Nam, Myeong Jun;Park, Sang Deog;Lee, Seung Kyu;Shin, Seung Sook
Journal of Korea Water Resources Association
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v.48
no.7
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pp.595-604
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2015
Interrill erosion by the rainfall is divided into a detachment of soil particles by raindrop splash when raindrops having kinetic energy strike on the surface soil and a sediment transport by sheet flow of surface runoff. Rainfall kinetic energy is widely used as an indicator expressing the potential ability to separate the soil particles from soil mass. In this study, the soil erosion experiments of rainfall simulation were operated to evaluate the effects of rainfall kinetic energy on interrill erosion as using the strip cover to control raindrop impact. The kinetic energy from rainfall simulator was 0.58 times to that of natural rainfall. Surface runoff and subsurface runoff increased and decreased respectively with increase of rainfall intensity. Surface runoff discharge from plots of non-cover was 1.82 times more than that from plots with cover. The rainfall kinetic energy influenced on the starting time of surface and subsurface runoff. Soil erosion quantity greatly varied according to existence of the surface cover that can intercept rainfall energy. Sediment yields by the interaction between raindrop splash and sheet flow increased 3.6~5.9 times and the increase rates of those decreased with rainfall intensity. As a results from analysis of relationship between stream power and sediment yields, rainfall kinetic energy increased the transport capacity according to increase of surface runoff as well as the detachment of soil particles by raindrop splash.
Journal of The Geomorphological Association of Korea
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v.17
no.1
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pp.49-57
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2010
To evaluate physical characteristics of open rainfall in Korea, terminal velocity of raindrop and drop size distributions (DSD) were continuously measured using by laser-optical disdrometer around Gosam reservoir, Anseong-si, Gyeonggi-do during three rainfall events from 2008 to 2009. The relationships between kinetic energies (KE, Jm-2mm-1; KER, Jm-2h-1) and rainfall intensity were obtained, respectively. Moreover, we compared the rainfall intensity from a disdrometer with the rainfall intensity from a tipping bucket raingauge to transform the kinetic energy of rainfall using the data from a tipping bucket raingauge. Therefore, the established relationships between kinetic energies (KE and KER) and rainfall intensity could be a useful model to consider the kinetic energy of raindrop using the rainfall intensity below 40mmh-1 of max 5-min rainfall intensity in the middle of South Korea. However, to better examine the relationship between kinetic energy and rainfall intensity, further measurement will be required.
Tenorio Ricardo Sarmento;Kwon Byung-Hyuk;Silva Moraes Marcia Cristina da
Journal of information and communication convergence engineering
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v.4
no.1
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pp.46-52
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2006
Precipitation measurement with ground-based radar needs an information of the raindrop size distribution (RSD) characteristics. A 10-month dataset was collected in tropical Atlantic coastal zone of northeastern Brazil where the weather radar was installed. The number of drop was mainly recorded in 300 - 500 drop $mm^{-3}$, of which the maximum was registered around 1.1 mm drop diameter.
Kim, Jin Kwan;Kim, Min Seok;Yang, Dong Yoon;Lim, Young Shin
Journal of The Geomorphological Association of Korea
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v.23
no.3
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pp.105-122
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2016
To evaluate the changes in the physical characteristics of open rainfall related to canopy effects and rainfall intensity in Korea, the terminal velocity of raindrops and drop size distributions(DSD) were continuously measured by an optical-laser disdrometer in an open site(Op) and in two forest stands(Th1: Larix leptolepis, Th2: Pinus koraiensis) during five rainfall events in 2008. The terminal velocity, DSD and two forms of kinetic energy(KE, $Jm^{-2}$$mm^{-1}$; KER, $Jm^{-2}$$h^{-1}$) of open rainfall drops were determined and were compared with those of throughfall drops under two different canopy heights. The effects of the canopy and rainfall intensity, together with wind speed, on the changes in drop size and kinetic energy of throughfall were evaluated. Throughfall drops were larger than open rainfall drops. The distribution of terminal velocities for the drop sizes measured at Th2 was lower than that at Op; however, at Th1 the distribution was similar to that at Op. The total kinetic energy of throughfall at Th1 and Th2 was higher than the total kinetic energy of open rainfall, and the kinetic energy distribution for the drop sizes wassimilar to the drop size distribution. The observed throughfall-KER at Th1 was lower than an estimate previously produced using a model. The overestimation from the modeled value at Th1 was likely to be due to overestimated values of a square root transformation of fall height and its coefficient in the model because the distributions of terminal velocity for the drop size measured at Th1 were similar to those of open rainfall.
Moraes, Macia C. da S.;Sampaio, Elsa;Tenorio, Ricardo S.;Yoon, Hong-Joo;Kwon, Byung-Hyuk
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.1
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pp.153-160
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2020
The kinetic energy of the rain drops was predicted in a relation between the rain rate and rain quantity, derived directly from the rain drop size distribution (DSD), which had been measured by a disdrometer located in the eastern state of Alagoas-Brazil. The equation in the form of exponential form suppressed the effects of large drops at low rainfall intensity observed at the beginning and end of the rainfall. The kinetic energy of the raindrop was underestimated in almost rain intensity ranges and was considered acceptable by the performance indicators such as coefficient of determination, average absolute error, percent relative error, mean absolute error, root mean square error, Willmott's concordance index and confidence index.
