• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.55 no.2
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• pp.47-57
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• 2013

This study is to assess the reduction of non-point source pollution loads for rice straw mulching of upland crop cultivation at a watershed scale. For Byulmi-cheon watershed (1.21 $km^2$) located in the upstream of Gyeongan-cheon, the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) and SWAT (Soil and Water Assesment Tool), physically based distributed hydrological models were applied. Before evaluation, the model was calibrated and validated using 9 rainfall events. The Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) for streamflow using the HSPF was 0.62~0.76 and the determination coefficient ($R^2$) for water quality (sediment, total nitrogen T-N, and total phosphorus T-P) were 0.72, 0.62, and 0.63 respectively. The NSE for streamflow using the SWAT were 0.43~0.81 and the $R^2$ for water quality (sediment, T-N, and T-P) were 0.54, 0.87, and 0.64 respectively. From the field experiment of 16 rainfall events, the rice straw cover condition reduced surface runoff average 10.0 % compared to normal surface condition. By handling infiltration capacity (INFILT) in HSPF model, the value of 16.0 mm/hr was found to reduce about 10.0 % reduction of surface runoff. For this condition, the reduction effect of sediment, T-N, and T-P loads were 87.2, 28.5, and 85.1 % respectively. By handling soil hydraulic conductivity (SOL_K) in SWAT model, the value of 111.2 mm/hr was found to reduce about 10.0 point reduction of surface runoff. For this condition, the reduction effect of sediment, T-N, and T-P loads were 80.0, 83.2, and 78.7 % respectively. The rice straw surface covering was effective for removing surface runoff dependent loads such as sediment and T-P.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1178-1182
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• 2008

본 연구에서는 SWAT 모형의 국내 적용을 위해 농촌용수지구의 수문관측자료를 이용하여 입력자료를 구축하고, 기존 유출량 산정모형과 산정결과를 비교하였다. 모형을 적용을 위한 대상지구는 경기 평택, 용인에 위치한 이동저수지를 포함하는 용남용수구역을 선정하였다. 본 대상지구는 2001년 이후 농업지역의 수문관측을 위해 계측망을 설치하고 운영하고 있는 지구로써 저수위, 하천수위, 강수량 등의 관측을 실시하고 있다. 모형의 입력자료는 기존의 GIS 자료와 대상지구에서 관측된 강수량 자료를 이용하여 구축하였고 증발산량 산정에 필요한 다른 기상자료는 인근 수원측후소의 자료를 수집하고 있다. 모형을 통해 산정된 유출량은 덕성교, 재인교, 묵방교, 미산교의 네 지점에서 측정한 유량자료를 이용하여 비교하였다. 농업지역에서 저수지 운영 및 공급량 산정을 위해 많이 쓰이는 HOMWRS 모형과 비교한 결과 평균유출량이 덕성교 지점의 경우 1,651천$m^3$, 묵방교는 619천$m^3$이며 HOMWRS의 경우 덕성교 3,155천$m^3$, 묵방교 885천$m^3$로 각각 산정되었고, 이 지점의 실측 유출량은 덕성교 3,500천$m^3$, 묵방교 1,610천$m^3$로 실측값의 47%, 38%로 각각 산정되어 총유출량은 큰 차이를 보이고 있다. SWAT 모형으로 일별 장기유출량을 추정한 결과 저수지가 설치되어 있지 않은 미산교, 묵방교에서의 일별, 월별 장기유출량은 실측치와 매우 가까운 값을 보였다. 그러나 상류지점에 저수지가 설치되어 있어 저수지의 영향을 받고 있는 덕성교와 재인교에서의 장기유출량은 관측값과 유사한 경향을 보이고 있으나 실측값과는 차이를 보이고 있었다. 이는 저수지 및 관개수량의 환원수량 등을 고려하지 않은 채 유출량을 산정한 결과로 SWAT 모형의 관개지구에 적용을 위해서는 저수지의 영향, 환원수량 및 관개용수 공급에 대한 고려가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.191-191
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• 2011

