• Journal of Environmental Science International
• /
• v.18 no.9
• /
• pp.1027-1033
• /
• 2009

For the assesment of pollutant loads, a monitoring has been conducted to identify hydrologic conditions and water quality of the Oenam watershed in Juam Lake, and the SWAT model integrated with GIS was applied to the watershed and evaluated for its applicability through calibration and verification using observed data. For the model application, digital maps were constructed for watershed boundary, land-use, soil series, digital elevation, and topographic input data of the Oenam watershed using Arcview. The observed runoff was 832.8 mm while the simulated runoff was 842.8 mm in 2003. The model results showed that the simulated runoff was in a good agreement with the observed data and indicated reasonable applicability of the model. In terms of nutrient load, the simulation results of T-N, T-P showed a similar trend to observed values. The observed T-N load was 10.8 kg/ha and the simulated T-N load was 7.6 kg/ha while the observed T-P load was 0.21 kg/ha and the simulated T-P load was 0.18 kg/ha. In general, SWAT model predicted observed runoff and loads of T-N and T-P after calibration with observed data in acceptable range. Overall, SWAT model was satisfactory in estimation of nutrient pollutant loads of the rural watershed.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.33 no.4
• /
• pp.1425-1432
• /
• 2013

This paper examines the applicability of the Width Function Instantaneous Unit Hydrograph (WFIUH) with a case study of Cheongmi River in South Korea. The parameter values of WFIUH can be physically determined compared to the lumped hydrologic models, which are typically accompanied by parameter estimation procedures with gage records. Assuming uniformly distributed rainfall, the hydrographs obtained with the WFIUH show good agreement with observed data and also the results from HEC-1. A simple investigation of the effect from the rainstorm movement with the WFIUH demonstrates the ability of the proposed model and the need to consider the rainstorm movement effect on the resulting hydrographs for prediction purposes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.204-204
• /
• 2011

최근에 들어 도시화와 이상기후의 영향으로 유역에서의 유출특성과 오염물질 발생특성이 변화하고 있어 이에 따라 체계적인 유역 관리가 요구되고 있다. 우리나라는 하천 및 호소에 대한 수질 관리를 생활하수, 공장폐수 등 점오염원을 중심으로 수질관리정책 및 대책을 추진하여 왔으나, 오염물질의 상당량은 비점오염원에서 유발되고 있다. 또한 오염총량제의 실시 이후 국내에서는 비점오염원 관리의 중요성이 점오염원에 비해 상대적으로 높아짐으로서 유역수질모델링의 중요성을 인식하고 있으며, 비점오염원에 관련된 연구도 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 유역의 유출 및 수질 분석을 효율적으로 하기 위해 유역간 물질의 교환 및 전달이 유역 규모에 따라 얼마나 높은 정확성을 나타내는지를 분석하고 이를 검토하여 효과적인 유역수질모델링의 방법이 제시되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점 오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran) 모형을 통해 오염총량 단위유역을 각각의 소유역으로 순차적으로 모의하여 검 보정을 수행 후 그 결과로 계산된 매개변수들을 단위유역 전체에 대한 분석에 입력하여 수행한 모의 결과와 비교 평가하였다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악하였다. 유량 및 수질해석을 위하여 남강유역의 2004년부터 2007년까지 강우와 기상자료, 유량과 오염원 자료를 수집하여 입력 자료를 구축하였다. 또한, 대상유역에 해당되는 환경기초시설의 방류 유량 및 수질을 유입시킴으로써 HSPF모의가 진행되었다. 하천수질에 영향을 줄 수 있는 비점오염원은 강우 및 기상 관련 자료의 입력을 통하여 유역 내 유출 조건의 초기입력을 수행하였으며, 강우 입력에 따른 유출에 영향을 고려하기 위하여 토지이용 및 토양도를 고려하였다. 그리고 유역의 규모를 고려하였을 때 오염총량 단위유역의 유역 규모에 따라 모의를 실시한 결과를 바탕으로 HSPF 모형의 정확성 여부를 판단하여 정확성이 높은 방법을 선택할 수 있도록 하였다. 모의결과 소유역을 순차적으로 모의한 결과(CaseA)가 전체유역을 모의한 결과(CaseB)보다 실측치와 더 높은 상관계수를 나타냄을 알 수 있었다. 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 추후 비점오염원에 대한 효과적인 관리에 도움이 될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.49 no.3
• /
• pp.217-225
• /
• 2016

