for the 3.8 % lager of LAI. The watershed average LAI caused a 7.0 % decrease in average soil moisture of the watershed and 14.3 % decrease of ground water recharge.
This thesis aims to estimate the rainfall runoff from paddy field in a small watershed during irrigation period. When the data observed at the proposed site are not available, the Monthly Runoff Equation of Korean Rivers which was derived from data observed under the following assumptions is used to study the water balance. a. Monthly base flow was assumed as 10. 2mm even if these is no mouthly rainmfall. b. Monthly comsumption of rainfall was ranged from 100 to 2OOmm without relation to the rainfall depth. However, the small watershed which consists mainly of paddy fields encounters severe droughts and accordingly the baseflow is negligible. Under the circumstances the author has developed the following equation called "Flood Irrigation Method for Rainfall Runoff "taking account of the evapotranspiration, precipitation, seepage, less of transportation, etc. R= __ A 7000(1 +F) -5n(n+1)+ (n+1)(Pr-S-Et)] where: R: runoff (ha-m) A: catchment area (ha) F: coefficient of loss (o.o-0. 20) Pr: rainfall (mm) S: seepage Er: evapotranspiration (mm) To verify the above equation, the annual runoff ratio for 28 years was estimated using the Monthly Runoff Equation of Korean Rivers the Flood Irrigation Method and the Complex Hydrograph Method based on meteorological data observed in the Dae Eyeog project area, and comparison was made with data observed in the Han River basin. Consequently, the auther has concluded that the Flood Irrigation Method is more consi- stent with the Complex Hydrograph Method and data observed than the Monthly Runoff Equation of Korean Rivers.
The Non-Point Sources shows different characteristics over a wide area depending on basin situation and rainfall events etc. In addition, Among various land uses in the urban areas, runoff appears high in the paved area, though small in its size, during a heavy rain than in other land use owing to its high impervious rate, and pollutants become severly accumulated owing to continual transportation of vehicles, characteristically showing high concentrations of runoff in the early stage. As a result, several advanced countries including USA give a special emphasis on the paved area as a target for supervision. In view of these aspects, the research is not only required to consider separated sub-basins which are distributed according to land uses, but also needed to develop a suitable monitoring which is reflected rainfall-runoff relation. The on-site monitoring has been performed to collect data in object watershed as well.