우리나라의 수질 관리는 점오염원 관리에 집중되어 왔다. 수계의 수질이 크게 향상되지 않는 이유는 점오염원의 관리가 엄격히 수행되고 있는 가운데 비점오염원의 영향이 큰 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 수문수질 모의가 가능한 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여, 비점오염원 저감을 위한 BMP (Best Management Practice) 시나리오를 작성하여 비점오염 부하량의 저감효과를 모의하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위해 충주댐 유역 ($6,585.1km^2$)을 대상으로 민감도 분석을 통해 최적의 유출 및 유사관련 매개 변수를 선정하였으며, 1998년 부터 2003년까지의 기간 동안 일별 유출, 월별 수질자료에 대한 보정 및 검증을 실시하였다. 전체 17개 소유역에 대한 검보정에 의해 산정된 수질자료인 TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorus) 그리고 sediment의 부하량을 파악하여 소유역별 TN, TP, Sediment 오염부하특성을 파악하였고, 이에 대하여 선정한 7개의 BMP 시나리오를 소유역의 오염 특성에 맞게 적용하였다. 선정한 BMP 시나리오로는 Streambank stabilization, Porous gully plugs, Recharge structures, Conservation tillage, Terrace, Contour farming 그리고 Manure incorporation이 있고 각 시나리오는 흐름에서의 침전물 감소, 단기간의 토양침식 저감, 지하수양의 증가, 경작지의 침식감소, 지표유출 저하, 흐름에서의 영양물질 감소를 목적으로 최적의 매개변수를 설정하였다. 이상의 결과를 종합적으로 고찰해 볼 때 SWAT 모형은 실측자료를 바탕으로 비점오염에 의한 하천수질 모의가 가능하며, 이 결과를 가지고 BMP시나리오를 적용하여 비점오염 저감에 따른 하천수질 개선을 기대할 수 있다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.12
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• pp.1209-1217
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• 2008

For efficient turbid water management a SWAT model was established for the Imha-Andong watershed where serious turbid water problems have frequently occurred. To evaluate soil loss combined with rainfall runoff process, the analysis focused on comparing the daily runoff discharge and concentration of suspended sediment (SS) using measured data sets. The results of annual SS load analysis for each sub-basin using the calibrated model showed that in the entire target watershed the soil loss ranged from 0.7 to 5.9 tons/ha in year 2005 and from 3.0 to 34.0 tons/ha in year 2003 when the typhoon 'Maemi' severly affected the area. In the future, it is suggest to increase model simulation accuracies supported by a long-term and extensive monitoring to enhance basin-wide suspended sediment estimation and management.

• KCID journal
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• v.14 no.1
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• pp.50-56
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• 2007

In this study, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to assess spatiotemporal effects on watershed runoff and sediment characteristics due to land uses changes from 1999 to 2002 at the small watershed, located in Chuncheon-si, Gangwon province. The annual average flow rate of Scenario I (long-term simulation using land use of 1990), II (long-term simulation using land use of 1996), III(long-term simulation using land use of 200) and IV(simulation using land use of 1990, 1995, and 2000) in long-term simulation) using the SWAT model were 29,997,043 m3, 29,992,628 m3, 29,811,191 m3 and 29,931,238 m3, respectively. It was shown that there was no significant changes in estimated flow rate because no significant changes in land uses between 1990 and 2000 were observed. The annual average sediment loads of Scenarios I, II, III and IV for 15 year period were 36,643 kg/ha, 45,340 kg/ha , 27,195 kg/ha and 35,545 kg/ha, respectively. The estimated annual sediment loads from Scenarios I, II, and III, were different from that from the scenario IV, considering spatio-temporal changes in land use and meterological changes over the years, by 10%, 127%, and temporal changes in land use and meterological changes over the years, by 10%, 127%, and 77%. This can be explained in land use changes in high soil erosion potential areas, such as upland areas, within the study watershed. The comparison indicates that changes in land uses upland areas, within the study watershed. The comparison indicates that changes in land uses can affect on sediment yields by more than 10%, which could exceed the safety factor of 10% in Total Maximum Daily Loads (TMDLs). It is, therefore, recommended that not only the temporal analysis with the weather input data but also spatial one with different land uses need to be considered in long-term hydrology and sediment simulating using the SWAT model

