• Title/Summary/Keyword: Reservoir modeling

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Calibration and Validation of HSPF Mode1 to Estimate the Pollutant Loads from Rural Small Watershed (농촌소유역의 오염부하 추정을 위한 HSPF 모형의 보정과 검정)

  • Kim, Sang-Min;Park, Seung-Woo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.37 no.8
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    • pp.643-651
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    • 2004
  • In this paper, the Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF) was validated to estimate the pollutant loads from rural small watershed. The study watershed was the HP#6 subwatershed in Balhan reservoir watershed, located southwest from Suwon. The drainage area of HP#6 study watershed was 3.85$\textrm{km}^2$. Parameters of the HSPF model related to hydrology and water quality were calibrated from 1996 to 1997, and validated from 1999 to 2000 using observed hydrologic and water quality data. The average simulated runoff ratio for the calibration period was 0.579 and the measured runoff ratio was 0.583. The root mean square error (RMSE) for runoff during the calibration period was 2.1mm and correlation coefficient ($R^2$) was 0.92. Regarding the total nitrogen simulation, the RMSE was 0.086kg/ha/day and $R^2$ was 0.81 for the calibration period. In the case of total phosphorus, the RMSE was 0.012kg/ha/day and $R^2$ was 0.70 for the calibration period.

A Study on the Controlled-source Electromagnetic Responses Incorporating the Steel Casing (시추공 케이싱을 고려한 인공송신원 전자탐사 반응 고찰)

  • Oh, Seokmin;Noh, Kyubo;Seol, Soon Jee;Byun, Joongmoo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.20 no.4
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    • pp.216-225
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    • 2017
  • Recently, steel casing became an interesting issue when applying controlled-source electromagnetic (EM) method to various fields because effects of steel casing on EM responses are not negligible. This study employed an approach that approximates the steel casing as a series of electric dipole sources in order to develop the numerical algorithm for the efficient simulation of EM responses in the presence of steel casing. After verifying the validity of the developed algorithm, we analyze effects of steel casing on EM responses with the synthetic model simulating geothermal reservoir environment. The analysis showed that the effects of steel casing on EM responses are localized near the casing and increase as the transmitter becomes close to the casing. In addition, through the analysis on the EM responses by the injection of clean water, we confirm that the effects of casing are negligible when interpreting the after-injection data acquired using the transmitter located far enough from the casing. Considering the difference in EM responses between before and after injection in inversion, the effects of the casing can be neglected although after-injection data shows considerable difference due to the close distance between the transmitter and casing. To investigate this kind steel casing effect, the precise analysis on EM responses should be preceded. The algorithm introduced in this study will contribute to the reliable calculations of EM responses distorted by the conductive steel casing.

Numerical Modeling the Effects of Curtain Weir in the Daecheong Reservoir (수류차단막 설치효과 수치모의 (2009년))

  • Lee, Heung-Soo;Chung, Se-Woong;Min, Byeong-Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.793-797
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    • 2010
  • 물리적 녹조저감 기술인 커튼형 수류차단막은 유입 하천과 저수지 천이부에서 높은 영양염류와 조류를 포함한 표층 수류의 차단 또는 우회를 통해 본류 수역의 녹조발생을 저감하는 대책이다. 본 연구에서는 2009년 5월 회남대교 약 2 km 상류에 시범 설치된 대청호의 수류차단막 효과를 분석하고자 선행연구에서 보정한 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질 모델을 최근의 수문사상인 2009년 6~8월까지 적용하여 검보정하고 수치모의를 실시하였다. 저수지 수위와 실측수위를 비교한 결과, 7월 중순 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 0.997로 나타나 모델은 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 댐앞과 회남수역에서 수심별 수온예측 오차는 AME 0.258~$1.584^{\circ}C$, RMSE 0.393~$2.548^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 회남, 댐, 추동, 문의 수역의 표층에서 $PO_4$-P 및 Chl-a 농도에 대한 모의값과 실측값의 시계열 비교 결과, 모델은 저수지내 각 측정지점에서 실측값의 시계열 변화를 잘 모의하였고, 회남수역에서 7월 중순 홍수 유입에 따라 증가하였다. 특히, $PO_4$-P 농도가 0.06 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍수기에 높은 영양염류를 포함한 탁수가 수류차단막 하단을 통과하여 수리학적 도수현상(Hydraulic jump)을 일으킨 것이 원인이라 판단된다. 수류차단막 설치에 따라 회남수역의 표층에서 Chl-a 농도의 저감 효과가 두드러졌으나, 댐, 추동 및 문의수역에서의 제어 효과는 미미하였다. 이와 같이 회남수역에서 효과가 큰 이유는 2009년 수문사상의 영향과 저수지 지형특성상 유입수의 영향을 직접받기 때문으로 판단된다. 또한, 회남수역에서 수류차단막 설치에 따른 T-N 및 T-P 평균 저감 효율(수류차단막이 설치되지 않은 경우에 대한 설치 후 농도 저감 비)은 각각 10.8% 및 19.1%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 각각 1.637 mg/L에서 1.461 mg/L 및 0.047 mg/L에서 0.038 mg/L로 나타났다. DIN 및 $PO_4$-P 평균 저감 효율은 각각 6.4% 및 24.6%이었고, Chl-a 평균 저감 효율은 25.5%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 0.025 mg/L에서 0.018 mg/L로 나타났다. 모의결과를 종합해 볼 때, 대청호에 시범 설치된 조류제어용 수류차단막은 2009년의 수문사상에서 회남수역의 녹조발생 저감에 기여한 것으로 판단된다. 또한 대청호에서 유사한 수문사상을 보인 2006년(62일간)에 비해 2009년(28일간)에 조류주의보 발령 일수가 대폭 줄었다는 사실도 차단막의 효과를 간접적으로 확인해 준다.

