• 한국물환경학회지
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• 제25권3호
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• pp.375-385
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• 2009

The estimation of delivery ratio is a essential part of Korean Total Maximum Daily Loads (TMDL) procedure which needs a number of observed stream flow and pollutants data. If observed data were not sufficient, researchers have to find other alternatives. One of them is to make indirect data by using watershed models, such as Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and Hydrological Simulation Program - FORTRAN (HSPF) and so on. In this study, indirect daily data was made by using SWAT model. To build the Byongseong-SWAT model accurately, crop cultures are reflected by handling the MGT.file in SWAT model. Especially, mass of manure and schedule of crop culture are inputted through investigating domestic research papers as well as fieldwork. After calibrating SWAT model in comparison with the 22-years flow and pollutants observed outlet data, the delivery ratio of Byongseong watershed is calculated by using daily simulated data during 2004-2007. Empirical equations for delivery ratio through multi-regression analysis are developed by using meteorological and physical factors such as flow, watershed area, stream length, catchment slope, curve number (CN) and subbasin's pollutant discharge loads.

• 한국물환경학회지
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• 제33권6호
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• pp.744-753
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• 2017

The sediment delivery ratio (SDR) is widely used to estimate sediment loads by multiplying soil loss through the Revised Universal Equation (RUSLE). In this study, the SDR equation was developed for the Lake Imha watershed using soil loss calculated by RUSLE and sediment loads by the calibrated Hydrological Simulation. Program Fortran (HSPF). The ratio of watershed relief and channel length ($R_f/L_{ch}$), the ratio of watershed relief and watershed length ($R_f/L_b$), curve number (CN), area (A), and channel slope ($SLP_{ch}$) demonstrated strong correlations with SDR. SDR equations were developed by a combination of subwatershed parameters by referring to the correlation analysis. The area based power functional SDR developed in this study showed significant errors at the point right after entering major tributaries, because SDR was unrealistically reduced when the watershed area increased significantly. The $SLP_{ch}$-based power functional SDR also showed extraordinary values when the channel slope was gradual. The SDR equation that showed the highest value of the coefficient of determination also presented unrealistic changes in the sediment loads within a relatively short river distance. The SDR equation $SDR=0.0003A^{0.198}R_f/L{_w}^{1.167}$ was recommended for application to the Lake Imha watershed. Using this equation, sediment loads at the outlet of the Lake Imha watershed were calculated, and the HSPF parameters related to sediment in the uncalibrated subwatersheds were determined by referring to the sediment loads calculated with the SDR equation.

• 한국농공학회논문집
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• 제63권2호
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• pp.1-10
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• 2021

Agricultural reservoirs have a great influence on the water circulation in the watershed. It is necessary to evaluate the impact on water circulation by the agricultural reservoir. Therefore, in this study, we simulated the agricultural watershed through linkage of Hydrological Simulation Program Fortran (HSPF) and Module-based hydrologic Analysis for Agricultural watershed (MASA) and evaluated the contribution of the agricultural reservoir to water circulation by watershed water circulation index. As a result of simulating the Idong reservoir watershed through the HSPF-MASA linkage model, the model performance during the validation period was R2 0.74 upstream, 0.78 downstream, and 0.76 reservoir water level, respectively. To evaluate the contribution of agricultural reservoirs, three scenarios (baseline, present state, and present state without reservoir) were simulated, and the water balance differences for each scenario were analyzed. In the evaluation through the agricultural water circulation rate in the watershed, it was found that the water circulation rate increased by 1.1%, and the direct flow rate decreased by 13.6 mm due to the agricultural reservoir. In the evaluation through the Budyko curve, the evaporation index increased by 0.01. Agricultural reservoirs reduce direct runoff and increase evapotranspiration, which has a positive effect on the water circulation.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권2호
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• pp.35-45
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• 2023