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.43-43
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• 2018

수생태계는 다른 여러 생태계 중에서 가장 위험에 처해있으며, 기후변화로 인한 수온, 수문 수질의 변화는 수생태계와 담수 생물다양성에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 생물 생태학적으로 변화하는 세계적인 물 관리 패러다임에 따라 한강유역에서의 미래 수생태계 평가를 수행하였다. 본 연구의 목적은 수생태 건강성 관측자료와 수질자료, SWAT 모형을 이용하여 미래 기후변화에 따른 한강유역의 수생태를 평가하는 것이다. 본 연구에서 선정한 수생태계 건강성 조사자료로 국립환경과학원에서 8년간(2008년~2015년) 봄과 가을 2차례에 걸쳐 모니터링 한 부착돌말류(TDI), 저서형 대형무척추동물(BMI), 어류(FAI)에 대한 수생태 등급자료 및 해당 지점에 대한 수온 및 수질자료를 이용하였다. 수집한 결과를 DB(T-N, $NH_4N$, $NO_3N$, T-P, PO4P)에 대한 수생태 등급의 상관성을 분석하고 수온 수질인자에 따른 수생태 등급을 나타내어 미래 기후변화에 따른 수생태 건강성 평가 및 예측을 실시하고자 하였다. Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형은 유역의 신뢰성 있는 유역 수문, 수질 모의 및 기후변화 영향평가를 위하여 활용되었다. SWAT 모형을 이용하여 한강유역의 다목적댐(3개), 발전용댐(1개), 다기능보(3개) 운영을 고려하였고, 237개의 표준유역으로 분할한 뒤 수문 및 수질 모의를 수행하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 댐 및 보의 유입량, 증발산량, 토양수분, 지하수위, SS, T-N, T-P에 대하여 보정(2005~2009) 및 검증(2010~2015)을 수행하였다. 기후변화에 따른 수문, 수질 및 수생태 평가를 위해 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 수생태를 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.41-41
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• 2020

국토해양부의 수자원장기종합계획보고서(2011)에 따르면 영산강 유역(3,371.4 ㎢)의 경우, 연평균 이용 가능한 수자원 총량이 우리나라의 3.9%으로 약 30억㎥이 나타나고 있다. 이는 우리나라 내륙 5대 권역별 중 가장 적은 수자원을 보유하고 있으며, 섬진강 유역(4,896.5 ㎢)으로부터 용수를 공급받고 있다. 이러한 물 부족은 이상가뭄의 발생 시 제한급수와 수질오염의 원인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 유역 수문 모형인 SWAT과 유역간 물공급 및 분배 모형인 MODSIM을 이용하여 섬진강 유역(4,896.5 ㎢)의 도수에 따른 영산강 유역(3,371.4 ㎢)의 물 공급 능력 평가를 수행하였다. 먼저 하천유역 네트워크 물수지 모형인 MODSIM 모형은 농업용 수리시설을 고려하여 영산강 유역 8개의 중권역으로 구분하였으며, 모형의 유역별 유입량(공급량) 자료는 SWAT 모형의 소유역별 유출 결과를 사용하였다. SWAT 모형의 검·보정은 13년(2005~2017) 동안의 유역 내 1개 수위관측소(마륵 관측소)와 5년 5개월(2012년 8월~2017년 12월) 동안의 2개 보지점(승촌보, 죽산보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 마륵 수위관측소 유출량 검·보정 결과 Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE)와 결정계수(Coefficient of determination, R²)는 0.69, 0.79이며, 2개의 보에서는 NSE 및 R²는 0.68~0.70, 0.75~0.83으로 검·보정되었다. 이후 MODSIM 모형을 이용하여 37개년(1981~2017) 동안의 물수지 분석을 수행하였으며, 최종적으로 가뭄에 취약한 지역을 파악하고 용수별(생·공·농업용수) 공급량 및 부족량을 정량적으로 검토하는 연구가 될 것으로 판단된다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.28 no.2
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• pp.31-44
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• 2021

