• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1103-1111
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• 2009

본 연구에서는 도시화와 기후변화에 대한 미래시나리오를 구성하고 각각의 시나리오별로 수자원 관리 대안들에 대한 효과분석을 수행하였다. 기후변화 시나리오는 SDSM (Statiatical Downscaling Method) 모형을 이용하여 구축하였으며 도시화는 불투수면 모형(Impervious cover model, ICM)을 이용하였다. 안양천 유역에 대해 하수처리수 재이용, 저수지 재개발 대안들을 유황곡선(flow duration curve)과 BOD 농도지속곡선(concentration duration curve)의 변화측면에서 연속유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형을 이용하여 분석하였다. 그 결과, 시나리오별 하천 유출량에 대한 대안 효과의 차이가 고수량 ($Q_{10},\;Q_5,\;Q_1$)에 비해 저수량($Q_{99},\;Q_{95},\;Q_{90}$)과, 수질오염($C_{30},\;C_{10},\;C_1$) 측면에서 크게 나타남을 알 수 있다. 즉 도시화는 물 순환을 크게 악화시키나 대안의 적용이 이러한 현상을 크게 막아줌을 알 수 있다. 또한 목표 유지유량 및 목표 수질 만족일수는 도시화에 대해 매우 민감한 것으로 나타났다. 따라서 향후 수자원 관리 대안을 수립할 때 기후변화와 도시화에 대한 분석을 포함시키는 것이 바람직하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권8호
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• pp.585-600
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• 2007

본 연구에서는 안양천 유역에 대해 HSPF 모형을 구축하고 중유역과 전체유역의 물순환 현황 및 BOD 부하량을 정량적으로 파악하였다. 모형을 구축하기 위해 HSPF모형의 수량 및 BOD 농도에 대한 민감도 분석을 수행하여 매개변수를 선택하였다. 또한 다양한 특성을 갖고 있는 안양천 유역을 토지이용, 경사도 및 사용한 기상자료 등에 따라 4개 지역으로 구분하여 검 보정을 실시하여 정확도를 향상시켰다. 물순환 모의 결과 하류로 갈수록 도시화 비율이 높으며 이로 인해 기저유출량은 11.1 % $\rightarrow$ 5.0 %로 줄어들고 직접유출량은 42.5 % $\rightarrow$ 56.9 %로, BOD 농도는 3.3 mg/L $\rightarrow$ 15.0 mg/L로, 단위면적당 원단위는 55.4 kg/ha/year $\rightarrow$ 354.5 kg/ha/year로 늘어났다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권2호
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• pp.98-108
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• 2020

The purpose of this study was to evaluate water quality in Hapcheon dam via using the Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) model and applied livestock reduction scenarios. Hapcheon dam watershed input data for the HSPF model were established using the stream, land use, digital elevation map and meteorological data and others. The HSPF model was calibrated and validated using the observed water quality data from 2000 to 2016. For water quality simulation, we calculated the generated and discharge loads of the population, livestock, industry and land use following the guideline provided by the Ministry of Environment. The pollutant data were obtained from National Institute of Environmental Research (NIER). The monthly discharge load were estimated by applying the delivery rate. The calibration and validation results showed that the annual mean BOD had a difference of 0.22 mg/L and an error of ±13 %, T-N had a difference of 0.66 mg/L and an error of ±16 % and T-P had a difference of 0.027 mg/L and an error of ±13 %. In order to evaluate the nonpoint pollutants management effects, we applied livestock reduction scenarios because livestock consists of the largest portion of pollutants. As a result of the 20 % of livestock reduction, BOD, T-N and T-P decreased by 3 %, 1 % and 3 %, respectively. When 40 % of livestock reduction was applied, BOD, T-N and T-P decreased by 5 %, 3 % and 4 %, respectively. Based on the results of this study, effective pollutant management methods can be applied to improve the water quality and achieve the target water quality of Hapcheon dam watershed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.99-99
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• 2011