The DOR (Drainage outlet raising) in the paddy field has been suggested as one of the most important best management practices for the TMDL (Total maximum daily load) management in the technical guidelines by the NIER (National institute of environmental research). However, this method is underestimated and is not well adopted by local governments for the TMDL. The purpose of this study is to evaluate the unit load reduction equation according to the application of DOR in order to expand this equation. The original equation in the guideline was derived using the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model for 1 year in Changnyeong. We analyzed the reduction effect of the original equation application by collecting additional long-term monitoring data from the Buan, Icheon, Iksan, and Jeonju. When comparing the reduction loads between the original equation and monitoring results, the evaluation results of the original equation were 11% of the monitoring analysis results, which was underestimated. This means that the original equation needs to be improved. For assessing the equation, the HSPF Paddy-RCH model was established according to the NI ER guideline and evaluated for applicability. The performance results of the model showed a reasonable range by the statistical criteria. Modified equations 1 and 2 were proposed based on the monitoring and modeling results. Modified equation 1 was the method of modifying the original equation's main factors, and modified equation 2 was the method of applying the non-point pollution reduction efficiency according to the rainfall class using the long-term modeling results. At the level of 58.6~64.6% of monitoring data, the difference between them could be further reduced compared to the original equation. The suggested approach will be more reasonable and practicable for decision-makers and will contribute to the TMDL management plans.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2022

하구담수호는 하천의 종점에서 해양과 만나는 곳에 방조제를 건설해 담수를 유도하여 형성되는 인공호수이다. 유역 말단에 위치하기 때문에 유역에서 유출되는 모든 수자원을 확보할 수 있는 장점이 있지만, 유역에서 발생하는 오염물질이 모두 유입되고 인공적인 담수의 특성 때문에 수질이 악화되기 쉬운 조건을 지니고 있다. 담수호의 수질관리는 유입되는 오염물질의 양이 많고 담수된 수자원량도 많으므로 부분적인 방법으로는 개선이 어려우며, 유역과 호소를 포함한 종합적인 대책이 필요하다. 담수호의 수질관리대책 수립은 크게 상류 유역에 대한 대책과 호소에 대한 대책으로 구분된다. 대표적인 대책으로는 상류 유역의 하수처리장, 축사, 농경지 관리를 통한 배출부하량 감소와 호소 내 수질개선을 위한 습지, 저류지 건설 및 준설을 통한 내부부하 감소 등이 있다. 이처럼 담수호의 수질관리를 위해서는 상류 유역에서 호소까지 종합적으로 고려해야 한다. 본 연구에서는 유역모형과 호소모형의 연계를 통해 간월호 유역을 모의하였다. 유역모형은 HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 사용하였으며, 유역 내 3개의 하수처리장과 1개의 분뇨처리장을 고려하였으며, 4개 지점에 대하여 보정 및 검정을 시행하였다. 호소모형은 EFDC-WASP 연계모형을 이용하였으며, HSPF에서 모의 된 유입량과 호내 설치된 4개의 양수장, 배수갑문 운영일지를 고려하여 모의하였다. 호소 내 수질 측정지점에 대하여 T-N, T-P에 대하여 보정 및 검정을 수행하였다. 본 연구는 담수호 수질관리를 위한 분석시스템 구축으로 추후 대책에 따른 효과분석에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권2호
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• pp.219-229
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• 2017

A watershed-river linked modeling system was developed to forecast the water quality, particularly weekly changes in chlorophyll-a concentration, of the Yeongsan River, Korea. Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) and Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) were adopted as the basic model framework. In this study, the EFDC model was modified to effectively simulate the operational condition and flow of multi-functional weirs constructed in the main channel of rivers. The model was tested against hydrologic, water quality and algal data collected at the right upstream sites of two weirs in 2014. The mean absolute errors (MAEs) of the model calibration on the annual variations of river stage, TN, TP, and algal concentration are 0.03 ~ 0.10 m, 0.65 ~ 0.67 mg/L, 0.03 ~ 0.04 mg/L, and $9.7{\sim}10.8mg/m^3$, respectively. On the other hand, the MAE values of forecasting results for chlorophyll-a level at the same sites in 2015 range from 18.7 to $22.4mg/m^3$, which are higher than those of model calibration. The increased errors in forecasting are mainly attributed to the higher uncertainties of weather forecasting data compared to the observed data used in model calibration.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.813-816
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• 2010