Due to recent climate change, continuous soil loss is occurring in the mountainous watershed. The development of geographic information systems allows the spatial simulation of soil loss through hydrological models, but more researches applied to the mountain watershed areas in Korea are needed. In this study, prior to simulating the soil loss characteristics of the mountainous watershed, the field monitoring and the SWAT and GeoWEPP models were used to simulate and analyze the rainfall and runoff characteristics in the mountainous watershed area of Jirisan National Park. As a result of monitoring, runoff showed a characteristic of a rapid response as rainfall increased and decreased. In the simulation runoff results of calibrated SWAT models, R², RMSE and NSE was 0.95, 0.03, and 0.95, respectively. The runoff simulation results of the GeoWEPP model were evaluated as 0.89, 0.30, and 0.83 for R², RMSE, and NSE, respectively. These results, therefore, imply that the runoff simulated through SWAT and GeoWEPP models can be used to simulate soil loss. However, the results of the two models differ from the parameters and base flow of actual main channel, and further consideration is required to increase the model's accuracy.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.1
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• pp.57-70
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• 2020

This study is to establish the situation of inter-basin transfer from Seomjin river basin to Yeongsan river basin using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Firstly, the SWAT modeling was conducted for each river basin. After, the inter-basin transfer was established using SWAT reservoir operating parameters WURESN (Water Use Reservoir Withdrawn) and inlet function from Juam dam of Seomjin river basin to Gwangju stream of Yeongsan river basin respectively. Each river basin was calibrated and validated using 13 years (2005~2017) data of Seomjin- Juam dam reservoir storage (JAD), release, transfer and Yeongsan-Mareuk (MR) stream gauge station. The results of root mean square error RMSE, Nash-Sutcliffe efficiency NSE, and determination coefficient R² of JAD were 2.22 mm/day, 0.62 and 0.86 respectively. The RMSE, NSE, and R² of MR were 1.38 mm/day, 0.69 and 0.84 respectively. To evaluate the downstream effects by the transferred water, the water levels of 2 multi-function weirs (SCW, JSW) in Yeongsan river basin and the Gokseong (GS) and Gurye (GR) stream gauge stations in Seomjin river basin were also calibrated. The RMSE, NSE, and R² of SCW, JSW, GS and GR were 1.49~2.49 mm/day, 0.45~0.76, 0.81~0.90 respectively.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.26 no.6
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• pp.910-918
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• 2010

In recent years, riparian buffer system has been known as one of the effective best management practices. However, establishment of riparian buffer system in aspect of plant species and its position in the riparian buffer zone has not been investigated due to lack of efficient evaluation method for the analysis of water quality improvement with established riparian buffer system. To solve this problem, the SWAT-REMM prototype was developed by the researchers in Canada. But, SWAT-REMM model can not consider the $NO_3-N$ load into riparian buffer system through subsurface flow. Thus to solved this problem, Fortran code of SWAT-REMM model was modified. This modified SWAT-REMM system was applied to the Bonggok watershed. Three riparian buffer scenarios, 15 m, 10 m, 5 m width for tree and grass, were made to evaluate the effects of riparian buffer system on water quality improvement. Reduction efficiency of T-N by riparian buffer system of 15 m wide was the greatest (6 ~ 37%, depending on subwatershed characteristics) among 3 scenarios. It indicates that the reduction efficiency of T-N load has increasing-tendency, as buffer width increasing. The results obtained from the analysis showed that wide buffer zones are found to be more effective in reducing non-point pollutant than narrow buffer zones in the riparian buffer zone system. Hence, the SWAT-REMM model could be efficiently used for evaluation and design the most effective riparian buffer systems to reduce pollutant loads to the watershed although many limitations still exist in SWAT-REMM model.