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Evaluation of water quality in the Sangsa Lake under climate change by combined application of HSPF and AEM3D (HSPF 와 AEM3D를 이용한 기후변화에 따른 상사호 유역의 수질오염 부하 및 댐 내 수질 변화 특성 분석)

  • Goh, Nayeon;Kim, Jaeyoung;Seo, Dongil
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.55 no.11
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    • pp.877-886
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    • 2022
  • This study was carried out to analyze how the flow and water quality of the Sangsa Lake (juam control basin) change according to future climate change and what countermeasures are needed. Aquatic Ecosystem Model) was used in conjunction. As climate change scenarios, RCP (Representative Concentration Pathways) 4.5 and RCP 8.5 scenarios of AR5 (5th Assessment Report) according to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) were used. For the climate change scenario, detailed data on the Sangsa Lake basin were used by the Korea Meteorological Administration, and after being evaluated as a correction and verification process for the 10-year period from 2012 to 2021, the present, 2025-2036, 2045- The summer period from June to August and the winter period from December to February were analyzed separately for each year by dividing it into 2056 and 2075-2086. RCP 8.5 was higher than RCP 4.5 as an arithmetic mean for the flow rate of the watershed of the superior lake for the entire simulation period, and TN and TP also showed a tendency to be higher at RCP 4.5. However, in RCP 8.5, the outflow of pollutants decreased during the dry season and the outflow of pollutants increased during the summer, indicating that the annual pollutant outflow was concentrated during the flood season, and it is analyzed that countermeasures are needed.

Modeling reservoir water balance for generating quasi realtime operation data (준 실시간 저수지 운영자료 생산을 위한 물수지 모형)

  • Noh, Jaekyoung;Lee, Jaenam
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.125-125
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    • 2022
  • 저수지 운영자료는 다목적 댐 경우와 마찬가지로, 유입량, 저수량, 방류량 자료로 구성된다. 여기에 강우량을 포함하여, 실시간으로 관리돼야 한다. 그러나 우리나라 저수지는 저수율 자료만 관리하고 있다. 유입량, 방류량이 없는 것이 아니고 관리를 하지 않는다. 강우량은 전혀 없다. 큰 문제인데, 아직도 그 심각성을 모르고, 대충하면 되는 줄 알고 있다. 가장 기초가 되는 일을 무시하고 물관리를 하고 있는 상황이고, 누구도 그 신뢰성을 믿지 않고 있다. 여기서는 이를 해결하는 방안으로 준 실시간 물수지 모형을 구축하여, 10분 단위, 30분 단위, 1시간 단위로 저수위, 저수량, 유입량, 방류량, 강우량을 연속하여 생산하고 검증하는 체제를 제시한다. 준 실시간의 뜻은 계산에 의하지 않고 유입량을 모의에 의해 적용하고 검증하는 과정이 필요하여, 실시간 보다 하루 이틀 늦게 자료를 생산한다는 의미다. 대상 저수지는 유역 내 강우량 수집이 가능한 유역면적 218.80km2, 유효저수량 3,494만m3, 수혜면적 5,117 ha인 탑정지를 선정했다. 탑정지 방류량은 탑정1(폭 7.5m×높이 1.5m), 탑정2(4m×1.6m), 양수장(3m×1.6m) 수로로 관개용수 공급량과, 9연의 수문(9m×7.5m)으로 홍수기 방류량으로 구성된다. 분석기간은 1월1일부터 1시간 단위로 연속하여 기간은 자유롭게 설정하여 검정하는 체제를 갖추고 검증된 결과를 제시토록 했다. 2021년 9월의 1시간 단위의 탑정지 저수지 물수지 모의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 탑정지 유역의 환경부 관리 장선, 양촌, 연산 관측소의 면적우량은 최대 15.3mm, 총 160.4mm(3,510만m3)였고, ONE 모형에 의해 연속유량을 모의한 결과, 유입량은 최대 35.6m3/s, 총 1,464만m3로 유출률 41.7%였다. 둘째, 탑정1, 탑정2, 양수장 수로의 수위자료에 수위-유량 관계식을 적용해 수로유량을 산정한 결과 합하여 최대 16.8m3/s였고, 총 548만m3였으며, 수문 방류량은 최대 20.0m3/s였고, 총 108만m3였다. 셋째, 저수지 수위는 관측수위는 EL.28.21~29.38m, 평균 EL.28.87m, 모의수위는 EL.28.08~29.62m, 평균 EL.28.80m로 나타났고, R2는 0.910로 만족한 결과를 얻었다. 정리하면 저수지 운영자료가 없는데도, 10분, 1시간 단위로 연속으로 유입량, 저수량을 모의하여 관측저수량과 비교한 결과가 괄목할 신뢰도를 나타냈다. 이를 바탕으로 저수량, 유입량, 방류량, 강우량 등 준 실시간 저수지 운영자료 생산체제를 마련한 것으로 결론을 내렸다.