The drought is generally characterized by duration and severity, thus it is required to conduct the bivariate frequency analysis simultaneously considering the drought duration and severity. However, since a bivariate joint probability distribution function (JPDF) has a 3-dimensional space, it is difficult to interpret the results in practice. In order to suggest the technical solution, this study employed copula functions to estimate an JPDF, then developed conditional JPDFs on various drought durations and estimated the critical severity corresponding to non-exceedance probability. Based on the historical severe drought events, the hydrologic risks were investigated for various extreme droughts with 95% non-exceedance probability. For the drought events with 10-month duration, the most hazardous areas were decided to Gwangju, Inje, and Uljin, which have 1.3-2.0 times higher drought occurrence probabilities compared with the national average. In addition, it was observed that southern regions were much higher drought prone areas than northern and central areas.

• Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
• /
• 2005.10a
• /
• pp.241-246
• /
• 2005

Doam watershed is located at alpine areas in the Kangwon province. The annual average precipitation, including snow accumulation during the winter, at the Doam watershed is significantly higher than other areas. Thus, pollutant laden runoff and sediment discharge from the alpine agricultural fields are causing water quality degradation at the Doam watershed. To estimate soil erosion from the agricultural fields, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been widely used because of its simplicity to use. The USLE rainfall erosivity (R) factor is responsible for impacts of rainfall on soil erosion. Thus, use of constant R factor for the Doam watershed cannot reflect variations in precipitation patterns, consequently soil erosion estimation. In the early spring at the Doam watershed, the stream flow increases because of snow melt, which results in erosion of loosened soil experiencing freezing and thaw during the winter. However, the USLE model cannot consider the impacts on soil erosion of freezing and thaw of the soil. Also, it cannot simulate temporal changes in USLE input parameters. Thus, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was investigated for its applicability to estimate soil erosion at the Doam watershed, instead of the widely used USLE model. The SWAT hydrology and erosion/sediment components were validated after calibration of the hydrologic component. The $R^2$ and Nash-Sutcliffe coefficient values are higher enough, thus it was found the SWAT model can be efficiently used to simulate hydrology and sediment yield at the Doam watershed. The effects of snow melt on SWAT estimated stream flow and sediment were investigated using long-term precipitation and temperature data at the Doam watershed. It was found significant amount of flow and sediment in the spring are contributed by melting snow accumulated during the winter. Thus, it is recommend that the SWAT model capable of simulating snow melt and long-term weather data needs to be used in estimating soil erosion at alpine agricultural land instead of the USLE model for successful soil erosion management at the Doam watershed.

• 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.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
• /
• v.6 no.3
• /
• pp.129-138
• /
• 2003

A new methodology for selecting spatially variable model control parameter values through consideration of inference models within a Hydroinformatic system has been developed to overcome problems associated with determination of spatially variable control parameter values for both ungauged and gauged catchment. The adopted Hydroinformatic tools for determination of control parameter values were a GIS(Arc/Info) to handle spatial and non-spatial attribute information, the SWMM(stormwater management model) to simulate catchment response to hydrologic events, and lastly, L_BFGS_B(a limited memory quasi-Newton algorithm) to assist in the calibration process. As a result, high accuracy of control parameter estimation was obtained by considering the spatial variations of the control parameters based on landuse characteristics. Also, considerable time and effort necessary for estimating a large number of control parameters were reduced from the new calibration approach.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.1434-1438
• /
• 2010

