• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.2
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• pp.529-536
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• 2013

The semi-distributed rainfall runoff model of SWAT is applied to the Seom-river experimental watershed. The simulations of various antecedent periods before the targeted simulation periods of 2002 to 2009 are not necessary despite of the slight appearance of corresponding changes in simulated total runoff. The simulated results of total runoff by using various numbers of soil layer maps have little differentiated nevertheless the slight changes in simulated results have been appeared. The 7 parameters of CANMX, $CN_2$, ESCO, GW_REVAP, SOL_ALB, SOL_AWC, and SOL_K greatly govern the rainfall runoff are confirmed and their sensitivity analyses have been carried out. The optimal parameters used in SWAT are derived by SUFI-2 of SWAT-CUP. The NS and $R^2$ are 0.99 and 0.98, respectively which is shown the good agreement between the observed and the simulated results. The uncertainty factors of P-factor and R-factor are 0.85 and 0.06, respectively which is also shown the high efficiency of the model. The high applicability is also shown with improving the RMSE in SWAT model simulation using the parameters estimated by SUFI-2 of SWAT-CUP.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.27 no.1
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• pp.61-72
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• 2011

In order to assess hydrologic and nonpoint source pollutant behaviors in a watershed with Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model, the accuracy evaluation of SWAT model should be conducted prior to the application of it to a watershed. When calibrating and validating hydrological components of SWAT model, the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (EI) has been widely used. However, the EI value has been known as it is affected sensitively by big numbers among the range of numbers. In this study, a Web-based flow clustering EI estimation system using K-means clustering algorithm was developed and used for SWAT hydrology evaluation. Even though the EI of total streamflow was high, the EI values of hydrologic components (i.e., direct runoff and baseflow) were not high. Also when the EI values of flow group I and II (i.e., low and high value group) clustered from direct runoff and baseflow were computed, respectively, the EI values of them were much lower with negative EI values for some flow group comparison. The SWAT auto-calibration tool estimated values also showed negative EI values for most flow group I and II of direct runoff and baseflow although EI value of total streamflow was high. The result obtained in this study indicates that the SWAT hydrology component should be calibrated until all four positive EI values for each flow group of direct runoff and baseflow are obtained for better accuracy both in direct runoff and baseflow.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.25 no.3
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• pp.351-362
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• 2009

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model, semi-distributed model, first divides the watershed into multiple subwatersheds, and then extracts the basic computation element, called the Hydrologic Response Unit (HRU). In the process of HRU generation, the spatial information of land use and soil maps within each subwatershed is lost. The SWAT model estimates the HRU topographic data based on the average slope of each subwatershed, and then use this topographic datum for all HRUs within the subwatershed. To improve the SWAT capabilities for various watershed scenarios, the Spatially Distributed-HRU (SD-HRU) pre-processor module was developed in this study to simulate site-specific topographic data. The SD-HRU was applied to the Hae-an watershed, where field slope lengths and slopes are measured for all agricultural fields. The analysis revealed that the SD-HRU pre-processor module needs to be applied in SWAT sediment simulation for accurate analysis of soil erosion and sediment behaviors. If the SD-HRU pre-processor module is not applied in SWAT runs, the other SWAT factors may be over or under estimated, resulting in errors in physical and empirical computation modules although the SWAT estimated flow and sediment values match the measured data reasonably well.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.6
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• pp.499-507
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• 2004

In this study, the fully coupled SWAT-MODFLOW model is developed by using the type of embedment MODFLOW in SWAT. Since SWAT model has semi distributed features, its groundwater component can't consider distributed parameters such as hydraulic conductivity, storage coefficient and spatially variable natures such as distribution of groundwater heads and pumping rate and so forth. The main purpose of this study is to overcome these limitations. This linkage is completed considering the interaction between stream network and aquifer to reflect boundary flow. To correspond HRU in SWAT to grid in MODFLOW, HRU-GRID conversion tool using DEM is newly suggested. As groundwater recharge of MODFLOW can be estimated accurately by SWAT model, the reliability of groundwater discharge and total runoff of watershed could be greatly enhanced.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.470-470
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• 2015