최근 지속가능한 개발의 개념은 국제적으로 경제 개발과 환경 보전 사이에서 논쟁이 중심이 되고 있으며, 수자원 개발과 관리는 이들 논쟁에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 이와 더불어 유역을 관리함에 있어 수자원을 이수, 치수 및 수질의 단일 문제로 인식하는 것이 아니라 통합적으로 인식하는 유역통합관리(Integrated Watershed Management, IWM)의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 유역통합관리에 앞서 유역의 상태 및 문제점을 파악하기 위한 방법으로 EEA (European Environment Agency)에서 개발한 추진력(Driving force)-압력(Pressure)-상태(State)-영향(Impact)-반응(Response) (DPSIR) 개념 이용하여 3개의 세부 지표인 이수지표, 치수지표, 수질지표로 구성된 하나의 통합 지수인 유역수자원평가지수를 개발하였다. 세부지표인 이수지표는 연속무강우일수, 인구밀도, 용수수요, 물재이용률 등 16개의 구성요소, 치수지표는 홍수범람위험 지역 내 거주 인구수, 홍수방어시설용량, 개수율, 100 mm 이상 강수일수 등 15개의 구성요소, 수질지표는 BOD (Biochemical Oxygen Demend) 부하량, 수질 등급, 연중 목표 수질 달성일수 등 13개의 구성요소로 이루어져있다. 이를 북한강 유역 중 북한 지역을 제외한 유역 즉, 수자원단위지도 상의 춘천댐권역(1010) ~ 청평댐권역(1015)의 6개 중권역에 적용하여 비교하였다. 세부지표의 주된 요소인 유출량의 모의를 위해 장기유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 사용하였다. 모형에 입력된 유역평균강수량 자료는 1973년 ~ 2008년까지의 37년의 자료기간을 갖는 북한강유역의 5개 기상관측소 자료를 Thiessen network를 이용하여 산정하였다. 본 연구를 통해서 북한강 유역의 현재 수자원의 상태를 지수화하여 나타내고 그 결과를 비교해보았다. 이 결과는 유역 수자원의 파악하여 유역통합관리시 유역의 문제점을 파악하고 이를 수정하기 위한 의사결정 우선순위를 정하는데 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.430-430
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• 2017

본 연구에서는 유역모델링 시 오염원 산정의 공간적 범위를 합리적으로 고려하기 위해서, 유역모델링을 위한 소유역 구분간의 공간해상도를 유역의 오염부하량 산정을 위한 공간단위 수준으로 설정하여 새만금호 유역수질모델링을 실시하였다. 모형 구축은 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 이용하였으며, 오염부하량 산정단위인 리 동의 행정경계, 수치표고모델(DEM), 농경지 배수로 등 구조물들을 고려하여 새만금 유역을 대상으로 804개의 소유역을 구분 적용하였다. 소유역 세분화에 따른 계산량을 고려하여 효과적인 모델 구동을 위해 만경유역 7개, 동진유역 7개, 연안유역 3개 (총 17개)의 서브모델로 모의시스템을 구성하여 상류에서 하류로 서브모델을 순차적으로 보 검정 및 모의하도록 구현하였다. 유량 보 검정은 14개소 수문측정자료(2009~2013)와 자동보정기법을 적용하여 수행하였다. 유량보 검정결과 NSE (Nash-Sutcliffe coefficient)가 0.66~0.97, PBIAS가 -31~16.5%, $R^2$는 0.75~0.98의 범위를 보여 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 한편, 수질 보 검정의 경우 29개소 수질측점을 대상으로 온도, DO, BOD, TN, TP의 항목에 대해 유량보정과 같은 기간에 대해 수동보정을 실시하였다. 수질결과는 일부 상류유역에서 갈수기시 모의값이 다소 불안정한 부분이 발견되나 대체로 각 측점의 수질에 대한 시간적 변동 패턴과 평균적 수질은 합리적으로 모의하는 것으로 나타났다. 공간세분화에 따른 모델링결과를 선행연구들과 비교한 결과, 유량부문에서 우수성을 보였으나 수질부문은 비슷한 수준으로 나타났다. 본 연구는 향후 유역 오염원, 수자원 운영 등에 관한 정밀 자료 확보 시 이를 고려하는 고도화된 수문 수질 모델링 개발 및 구축에 적용될 수 있는 시스템으로 활용성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2023

