• Journal of Korean Society on Water Environment
• /
• v.29 no.2
• /
• pp.259-269
• /
• 2013

This study aims to show the feasibility of wastewater reuse through hydrological analysis and propose a framework for planning using multi-criteria decision making technique. Ten alternatives of wastewater reuse (BOD: 3.0 mg/L & 4.7 mg/L) and two references in the urban watershed were considered and analyzed by using Hydrological Simulation Program in Fortran (HSPF). Though wastewater reuse has a positive effect on water quantity, it may degrade the water quality due to the high discharge concentration. This study showed that wastewater reuse can be a great alternative for the rehabilitation of distorted water cycle, if the quality is improved up to the natural streamflow and the quantity is increased up to the instreamflow requirement. In addition, to determine the project priority, three criteria were compared: 1) impacts on water quantity and water quality, respectively, 2) consideration of present hydrologic vulnerabilities on water quantity and quality and not, and 3) social and economic considerations and not. From the performance values to all criteria, the specific ranking can be derived and the feasibility of each wastewater reuse project can be checked with the comparison of the existing facilities. As a result, DJ and DR were derived to become effective in any evaluation conditions while SS and WG were improper alternatives if various criteria were considered. The decision making for project prioritization must be careful with the consideration of various impacts of wastewater reuse because the evaluation of wastewater reuse alternative showed very different priorities for each criteria.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.497-501
• /
• 2005

근래 들어 도시화로 인한 물순환 파괴를 근본적으로 연구하고 이를 정상화하기 위한 체계적이고 통합적인 유역관리 기술이 요구되고 있다. 유역통합관리의 이론을 실제로 적용한 계획을 세우기 위해서는 Heathcote(1998)가 제안한 다음과 같은 단계별 절차를 수행하는 것이 바람직하다. 단계별 절차는 (1) 대상유역에 대한 정보수집, (2) 문제점 도출, (3) 분명한 목적 수립, (4) 대안의 구성, (5) 대안의 검토, (6) 대안의 효과분석, (7) 최종계획 수립으로 이루어져 있으며 본 연구에서는 3단계의 과정에 해당된다. Heathcote(1998)는 대안의 선정과 평가를 위한 방법으로 단순평가방법(simple assessment method)과 세부평가방법(detailed assessment method)으로 구분하였는데 본 연구에서 수행한 내용은 단순평가방법에 해당된다. 본 연구는 안양천 유역에서 물순환 건전화의 핵심을 건천화 방지로 판단하고 이를 위한 대안을 크게 지표수, 지하수, 대체수자원 분야로 구분하여 제시하였다. 지표수 분야의 경우 구조적인 대안으로 소규모 저수지의 개발, 타유역에서의 도수, 보를 이용한 수량 확보, 우오수분리벽을 이용한 상류유출수의 확보, 저협수로 형성, 하천바닥에 차집관로 매설 방지 및 차집관로 유지관리 등이 있으며 비구조적인 대안으로는 기존 저수지의 유지용수 공급을 위한 운영, 유수지의 다목적 활용, 하천수 직접취수 제한 등이 있다. 지하수 분야의 대안으로는 지하철 용출수의 재이용, 지하수의 과다이용 제한, 침투증진시설의 설치 등이 있으며 대체수자원 분야의 대안으로는 하수처리수를 고도처리하여 유지용수로 재이용하는 것, 중소규모 하수처리장의 상류 설치, 대규모 사업장의 폐수를 고도처리하여 활용하는 것, 상수도의 이용 등이 있다. 이러한 여러 가지 대안들은 Walesh(1989)가 제안한 절차에 따라 기술가능성(technical feasibility), 경제성(economical efficiency), 환경성(environmental feasibility) 등을 정성적으로(qualitatively) 파악하여 실현가능한 대안을 선정하였다. 이렇게 선정된 대안들은 중유역별로 검토하여 효과가 있을 것으로 판단되는 대안들을 제시하는 예비타당성(Prefeasibility) 계획을 수립하였다. 이렇게 제시된 계획은 향후 과학적인 분석(세부평가방법)을 통해 대안을 평가하고 구체적인 타당성(feasibility) 계획을 수립하는데 토대가 될 것이다.

• Journal of Korean Society of Forest Science
• /
• v.103 no.2
• /
• pp.240-247
• /
• 2014

This study was conducted as a restoration research in a mountain stream of hydrologic cycle system, which is a type of microsites purposely changing vegetation. The status of vegetation in the three experimental sites, water purification site, small dammed pole site, and aquatic plant restoration site, and one control site within the area of the mountain forest stream were investigated in three different periods, namely before sites restoration, year of sites restoration, and year after sites restoration. After one year of restoration, number of vegetation was increased in the small dammed pool and control site respectively. Vegetation coverage ratio of Zizania latifolia was increased at the water purification area. The effects of habitats restoration appeared to be good a year after the restoration of the experimental sites, in terms of families and species composition of the introduced vegetation, and stream flow. Therefore, the results of the study strongly suggest that fairly effective ways to restore and reproduce degrading mountain hydroecological habitats are by way of forming pool sites and small dams in intermittent mountain streams and re-vegetating with selected plants.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.37 no.9
• /
• pp.745-758
• /
• 2004