최근에 미국에서 출범한 수질 교환 법은 수질기준을 혁신적인 접근방법으로 만족시키는 법이다. 이 법안은 수질기준을 초과하지 않는 조건에서 한 유역 안 다른 지점들의 점 오염과 비점오염 배출의 교환을 허용한다. 이 법안을 적용하기 위한 방법을 도출하기 위하여 많은 시험 프로그램을 운영하고 있지만 여전히 실제 교환은 상대적으로 적게 이루어지고 있다. 또한 하천내의 비 점오염량의 불확실성으로 인하여 교환 지점을 선정하고 적용하는 데에 큰 어려움이 있다. Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF)은 Soil and Water Assessement Tool (SWAT)과 함께 미국 하천 모델링에 많이 쓰이는 유역 모델로써 특히 HSPF는 각각의 토지 피복도의 퍼센트 투수량을 지정함으로써 도시지역의 유출량을 시뮬레이션 하는데 강점이 있다. 미국 중서부 미조리 주의 퍼시픽시를 포함하고 있는 Brush Creek 유역을 선택하여 퍼시픽시의 도시화 증가로 인한 Brush Creek 유역의 상류와 하류지역의 유출량 및 Sediment 변화를 예측하여 수질관리법을 적용하는 방법을 연구하였다. 이 연구의 특징은 원격탐사 이미지 (QuickBird)로 구현한 최근의 토지 이용을 미래의 도시지역으로 전환한 토지이용도를 사용함으로서 특정 유역을 가장 정확하게 이해하는 시뮬레이션을 가능하도록 한다는 점이다. 각각의 토지이용에서 도시화가 3가지의 강도를 가지고 진행된다는 시나리오를 이용하여 모델링을 하였고 이로 인해 계산된 유출량과 Sediment 양을 이용하여 각각의 토지이용 변화 별 수질 교환단위를 도출 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2017

4대강 살리기 사업의 일환으로 농업용 저수지를 대상으로 둑 높이기 사업이 수행되었으며, 추가 저수량 확보를 통해 하천에 하천유지유량을 공급하고 있다. 하천유지유량은 저수지별로 평균갈수량과 기준갈수량의 범위 내에서 방류되고 있으며, 이로 인해 하천 유황의 변동이 있을 것으로 예측되나, 이로 인한 연구는 미흡하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 둑 높이기 저수지에서 하천유지유량 방류에 따른 하류하천의 유황변동을 분석하고자 한다. 유역의 유출량은 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)를 이용하여 모의하였으며, 저수지에서 발생하는 유량은 인위적 유량으로 고려하여 모의하였다. 저수지에서 여수로로 자연월류되는 수량과 하천유지유량의 방류조건을 고려한 저수지 방류량을 산정하기 위해 저수지 물수지 모형을 사용하였으며, 산정된 방류량을 HSPF 모형의 입력자료로 활용하였다. 본 연구의 결과는 둑 높이기 저수지의 하천유지유량이 하천 유황변동에 미치는 영향을 확인할 수 있을 것으로 예측되며, 추후 수계별, 저수지 규모별 등에 따른 추가 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.1-12
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• 2018

The objectives of this study were to develop a system linking hydrologic and water quality models considering the mechanisms of agricultural reservoir and paddy cultivation and to evaluate whether the developed system simulates hydrologic and water quality processes better than a hydrologic model that do not consider the mechanisms. The system consisted of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) as a watershed model, Module-based hydrologic Analysis System for Agricultural watersheds (MASA) as reservoir water balance model, and Chemical, Runoff and Erosion from Agricultural Management System-Paddy (CREAMS-PADDY) as a hydrologic and water quality model for paddy fields. This study carried out on the Seolseong-Cheon watershed in Icheon, and the water level and water quality had been monitored for two years at the outlet of the watershed. According to the results of this study, the performance of the simulation using HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system was better than others, but they did not show a statistically significant difference. This seemed to be due to the uncertainty of the farming data and the water quality data of the reservoir. Therefore, if accurate input data for the system is obtained, HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system could be used to model an agricultural watershed to obtain more realistic results. The results of this study could be utilized to the modeling of agricultural watersheds in Korea where paddy rice cultivation is dominant.

• 한국물환경학회지
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• 제30권2호
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• pp.184-198
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• 2014

For estimating discharge and pollution loads into the Yeongsan lake, a conceptual watershed model HSPF(Hydrological Simulation Program - Fortran) was applied to the Yeongsan River Basin. Various spatial data set including DEM, watershed boundaries and land uses were used to set up the model for the Yeongsan River Basin that was divided into 45 sub-basins. The model was calibrated and validated for the river discharges, SS, BOD, TN and TP concentrations against the data observed in 2011 at several monitoring stations. The simulation results show good agreement with the observed water flows($R^2$ = 0.46 - 0.97, NSE = 0.70 - 0.96). The simulated concentrations of SS, BOD, TN and TP are also in good agreement with the observed. The total freshwater discharge to the Yeongsan lake is estimated $2,406{\times}10^6m^3/year$ which the Jiseok and Hwangryoung stream contribute as much as 19%, 17% respectively. It is estimated that the total discharges to the Youngsan lake is SS 152,327 ton/year, BOD 15,721 ton/year, TN 10,071 ton/year, TP 563 ton/year. Both water and pollution loads are high in summer, particularly in July, when the monsoon season arrives at the Korean peninsula.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권5호
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• pp.69-77
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• 2019