수문자료의 계절성은 수자원관리의 관점에서 매우 중요한 요소로서 계절성의 변동은 댐의 운영, 홍수조절, 관계용수 관리 등 다양한 분야와 밀접한 관계를 가지고 있다. 그러나 지금까지의 수문 자료의 계절성 평가는 주로 이수과점에서 이루어지고 있으며 치수관점에서 극치수문량의 계절성을 평가하는 연구는 미진한 실정이다. 이는 극치수문량을 해석하는 방법론으로서 연최대치계열(annual maxima) 즉, Block Maxima가 이용됨에 따라 나타나는 문제점이다. 그러나 부분기간치계열(partial duration series)을 활용하게 되면 자료의 확충뿐만 아니라 자연적으로 극치수문량의 계절성에 대한 평가 또한 가능하다. 이러한 분석과정을 POT(peak over threshold)분석이라 하며 일정 기준값(threshold) 이상의 자료를 모두 취하여 빈도해석에 이용하는 방법으로서 기존 방법의 경우 연최대값이 일반적으로 7월과 8월에만 존재하게 되지만 POT 분석의 경우 여러 달에 걸쳐 빈도해석을 위한 자료가 구성되게 된다. 이를 빈도해석으로 연계시키기 위해서는 계절성을 비정상성으로 고려하여 모형화 할 수 있는 방법론의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 목적을 위해서 계절성을 고려할 수 있는 비정상성빈도해석 기법의 개념을 제시하고 모형으로 개발하고자 한다. GEV 또는 Gumbel 분포의 매개변수와 계절성을 연계시키기 위해서 Fourier 급수가 활용되며 매개변수는 Bayesian 기법을 통해 최적화 된다. 이를 통하여 설계강수량의 계절적 분포를 정량적으로 해석할 수 있으며 미래의 극치강수량에 대한 분포특성 또한 확률적으로 해석이 가능하다. 본 연구에서 제안된 방법은 국내외 시간강수량자료에 적용되어 적합성과 적용성이 평가된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.41 no.5
• /
• pp.527-544
• /
• 2008

Generalized Pareto distribution (GPD) is frequently applied in hydrologic extreme value analysis. The main objective of statistics of extremes is the prediction of rare events, and the primary problem has been the estimation of the threshold and the exceedances which were difficult without an accurate method of calculation. In this paper, to obtain the threshold or the exceedances, four methods were considered. For this comparison a GPD model was used to estimate parameters and quantiles for the seven durations (1, 2, 3, 6, 12, 18 and 24 hours) and the ten return periods (2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 70, 80 and 100 years). The parameters and quantiles of the three-parameter generalized Pareto distribution were estimated with three methods (MOM, ML and PWM). To estimate the degree of fit, three methods (K-S, CVM and A-D test) were performed and the relative root mean squared error (RRMSE) was calculated for a Monte Carlo generated sample. Then the performance of these methods were compared with the objective of identifying the best method from their number.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.155-155
• /
• 2012

최근 집중호우에 따른 자연재해가 크게 증가하여 수문 및 기상분야에서 강우를 관측 및 예측하기 위한 레이더 활용성이 증대되고 있으며, 이에 따라 정부 각 관련부처에서는 레이더의 도입 및 확충을 위한 방안을 계획 제시하고 있다. 특히, 레이더강우 자료는 수문해석분야에서의 GIS 등 디지털정보를 이용하여 유역매개변수를 추정함에 따라 더 정확하고 상세한 수문자료 확보가 가능하게 되어, 격자기반의 분포형 강우-유출모형 등을 이용하여 수문해석을 하는데 있어 그 활용성이 크게 증가하고 있다. 그러나 레이더강우 자료의 정확성은 아직까지 만족할 만한 수준에 이르지 못하고 있기 때문에, 그 불확실성으로 인하여 레이더강우 자료의 활용 및 적용에 한계를 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 지상강우를 이용한 레이더강우 보정을 위하여 SOA(Statistical Objective Analysis)보정방법을 이용하였으며, 기존 SOA방법에서의 거리에 따른 가중치($_{kd}$)와 함께 지형(고도)에 따른 가중치($W_{ike}$), 바람의 영향에 따른 가중치($W_{ikw}$)를 추가로 산정하여 적용하였으며, 이를 통하여 보정된 강우장을 생성하였다. SOA방법을 통해 생성된 강우장이 어느 정도의 강우정확도를 가지고 강우분포를 재현하는지 검증하기 위하여 2011년 7~9월의 수문학적 분석에 활용 가능한 강우사상과 낙동강유역을 대상으로, 분포형모형인 $Vflo^{TM}$ 모형을 이용하여 산정된 유출량과 관측 유출량과의 비교를 실시하였다. 또한, 유출량에 대한 오차 및 ME(Model Efficiency)를 통해 레이더강우 자료의 유출모형에서의 효율성을 검토하고자 하였다. 본 연구에서 수행된 보정 강우장에 따른 유출량 비교를 통해 레이더 강우의 정확도에 대한 정량적 평가 방법 도출이 가능할 것으로 판단된다.