Hydrological models simulate the land phase components of the water cycle and provide a mechanism for evaluating the effects of climatic variation and change on water resources. Evapotranspiration(ET) is a critical process within hydrological models. This study evaluates five different methods for estimating ET in the SLURP(Semi-distributed Land Use Runoff Process)model, in the Yongdam basin. The five ET methods were the FAO Penman-Monteith, Morton CRAE (Complementary Relationship Area Evapotranspiration), the Spittlehouse-Black, the Granger, the Linacre model. We evaluated the five ET models, based on the ability of SLURP model to simulate daily streamflow, and How the five ET methods influence the sensitivity of simulated streamflow to changes in key model parameters and validation SLURP independently for each ET methods. The results showed that the Merton CRAE model had more physical significance and gave better agreement simulated stream flow and recorded flows. It noted that the Morton CRAE model might be more appropriate for the simulation of the actual evapotranspiration in SLURP hydrologic model.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.58 no.6
• /
• pp.93-100
• /
• 2016

This study conducted a quantitative assessment on the environmental flows associated with climate change in the Gosam Reservoir, Korea. The application of RCP 8.5 climate change scenario has found that the peak value of High Flow Pulses has increased by 36.0 % on average compared to historical data (2001 ~ 2010), which is likely to cause disadvantage on flood control and management but the increase in peak value is expected to make a positive impact on resolving the issue of green algal blooms, promoting vegetation in surrounding areas and encouraging spawning and providing habitats for native species by releasing a larger amount of landslides as well as organic matters than the past. However, the decreasing pattern of the peak value of High Flow Pulses is quite apparent with the trend of delay on the occurrence time of peak value, necessitating a long-term impact analysis. The peak value of Large Floods shows a clear sign of decrease against climate change scenario, which is expected to lead to changes in fish species caused by degraded quality of water and decreasing habitats. A quicker occurrence of Small Floods is also expected to make an impact on the growth cycle of aquatic plants, and the reduction in occurrence frequency of Extreme Low Flows is to contribute to increasing the population of and raising the survival rate of native fish, greatly improving the aquatic ecosystem. The results of this study are expected to be useful to establish the water environment and ecological system in adapting or responding to climate change.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.60 no.6
• /
• pp.83-96
• /
• 2018

The objective of this study was to estimate the climate change impact on water quantity and quality to Saemanguem watershed using SWAT (Soil and water assessment tool) model. The SWAT model was calibrated and validated using observed data from 2008 to 2017 for the study watershed. The $R^2$ (Determination coefficient), RMSE (Root mean square error), and NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient) were used to evaluate the model performance. RCP scenario data were produced from 10 GCM (General circulation model) and all relevant grid data including the major observation points (Gusan, Jeonju, Buan, Jeongeup) were extracted. The systematic error evaluation of the GCM model outputs was performed as well. They showed various variations based on analysis of future climate change effects. In future periods, the MIROC5 model showed the maximum values and the CMCC-CM model presented the minimum values in the climate data. Increasing rainfall amount was from 180mm to 250mm and increasing temperature value ranged from 1.7 to $5.9^{\circ}C$, respectively, compared with the baseline (2006~2017) in 10 GCM model outputs. The future 2030s and 2070s runoff showed increasing rate of 16~29% under future climate data. The future rate of change for T-N (Total nitrogen) and T-P (Total phosphorus) loads presented from -26 to +0.13% and from +5 to 47%, respectively. The hydrologic cycle and water quality from the Saemanguem headwater were very sensitive to projected climate change scenarios so that GCM model should be carefully selected for the purpose of use and the tendency analysis of GCM model are needed if necessary.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.1275-1279
• /
• 2008

도시지역은 도시형 수해발생, 갈수시의 급수안전도 저하, 평시 하천유량의 감소, 공공수역의 수질악화, 지하수 오염 등 여러가지 문제에 직면하고 있다. 개발로 인한 수환경의 피해를 최소화하기 위한 대안적인 설계방안이 필요하며, 이를 위해서는 개발 전후 물순환 환경 변화에 대한 정량적인 해석이 가장 우선적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 우리나라와 일본에서 도시유역에의 적용이 활발한 물리적 개념의 분포형 수문모형인 WEP(Water and Energy transfer Process) 모형을 통해 행정중심복합도시 개발 전후의 물순환 변화를 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료는 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 모의의 전 후처리는 WEP+를 통해 수행되었는데, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다. 개발로 인한 물순환 변화는 절성토로 인한 지형 및 토양 조건 변화, 토지이용 및 용수이용 변화에 대한 개발 계획을 모형 입력자료로 구축한 후, 개발전과 동일한 기상조건과 초기 모의조건 하에서 각각 11년간 모의하여 수문 요소 변화를 비교하는 방법을 사용하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전후 모의에 대해 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 비교를 통해 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1630-1634
• /
• 2007