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Estimation of irrigation return flow from paddy fields on agricultural watersheds (농업유역의 논 관개 회귀수량 추정)

  • Kim, Ha-Young;Nam, Won-Ho;Mun, Young-Sik;An, Hyun-Uk;Kim, Jonggun;Shin, Yongchul;Do, Jong-Won;Lee, Kwang-Ya
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.55 no.1
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    • pp.1-10
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    • 2022
  • Irrigation water supplied to the paddy field is consumed in the amount of evapotranspiration, underground infiltration, and natural and artificial drainage from the paddy field. Irrigation return flow is defined as the excess of irrigation water that is not consumed by evapotranspiration and crop, and which returns to an aquifer by infiltration or drainage. The research on estimating the return flow play an important part in water circulation management of agricultural watershed. However, the return flow rate calculations are needs because the result of calculating return flow is different depending on irrigation channel water loss, analysis methods, and local characteristics. In this study, the irrigation return flow rate of agricultural watershed was estimated using the monitoring and SWMM (Storm Water Management Model) modeling from 2017 to 2020 for the Heungeop reservoir located in Wonju, Gangwon-do. SWMM modeling was performed by weather data and observation data, water of supply and drainage were estimated as the result of SWMM model analysis. The applicability of the SWMM model was verified using RMSE and R-square values. The result of analysis from 2017 to 2020, the average annual quick return flow rate was 53.1%. Based on these results, the analysis of water circulation characteristics can perform, it can be provided as basic data for integrated water management.

Water quality prediction of inflow of the Yongdam Dam basin and its reservoir using SWAT and CE-QUAL-W2 models in series to climate change scenarios (SWAT 및 CE-QUAL-W2 모델을 연계 활용한 기후변화 시나리오에 따른 용담댐 유입수 및 호내 수질 변화 예측)

  • Park, Jongtae;Jang, Yujin;Seo, Dongil
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.50 no.10
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    • pp.703-714
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    • 2017
  • This paper analyzes the impact of two climate change scenarios on flow rate and water quality of the Yongdam Dam and its basin using CE-QUAL-W2 and SWAT, respectively. Under RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios by IPCC, simulations were performed for 2016~2095, and the results were rearranged into three separate periods; 2016~2035, 2036~2065 and 2066~2095. Also, the result of each year was divided as dry season (May~Oct) and wet season (Nov~Apr) to account for rainfall effect. For total simulation period, arithmetic average of flow rate and TSS (Total Suspended Solid) and TP (Total Phosphorus) were greater for RCP 4.5 than those of RCP 8.5, whereas TN (Total Nitrogen) showed contrary results. However, when averaged within three periods and rainfall conditions the tendencies were different from each other. As the scenarios went on, the number of rainfall days has decreased and the rainfall intensities have increased. These resulted in waste load discharge from the basin being decreased during the dry period and it being increased in the wet period. The results of SWAT model were used as boundary conditions of CE-QUAL-W2 model to predict water level and water quality changes in the Yongdam Dam. TSS and TP tend to increase during summer periods when rainfalls are higher, while TN shows the opposite pattern due to its weak absorption to particulate materials. Therefore, the climate change impact must be carefully analyzed when temporal and spatial conditions of study area are considered, and water quantity and water quality management alternatives must be case specific.