본 연구의 목적은 위성영상 기반의 SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land) 모형과 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 수문모형을 용담댐 유역($922.3km^2$)에 적용하여 증발산량을 산정하고 모형 간 공간 증발산량의 비교를 통해 각 모형의 적용성을 평가하는데 있다. 이를 위해 SEBAL모형의 입력자료로 Terra MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectrometer) Product 중 Normalized Distribution Vegetation Index(NDVI), Albedo 영상을 2012년부터 2013년까지 월단위로 구축하고, 일단위의 Land Surface Temperature(LST) 영상을 구축하였다. 지형자료로는 Digital Elevation Model(DEM)과 Land use를 구축하였으며 SEBAL 모형의 구동을 위한 위성영상 및 지형자료는 500 m의 공간해상도로 재구축하였다. SWAT 모형의 모의를 위해 기상 및 유량 자료를 2000년부터 2013년까지 일단위로 구축하였고, DEM, Land use, 토양도의 지형자료를 30 m의 공간해상도로 구축하였다. SWAT 모형의 유출 검보정 후 수위관측소 지점에서 평균 $R^2$를 산정한 결과 도치(0.80), 동향(0.72), 석정(0.64), 주천(0.80), 천천(0.80), 용담댐(0.72)로 높은 상관성을 나타냈으며, 유출 검보정 후 SWAT 모형의 증발산량 모의 결과를 바탕으로 SEBAL 모형과의 공간 증발산량을 비교하였다. 두 모형의 증발산량은 SEBAL 모형의 경우 지형에 따라 SWAT 모형은 토양 특성에 따라 분포하는 경향이 다르게 나타났다. SEBAL 모형은 주로 저지대에서 증발산량이 높게 산정되며 고지대로 갈수록 감소하여 증발산량이 지형의 고저차에 따라 분포하는 모습을 보였다. SWAT 모형은 토양 특성에 따라 증발산량이 분포하며 유역 내에서 뚜렷한 차이를 나타내지는 않았다. 월별 총 증발산량은 SWAT 모형의 경우 7~8월에 약 90 mm/mon로 가장 높게 나타나고 1~2월은 0 mm/mon로 계절별 변화폭이 컸으나, SEBAL 모형의 경우 5~6월에 증발산량이 약 60 mm/mon로 가장 높게 나타났고 계절별 변화 폭이 SWAT 모형에 비해 적은 모습을 보였다. 이는 위성영상을 기반으로 하는 SEBAL 모형의 특성상 장마 기간에 해당하는 7~8월은 구름으로 인해 일사량이 적게 계산되고, 그 결과 5~6월에 비해 증발산량이 작게 산정되는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.417-417
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• 2021

복합 토지이용 유역의 수문 모형에서 중요한 것은 큰 강우량이 발생하는 시점에서의 유출량과 유사량이다. SWAT 모형도 이와 같은 부분이 중요한 요소로 작용하는데 이는 모형의 평가가 실측값에 대한 예측값의 결정계수(Coefficient of determination, r²) 또는 Nash-Sutcliffe efficiency(NSE)와 같이 큰 값의 영향이 큰 지수들로 모형의 적합성을 평가하기 때문이다. 수질오염총량제와 같이 유역에서 발생하는 총량을 평가할 때는 강우로 인해 발생하는 유출과 수질뿐만 아니라 평시에 유출에 대한 수질도 중요한 부분이 될 수 있으나 모형의 평가에서 반영되기 어려우므로 실측값과 매우 다른 경향을 나타내는 경우가 많다. SWAT 모형에서는 하천 유사량에 사용되는 계수가 모든 상황에 일괄적으로 적용되기 때문에 과대 평가되는 경향이 있다. 본 연구에서는 SWAT 모형의 비강우시 하천 유사량 모의에 대한 부분이 강우시 하천 유사량에 미치는 영향을 분석하였다. SWAT 모형에서 하천 유출량과 관련된 계수를 확정하고, 하천 유사량과 보정에 사용되는 변수 중에서 prf 계수를 평시와 강우시 다른 계수 적용하여 하천 유사량 변화에 대한 SWAT 모형의 반응을 확인하였다. 지표면 유출과 관련된 변수는 변화하지 않으므로 하천에 유입되는 유사량은 항상 같다고 가정하면, 특정 강우 조건에서의 하천 유사량은 변화하지 않아야 하지만 SWAT 모형에서는 평시 유사량에 따라 달라지는 경향이 나타났다. 이는 평시 prf 계수가 낮아질 때 하천을 통해 유역 밖으로 배출되는 유사량이 감소하였기 때문에 특정 강우 조건에서 유사량이 달라진 것으로 해석될 수 있다. 또한 현재 SWAT 모형은 지표면 유출로 유입되는 유사량 일부가 퇴적되기 때문에 평시에 실제보다 높은 농도로 예측되는 경향도 나타났다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 지표면 유출로 발생하는 유사의 하천 퇴적량을 최소화하고, prf 계수를 강우반응에 대해 변동성을 부여하는 등 비강우시에도 실측과 비슷한 수준의 유사량이 모의 될 수 있도록 SWAT 모형을 개선하고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.389-389
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• 2021