LIM, Young Shin;KIM, Jong Wook;KIM, Jin Kwan;PARK, Byong Ik
Journal of The Geomorphological Association of Korea
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v.19
no.2
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pp.133-143
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2012
To evaluate the kinetic energy of the raindrops, the drop size distribution and the terminal velocity of the raindrops had been measured from January to September 2010 using the laser-optical disdrometer in KIGAM, Daejeon, Korea. The relationship between kinetic energy (KE) and rainfall intensity (I) was computed as logarithmic and exponential model, respectively, under the rainfall intensity of about 142mm/h. The exponential model is more suitable for the relationship of KE-I than the logarithmic model, because the exponential model presented better fit for KE over 50mm/h of rainfall intensity. Meanwhile, the differences of the total kinetic energy existed in rainfall events with almost same total rainfall depth, and KE values of Daejeon at high rainfall intensity underestimated rather than the others under temperate climate. Therefore, these differences of KE in rainfall events and geographical regions imply the result from the variations of rainfall intensity within a rainfall event.
Yeon, Min Ho;Van, Linh Nguyen;Song, Min Geun;Lee, Gi Ha
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.129-129
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2022
국내에서 발생하는 토양침식(soil erosion)은 주로 강우에 의해 발생하며, 이로 인해 농경지 유실, 탁수 발생, 하천 통수능 저하 등 여러 수문학적·환경적 문제가 발생한다. 따라서 유역 내 토양침식 위험지역을 선별하고, 해당 지역의 토양유실 및 유사의 발생량을 산정하는 것은 토양보전 대책 수립 시에 중요한 지표로 활용된다. 침식-유사유출의 물리적 과정은 크게 '강우에 의한 토양 분리(detachment by raindrop)'와 '지표류에 의한 토양 분리(detachment by overlandflow)'로 나눌 수 있으며, 그중 강우에 의한 토양 분리는 수침식(water erosion)의 첫 번째 과정 중 하나로 강우 시 낙하하는 강우 입자들이 갖는 운동에너지가 지표면을 타격할 때 토양체로부터 토양입자가 분리되는 과정이다. 따라서 강우에 의한 토양분리량 산정을 위해서는 강우 운동에너지(rainfall kinetic energy, KE)의 정확한 계산이 요구된다. 그러나 기후 및 지리적 특성 등 여러 조건에 따라 강우 운동에너지는 지역마다 다르게 나타나며, 이로 인해 강우 운동에너지 추정이 매우 어려운 실정이다. 따라서 강우 운동에너지 추정은 주로 강우강도(rainfall intensity, I)와의 관계를 이용한 함수식을 활용한다. 본 연구에서는 대상 지역인 상주지역에 광학우적계(disdrometer)를 설치하여 2020년 6월부터 2021년 12월까지 관측된 37개의 강우 사상에 대하여 KE-I의 관계를 분석하고, 이를 통해 강우 운동에너지식을 도출하였다. 또한, 기존에 국외 및 국내에서 제시된 선형(linear), 멱함수(power-law function), 지수함수(exponential function) 형태의 강우 운동에너지 공식과 본 연구에서 산정된 KE를 비교하였다. 그 결과 비체적 강우 운동에너지에서 Sanchez-Moreno et al. (2012)가 제안한 멱함수 형태의 공식이, 비시간 강우 운동에너지에서 Kinnel (1981)이 제안한 지수함수 형태의 공식이 각각 강우 운동에너지 추정에 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.
Single-drop splash/detachment studies and multiple-drop splash/detachment experiments were carried out to measure detachment by single and multiple drops. A raindrop tower 7.0 m in height was used to study soil splash by single drop raindrop impact over time on repacked soil samples in containers 76.2 mm in diameter. The waterdrop diameter and kinetic energy were 4.1 mm and $1.22{\times}10^{-3}$ J $drop^{-1}$, respectively. The samples consisted of five agricultural topsoils sieved to <2 mm, varying from sandy loam to clay loam in texture. The average weight of splashed soil particles after 75 drops did not show any significant difference between the five soils. The average weight of particles splashed by the first 15 drops showed that the sandy Pelham soil splashed to a greater degree than the others, and was therefore more detachable (p=0.05) than the other soils. The average weight of particles splashed by the last 15 drops also showed that the Pelham soil was the most detachable, with Cecil, Appling, Dyke, and Worsham soils being progressively less detachable. The effect of multiple drops on detachment was studied under a nozzle-type rainfall simulator at 74.9 mm $h^{-1}$ intensity for 85 min using the same soils as the single drop experiments. The total soil splash value for 85 min on Appling, Cecil, Dyke, Pelham, and Worsham soils were 6121, 6206, 4183, 5160, and 3247 g $m^{-2}$, respectively. There were no obvious relationships between soil loss measured from the different experiments.
In recent years, the frequency of heavy rainfall associated with high rainfall intensity has been continuously increasing due to the effects of climate change; and thus also causes an increase in watershed soil erosion. The existing estimation techniques, used for the prediction of soil erosion in Korea have limitations in predicting the: average soil erosion in watersheds, and the soil erosion associated with abnormal short-term rainfall events. Therefore, it is necessary to consider the characteristics of torrential rainfall, and utilize physics-based model to accurately determine the soil erosion characteristics of a watershed. In this study, the rainfall kinetic energy equation, in the form of power function, is proposed by applying the probability density function, to analyze the rainfall particle distribution. The distributed rainfall-erosion model, which utilizes the proposed rainfall kinetic energy equation, was utilized in this study to determine the soil erosion associated with various typhoon events that occurred at Cheoncheon watershed. As a result, the model efficiency parameters of the model for NSE and RMSE are 0.036 and 4.995 ppm, respectively. Therefore, the suggested soil erosion model, coupled with the proposed rainfall-energy estimation, shows accurate results in predicting soil erosion in a watershed due to short-term rainfall events.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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