도시유역에서의 장기간에 대한 물순환 해석 기술은 도시하천의 복원 및 건천화 방지 사업의 점증적인 요구에 따라 필수적으로 확보하여야 하는 기술이지만, 관련 연구와 실무에서의 이해도는 미진하다. 따라서, 사업의 계획과 실무 설계를 위하여 도시유역의 물순환에 대한 이해와 기술을 지원할 수 있는 체계적인 지침이 필요하다. 외국의 사례를 살펴보면 일본의 경우 1995년 건설성의 주요 정책으로 "도시에서 적정한 물순환계 재생에의 노력"을 추진하였으며, "도시의 물순환 재생 구상 책정 매뉴얼"을 작성하여 사례 연구로 6개 유역을 대상으로 검토하였고, 2000년에는 "도시유역 물순환계의 정량화 방안"을 우수저류침투기술협회에서 주관하여 물순환계 재생구상 또는 물순환계 마스터플랜을 수립함에 있어서 필요로 하는 물순환계의 해석적인 평가방법의 해설서를 발간하였다. 호주의 경우는 1999년부터 WSUD(Water Sensitive Urban Design)란 개념을 도입하여, 정부 및 각 지방별로 프로그램을 진행하고 있으며, 지침서와 기술지도서를 작성하여 교육을 하고 실무에 활용하고 있고, 사례 연구와 학술회의를 통하여 기술 교류를 활발히 하고 있다. 자연적인 요소와 인공적인 요소가 복잡하게 조합되어있는 도시지역의 물순환의 상태를 파악하기 위해서는 유역의 자연특성과 사회특성 등에 관한 기초 자료의 수집이 선행되어야 하며, 다양한 관측결과를 기초로 물 순환계의 구조, 인과관계를 알기 위해, 또 물순환계 구성요소의 일부가 변화한 경우 다른 부분에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해서는 모델링이 필요하다. 또한 이 같은 해석 모형을 이용하여 여러 가지 물순환 개선 정책의 효과를 평가하고 그 결과를 시각적으로 나타내는 것이 가능하다면 정책의 입안에 관계하는 사람들에 있어 공통의 의사결정 지원 도구가 될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 도시유역의 물순환 해석을 위한 일련의 과정, 즉 자료의 조사 및 취득에서부터 물순환 해석 모형을 이용한 정량적 현황파악, 물순환 개선 기법 및 평가를 수행함에 있어 주요 착안점 및 실무에서의 기술적 가이드를 제공하고자 하였으며, 보다 세밀한 도시유역의 물순환 해석을 위하여 우리나라와 일본에서 적용이 활발한 물리적 기반의 분포형 모형(WEP, SHER, SWMM)의 적용사례를 통하여 국내 도시하천의 물순환 해석에 활용함에 있어서의 실질적인 적용절차 등을 제시하고자 하였다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
• /
• v.6 no.3
• /
• pp.149-163
• /
• 2004

Evapotranspiration (ET) is a critical component of the hydrologic cycle which influences economic activities as well as the natural ecosystem. While there have been numerous studies on ET estimation for homogeneous areas using point measurements of meteorological variables, monitoring of spatial ET has not been possible at landscape - or watershed - scales. We propose a site-specific application of the land surface model, which is enabled by spatially interpolated input data at the desired resolution. Gyunggi Province of South Korea was divided into a regular grid of 10 million cells with 30m spacing and hourly temperature, humidity, wind, precipitation and solar irradiance were estimated for each grid cell by spatial interpolation of synoptic weather data. Topoclimatology models were used to accommodate effects of topography in a spatial interpolation procedure, including cold air drainage on nocturnal temperature and solar irradiance on daytime temperature. Satellite remote sensing data were used to classify the vegetation type of each grid cell, and corresponding spatial attributes including soil texture, canopy structure, and phenological features were identified. All data were fed into a standalone version of SiB2(Simple Biosphere Model 2) to simulate latent heat flux at each grid cell. A computer program was written for data management in the cell - based SiB2 operation such as extracting input data for SiB2 from grid matrices and recombining the output data back to the grid format. ET estimates at selected grid cells were validated against the actual measurement of latent heat fluxes by eddy covariance measurement. We applied this system to obtain the spatial ET of the study area on a continuous basis for the 2001-2003 period. The results showed a strong feasibility of using spatial - data driven land surface models for operational monitoring of regional ET.

• Water for future
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.45-54
• /
• 1994

Basic theory of fractal dimension is introduced and performed for the generated time series using the water balance model. The water balance equation over a large area is analyzed at seasonal time scales. In the generation and modification of mesoscale circulation local recycling of precipitation and dynamic effects of soil moisture are explicitly included. Time delay is incorporated in the analysis. Depending on the parameter values, the system showed different senarios in the evolution such as fixed point, limit cycle, and chaotic types of behavior. The stochastic behavior of the generated time series is due to deterministic chaos which arises from a nonlinear dynamic system with a limited number of equations whose trajectories are highly sensitive to initial conditions. The presence of noise arose from the characterization of the incoming precipitation, destroys the organized structure of the attractor. The existence of the attractor although noise is present is very important to the short-term prediction of the evolution. The implications of this nonlinear dynamics are important for the interpretation and modeling of hydrologic records and phenomena.