불투수면의 증가는 유량변화 및 지하수위와 기저유출의 감소로 이어질 수 있으며 기저유량의 감소는 건기 시 하천의 유량공급까지 영향을 줄 수 있다. 이런 이유로 기저유량에 대한 정확한 분석 및 검증은 반드시 필요하지만 지표수-지하수를 고려한 통합적 해석의 어려움과 기저유출 분석에 대한 불확실성 및 기술적 한계로 분석이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 SWAT 해석을 통해 획득한 모의유량과 관측유량을 비교하여 R²값을 계산하였으며 SWAT-CUP을 이용하여 검보정을 실시한 후 기저유출량을 정량적으로 산정하고 비교하였다. 연구지역 모의기간은 실측 유량자료가 있는 4개년을 대상으로 모의 하였으며 SWAT-CUP을 이용한 검보정 시 모의 횟수는 연구자에 따라 다양한 기준을 제시하고 있지만 모의 시간 대비 최대 효율인 1,000회 수행하였다. 또한 관측유량에 대하여 SPE(Swat Parameter Estimator) 알고리즘으로 모의유량을 최적화하였다. 실측유량과 모의유량을 비교한 결과 SWAT 분석에 의한 R²값보다 SWAT-CUP을 이용하여 검보정을 수행한 R²값이 높게 나타나 검보정 효과를 확인하였다. 또한 검보정 전후에 대한 기저유량을 비교하기 위하여 SWAT Output Data를 이용하여 유역에 대한 지표수유출, 중간유출, 지하수유출 등을 추출하였다. 추출한 단위면적당 데이터를 단위환산을 통해 유출량으로 산정하였으며 검보전 전과 데이터를 비교하였다. 지표수-지하수를 고려한 통합적 해석의 어려움과 실측치의 부족, 분석에 대한 불확실성 등으로 기저유량에 대한 해석은 어렵지만 SWAT-CUP을 이용하여 검보정 및 불확실성 개선이 수행되면 좀더 정확한 유량을 계산할 수 있으며 이는 향후 연구지역 지표수-지하수 연계해석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.628-632
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• 2005

본 연구에서는 장기유출모형인 SWAT 모형의 대유역에 대한 적용성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 국내 대표적 대유역인 소양강댐 유역을 선정하여 연구를 수행하였다. SWAT 모형의 기본입력자료인 수문기상 자료와 GIS 자료(DEM, 토지이용도/토지피복도, 토양도)의 국내 구축현황을 고려해 볼 때, 대유역에서의 적용성이 검증된다면 나아가 4대강 유역에 대한 SWAT 모형의 적용 또한 가능해지리라 판단되며, 국가 수자원 계획의 중요한 기초자료를 제공할 수 있을 것이다. 또한, SWAT 모형은 분포형 모형의 장점 중의 하나인 사용자가 원하는 지점에서의 수문성분을 모의할 수 있다. 이는 미계측 유역에 대한 수문성분을 평가할 수 있다는 것으로, 유역내 수위관측지점을 기준으로 관측유량과 모의유량을 비교$\cdot$검토하여 그 적절성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.819-823
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• 2006

본 연구는 SWAT-MODFLOW에 포함된 양수모듈 (MODFLOW의 well package와 SWAT의 결합)을 경안천 유역에 시험적으로 적용한 것이다. SWAT-MODFLOW 모형에서 SWAT 모형의 대수층과 MODFLOW 모형의 Well Package의 연계는 함양우물과 배출우물 모두 사용이 가능하며 이 중 얕은 대수층에서의 배출우물에 관한 적용을 수행하였다. 물이동의 목적지는 하천, 저수지일 수도 유역외일 수도 있는데 양수된 물이 유역 밖으로 소비되는 경우로 국한하였다. 이를 위해서 소유역내 MODFLOW의 셀에 배출정을 위치시키고 두 가지 경우의 양수량에 대해 지하수위 변화와 물수지 변화를 살펴보았다. 양수 후 일정기간이 지난 시점에서 양수정 영향권내 유역 단면(남-북방향)에서의 지하수위 변화를 살펴본 바 개선된 양수모듈은 유역내 물이동을 효과적으로 묘사하고 있으며 지하수 유출량의 감소분은 하천으로 옮겨져 지표수 증가분으로 계산되고 있음을 물수지 변화를 통해 확인할 수 있었다.

• Water Engineering Research
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• v.5 no.3
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• pp.133-146
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• 2004

Soil and water assessment tool (SWAT) was simulated based on the default parameters and a priori soil parameter estimation method in Bocheong watershed of Korea. The performance of the model was tested against the measured daily runoff data for 5 years between 1993 and 1997. The sensitivity analysis of SWAT model parameters was conducted to identify the most sensitive model parameters affecting the model output. The results of SWAT simulation indicate that the overall performance of SWAT in calculating daily runoff is reasonably acceptable. However, there is a problem in estimating the low flow components of streamflow since the low flow components simulated by SWAT are significantly different from the measured low flow. The sensitivity analysis with SWAT points out that soil related parameters are the most sensitive parameters affecting surface and ground water balance components and groundwater flow related parameters exhibit negligible sensitivity.