The objective of this study was to calibrate and validate the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model for estimating the runoff of the Hapcheon dam watershed. Spatial data, such as watershed, stream, land use, and a digital elevation map, were used as input data for the HSPF model. Observed runoff data from 2000 to 2016 in study watershed were used for calibration and validation. Hydrologic parameters for runoff calibration were selected based on the user's manual and references, and trial and error method was used for parameter calibration. The $R^2$, RMSE (root-mean-square error), RMAE (relative mean absolute error), and NSE (Nash-Sutcliffe efficiency coefficient) were used to evaluate the model's performance. Calibration and validation results showed that annual mean runoff was within ${\pm}4%$ error. The model performance criteria for calibration and validation showed that $R^2$ was in the rang of 0.78 to 0.83, RMSE was 2.55 to 2.76 mm/day, RMAE was 0.46 to 0.48 mm/day, and NSE was 0.81 to 0.82 for daily runoff. The amount of inflow to Hapcheon Dam was calculated from the calibrated HSPF model and the result was compared with observed inflow, which was -0.9% error. As a result of analyzing the relation between inflow and storage capacity, it was found that as the inflow increases, the storage increases, and when the inflow decreases, the storage also decreases. As a result of correlation between inflow and storage, $R^2$ of the measured inflow and storage was 0.67, and the simulated inflow and storage was 0.61.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2021

본 연구의 목적은 HSPF(hydrological simulation program-FORTRAN) 모형을 이용하여 기후변화에 따른 남한의 유출량 변화를 분석하는 데 있다. 상세화 작업을 수행한 13개의 GCM(global climate model)을 이용하여 기후변화 시나리오를 구축하여 미래 유출량을 추정하는 데 사용하였다. 미래 유출량을 생산하기 위해 앞에서 선정한 13개 GCM을 사용하여 수문기상자료를 구축하였다. 모의기간은 S0: reference period (1976-2005), S1: near future period (2011-2040), S2: mid-century period (2041-2070), S3: distance future period (2071-2100) 총 4개로 구분하였다. 공간적으로는 109개 중권역을 대상으로 HSPF 모형을 모의한 다음 최종적으로 남한을 대상으로 분석하였다. HSPF 모형의 매개변수 보검정은 장기간의 일별유량자료가 구축된 총 6개 댐 상류유역을 선정하여 수행하였다. 유출량은 기본적으로 강수량과 증발산량에 굉장히 영향을 받으며, 미래 수문기상자료를 분석한 결과 남한의 강수량과 증발산량이 모두 증가하는 경향을 보인다. 다만 강수량의 상대적인 변화가 증발산량의 변화보다 크기 때문에 전반적으로 미래 유출량을 증가하는 것으로 분석되었다. 특히 미래 강수량은 미래 변동성이 굉장히 큰 특징을 가지고 있으며 이러한 이유로 미래 유출량의 변동성도 큰 것으로 분석되었다. 계절적으로 살펴보면 여름과 가을의 미래 유출량이 증가하고 겨울에는 감소하는 것으로 분석되었다. 가을과 겨울의 변동성이 매우 큰 특징을 보이며 미래 극한 홍수와 가뭄의 출현 빈도가 높아질 것으로 보인다. 본 연구 결과는 남한의 기후변화 적응 대책을 수립하는 데 있어 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.321-321
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• 2020

도시화로 인해 유역의 불투수면적이 증가함에 따라 수문학적 요소와 수질에 큰 변화를 가져왔다. 불투수면적의 증가는 강우시 지표유출의 증가, 토양층 침투 차단으로 인한 지하수 재충전 감소 및 지하수위 감소를 초래하여 결과적으로 기저유출을 감소시킨다. 이러한 증가된 불투수면적이 강우유출수의 수문 및 수질에 미치는 영향을 완화하기 위해 최근 저영향개발 (Low Impact Development; LID) 기법이 개발되어 적용되고 있다. LID 기법은 개발 이전의 수문순환 상태에 최대한 근사하도록 개발하는 기법으로 우수 유출 속도 감소, 유역에서의 저류, 침투 및 증발산 과정 촉진, 하류로의 오염물질을 저감시킨다. 효과적인 저영향개발 기법 적용을 위해서는 시설 설치 전 모형을 이용한 저영향개발 기법의 적용 효과를 파악해야 한다. 이에 따라 많은 저영향개발 기법 모형들이 개발되었으며, 그 중 SWMM (Storm Water Management Model) 모형이 LID 효과분석을 위해 많이 이용되고 있다. 그러나 SWMM 모형의 경우, 저영향개발 기법으로 모의되는 침투 후 토양 물 흐름이 토양의 수분 조건을 고려하지 않고 모의가 되고 있다. 본 연구에서는 HSPF(Hydrological Simulation Program: FORTRAN) 모형을 이용하여 LID 시설 내에서의 저류현상을 구현하고 수문요소에 대한 영향을 분석하고자 한다. HSPF 모형의 입력자료를 구축하여 모형을 구축하고 LID 모형 적용 전에 모형의 보정 및 검정을 수행하였으며, LID 시설을 적용하여 유역내 수문요소들의 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 LID 효과 분석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.