본 연구의 목적은 안양천 유역분지를 중심으로 도시화가 본격적으로 이루어지기 이전의 하도를 복원하여 하도의 변화를 파악하고 안양천 유역분지내에서 1957년과 1991년 사이의 토지이용패턴의 변화를 살피려한다. 또한 안양천유역의 상류부근에서 1989년이래 대규모 택지개발로 시가지역이 확대되면서 토지이용 변화에 따른 수문 현상을 파악하여 홍수와 같은 자연재해의 변화양상을 파악하려고 한다. 안양천 유역 분지에서 1957년과 1991년 사이에 하천은 대부분 직선화 되고 지류의 소하천이 복개가 되어 하천의 총길이다 87Km가 감소 되었다. 특히 토지이용 변화에서 가장 획기적인 변화는 유역분지내에서 10%의 농경지와 20%의 임야가 감소되고, 기사지역이 약 30% 확대되었다는 점이다. 특히 수해돠 같은 자연재해가 일어나기 쉬운 안양천 하천 버퍼내의 토지이용현황을 보면 1957년에는 하천 버퍼지대가 주로 임야(42.53%)와 농경지(43.08%)로 이용되고, 오로지 14.39%만이 시가지역으로 이용되고 있었다. 그러나 1991년의 하천 버퍼지대에서는 집중적으로 개발되어 42.76%가 시가지화 되었고 약 30%가량이 농경지로 이용되고 있어 홍수시에 수해의 피해 규모가 증대될 가능성이 크다. 강우량의 규모와 분포패턴에 따라 다르겠지만 안양천 상류지역에서 평촌지구 및 산본지구의 택지개발을 전.후하여 대체로 개발전과 개발후가 진행되고 있는 시기 보다 강우량에 대한 수위의 변화량이 적은 편이다. 이는 개발전에 평촌 및 산본 택지 개발지구가 대부분 논이나 임야로 되어 있었던 지역이기 때문에 논이나 녹지에 의해 유량이 저류되었다가 서서히 하도로 흘러들어 가서 수위의 변화량도 완화되고 최고 수위가 나타나는 시간도 지연되기 때문이다. 개발 후는 하수관거등의 배수시설이 완비됨으로서 우량이 조절되어 수위의 변화량이 완화된다고 볼 수 있다. 반면에 개발전에 비해 개발후는 비가 온 후 즉각적으로 최고 수위에 달하게 되어 홍수도달시간이 매우 단축됨을 알 수 있다. 이지역에서 1989년에서 1993년 까지 시가지역이 약 7.04Km/sup 2/나 증가하고 전체 면적에 대해 5.5%증가함에 따라 불투수층의 증가로 홍수도달시간은 약4 시간 정도 단축되었다. 개발이 진행되고 있는 시넘에서는 도시 배수시설이나 녹지 및 논과 같이 물을 일시적으로 저장하여 조절하는 것이 없기 때문에 우량에 대한 수위의 변화가 극단적으로 크게 나타나며 또한 홍수도달시간도 매우 단축되어 나타난다. 이는 개발 도중에 홍수해나 산사태와 같은 재해가 일어날 확률이 높아지며, 개발후에도 홍수 도달시간이 매우 단축되므로 하천가의 개발등은 재해의 규모를 증대시킬 확률이 있다고 생각 된다. 따라서 수해 피해를 줄이고 하천의 친수기능을 살리기 위해 유역분지 내에서 종합적인 치수대책 수립과 개발지역에서 재해영향 평가 제도의 도입이 요구된다.
본 연구의 목적은 광역의 일단위 수문순환을 모의할 수 있는 격자기반의 분포형 모델을 구축한 후, 이를 미래 기후변화에 따른 광역적 수문영향을 평가하는데 있다. 격자별로 지표 유출층, 지표하 불포화 및 포화 토양층의 3단으로 구성하여 일별 물수지를 계산하며, 증발산량은 Penman-Monteith방법을 사용하였고, 지표 및 지표하유출은 지체계수(lag coefficient)와 감수곡선 계수(recession curve slope)를 적용하였다. 모델의 검보정을 위하여 한강유역의 충주댐과 소양강댐을 대상으로 9개년(2001-2009)의 댐유입량 자료를 이용하여 모델의 6개 주요매개변수를 보정하였으며, Nash-Sutcliffe 모델효율 (NSE)은 각각 0.57, 0.71의 값을 보였으며, 결정계수($R^2$)는 각각 0.65, 0.72의 값을 보였다. 5개의 IPCC SRES A1B 기후변화 시나리오자료(CSIRO MK3, GFDL CM2_1, CONS ECHO-G, MRI CGCM2_3_2, UKMO HADGEMI)를 적용한 결과, 미래 유출량의 변화는 강수량과 비슷한 경향을 보이면서 전체적으로 7.0%~27.1% 증가하였고, 증발산량도 미래 기온의 증가경향으로 일부 경우를 제외하고 증가하는 경향을 나타내었으며, 이들의 공간적 변화를 제시하였다.