하천의 최종 유출부와 해양이 만나는 지점을 하구라고 하며, 우리나라는 주로 서해안 지역에 하구 방조제 건설에 따른 담수호가 조성되어 다양한 목적으로 수자원이 활용되고 있다. 이러한 하구 담수호는 바다로 유입되기 직전의 물을 저류시켜 수자원 확보에 긍정적이나, 일반적으로 유역의 최하류에 위치해 있어 오염물질 유입, 부영양화, 염분 침출로 인한 오염물질 용출 등에 취약하다. 따라서 담수호의 회복탄력성 향상과 지속가능한 수자원 관리를 위해서는 미래 기후변화에 따른 영향 분석이 필수적이다. 특히 기후변화는 거대규모의 홍수과 같은 자연재난, 농업가뭄 및 식생가뭄 등의 증가로 이어질 수 있으므로, 이에 효과적으로 대비하기 위해서는 미래 기후조건에 따른 하천의 미래 유출량 변화 예측이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 불확실한 미래 수문변화를 예측하기 위해 CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) GCMs(Global Climate Models)의 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오를 유역 유출모델에 적용하여 기후변화에 따른 미래 유출특성의 변화를 예측하였다. 충청남도 서산시에 위치한 간월호 유역을 대상유역으로 선정하고, HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 적용하여 상류유역의 과거 및 미래 장기유출량 모의를 수행하였다. 모의된 시나리오별 유출량을 기반으로 최빈유량곡선법을 적용하여 미래의 기준유량 발생시점 및 지속기간의 변화를 분석하였으며, CVDs(Center-of-volume dates)의 변화를 통해 기후변화에 따른 홍수기의 시기적 변화 양상을 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과는 미래 유역 환경변화를 고려한 담수호의 수자원 보전관리계획 수립에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권5호
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• pp.25-35
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• 2023

The estuary reservoir is a major source of agricultural water in Korea; for effective and sustainable water resource management of the estuary reservoir, it is crucial to comprehensively consider various water resource factors, including water supply, flood, and pollutant management, and analyze future runoff changes in consideration of environmental changes such as climate change. The objective of this study is to estimate the impact of future climate change on the runoff characteristics of an estuary reservoir watershed. Climate data on future Shared Socioeconomic Pathway (SSP) scenarios were derived from two Global Climate Models (GCMs) of the Coupled Model Intercomparison Project phase 6 (CMIP6). The Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) was used to simulate past and future long-term runoff of the Ganwol estuary reservoir watershed. The findings showed that as the impact of climate change intensified, the average annual runoff in the future period was higher in the order of SSP5, SSP3, SSP1, and SSP2, and the ratio of runoff in July decreased while the ratio of runoff in October increased. Moreover, in terms of river flow regime, the SSP2 scenario was found to be the most advantageous and the SSP3 scenario was the most disadvantageous. The findings of this study can be used as basic data for developing sustainable water resource management plans and can be applied to estuary reservoir models to predict future environmental changes in estuary reservoirs.