금강수계 상류에 위치하고 있는 전라북도 무주군 남대천 유역을 대상으로 1995년 7월부터 1998년 4월까지 32개월 동안 4개 지점의 수질시료에 대한 질적변화를 주기적으 로 조사하였다. 또한 남대천 유역의 인구, 가축 그리고 토지이용에 따른 원단위 오염부 하량과 실측 오염부하량을 비교 분석하였다. 수계 환경에 영향을 미칠 수 있는 영양물질을 대상으로 시기별 함량 변화를 조사한 결과, 전질소는 $1.8{\sim}5.8\;mg/L$의 범위로 평균 3.8 mg/L, 전인산은 $0.01{\sim}0.08\;mg/L$의 범위로 평균 0.05 mg/L를 나타내었다. 남대천 유역의 원단위 오염부하량은 질소 550.4 ton/yr, 인산 79.1 ton/yr로 나타났는데, 질소원의 경우 가축사육에 의한 부하량이 358.1 ton/yr로 전체의 65.1 %를, 토지이용에 의한 부하량이 129.3 ton/yr로 전체의 23.5 %를, 인구에 의한 부하량이 63.0 ton/yr로 전체의 11.4 %를 차지하는 것으로 조사되었다. 인산원의 오염부하량은 가축 사육에 의한 오염부하량이 60.6 ton/yr로 전체의 76.6 %를, 인구에 의한 부하량이 13.3 ton/yr 로 전체의 16.8 %를, 토지이용에 의한 부하량이 5.2 ton/yr로 전체의 6.6 %를 차지하였다. 각 조사지점별 질소와 인산의 실측 오염부하량은 질소 452.5 ton/yr, 인산 5.4 ton/yr로 나타 났는데 원단위 오염부하량과 비교시 인산의 경우 상당한 차이를 나타내고 있었다.
The purpose of this study was to understand distribution characteristics of organic matters through concentration of $BOD_5$, $COD_{Mn}$ and TOC in 31 streams in Han River region, and to establish the relationship among organic matter concentration, and discharge load and flow rate. Concentration of $BOD_5$ and TOC in 22 streams were above IV grade except 9, and the average 80.9 % of total organic matter (by TOC) accounted for dissolved organic type. Correlation among organic matter parameters were higher ($r^2$ > 0.78) and the relationship between TOC and $COD_{Mn}$ concentration was higher than $BOD_5$. Ratio of biodegradable organic matter/total organic matter in the 31 streams was estimated at 41.4 % with $BOD_5$ oxidation rate, and 78.0 % with $BOD_5/COD_{Mn}$ concentration ratio. Ratio of $NBOD/BOD_5$ concentration in four sites with $BOD_5/COD_{Mn}$ concentration ratio exceeding 1 ranged from 54.5 % ~ 79.3 %. Among 979 flow rate data measured at 31 streams, 87 % of measured data was below 0.1 cms and increased water pollution under low flow conditions. Correlation between $BOD_5$ concentration and $BOD_5$ discharge load in the watershed was low, and it was revealed that several streams have more $BOD_5$ delivery load than $BOD_5$ discharge load. Results suggest that many biodegradable forms of organic matter are being introduced into the stream from pollutant sources in the watershed.
According to the spatial movements of the Nak-dong river watershed, the changes in heavy metal concentrations were simulated by WASP7.3. The risk assessment was performed using the predicted data of WASP7.3. The target heavy metal was manganese (Mn). In the simulated manganese data of WASP7.3, the average concentration by regions was from 0.03 mg/L to 0.07 mg/L. It is lower than drinking water standard in korea. The risk assessment was presented that it was high at the junction of Nak-dong river and Kumho river. It was influenced by the discharge of industrial complexes and large cities which were located in the junction. In comparison of drinking water standard and predicted data of WASP7.3 risk assessment, whole watershed was also low level at predicted data. However, to keep the similar risk value ($10^{-7}$) in adults and children anywhere, it requires the additional treatment of the point source discharges. It was also reflected by regions. Through this study, it was possible to evaluate heavy metal influence in unattainable monitoring regions and to estimate heavy metal addition and reduction by locations. Therefore, the outcomes of WASP7.3 can connect with the risk assessment and it can evaluate the safety of human by regions.
When it is raining or snowing, floating debris flows into a lake and raises its turbidity. High level of turbidity in the lake often causes eutrophication, which pollutes the water. In order to collect and present some essential information for effective management plan for water quality, we carried out our research at the watershed of Mandae-cheon located at the upstream of Soyang Lake. We examined water quality at the time of rainfall or snowfall to analyze the changes in the amount of suspend soils(SS) in the lake.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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