• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.59 no.3
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• pp.63-70
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• 2017

The purpose of this study was to calibrate the hydrologic parameters of SWAT model and analyze the daily runoff for the study watershed using SWAT-CUP. The Hardware watershed is located in Virginia, USA. The watershed area is $356.15km^2$, and the land use accounts for 73.4 % of forest and 23.2 % of pasture. Input data for the SWAT model were obtained from the digital elevation map, landuse map, soil map and others. Water flow data from 1990 to 1994 was used for calibration and from 1997 to 2005 was for validation. The SUFI-2 module of the SWAT-CUP program was used to calibrate the hydrologic parameters. The parameters were calibrated for the highly sensitive parameters presented in previous studies. The P-factor, R-factor, $R^2$, Nash-Sutcliffe efficiency (NS), and average flow were used for the goodness-of-fit measures. The applicability of the model was evaluated by sequentially increasing the number of applied parameters from 4 to 11. In this study, 10-parameter set was accepted for calibration in consideration of goodness-of-fit measures. For the calibration period, P-factor was 0.85, R-factor was 1.76, $R^2$ was 0.51 and NS was 0.49. The model was validated using the adjusted ranges of selected parameters. For the validation period, P-factor was 0.78, R-factor was 1.60, $R^2$ was 0.60 and NS was 0.57.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.60 no.1
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• pp.47-57
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• 2018

This study implemented the rainfall-runoff analysis of the Mekong River basin using the SWAT (Soil and Water Assessment Tool). The runoff analysis was simulated for 2000~2007, and 11 parameters were calibrated using the SUFI-2 (Sequential Uncertainty Fitting-version 2) algorithm of SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program). As a result of analyzing optimal parameters and sensitivity analysis for 6 cases, the parameter ALPHA_BF was found to be the most sensitive. The reproducibility of the rainfall-runoff results decreased with increasing number of stations used for parameter calibration. The rainfall-runoff simulation results of Case 6 showed that the RMSE of Nong Khai and Kratie stations were 0.97 and 0.9, respectively, and the runoff patterns were relatively accurately simulated. The runoff patterns of Mukdahan and Khong Chaim stations were underestimated during the flood season from 2004 to 2005 but it was acceptable in terms of the overall runoff pattern. These results suggest that the combination of SWAT and SWAT-CUP models is applicable to very large watersheds such as the Mekong for rainfall-runoff simulation, but further studies are needed to reduce the range of modeling uncertainty.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.175-175
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• 2015

기후변화로 인한 환경문제가 심각하게 대두되고 있는 상황에 하천으로 유입되는 토사에 대한 저감공법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 토사 유출양을 산정하기 위해서는 여러 수문모형을 사용하고 있으며 이에 따른 입력자료에 대한 정확성을 요구하고 있는 실정이다. 하지만 입력 자료 중 DEM의 규격에 따른 특별한 규제가 없어 정량화된 규격을 사용하지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 수문모형의 입력자료인 DEM의 셀 사이즈 크기 변화에 따른 토사유출 모의 결과의 변화를 확인하고자 한다. DEM의 셀 사이즈의 크기 변화에 따른 토사유출 모의를 위해 선정된 지역은 미국 위스콘신 주의 산악지형을 가지는 소유역 2곳과 평지지역을 가지는 소유역 2곳을 선정하여 연구를 진행했다. 토사유출량을 산정하기 위해 사용된 모형은 미국 농무성에서 개발되어 공급하고 있는 Arc SWAT을 사용하여 모의하였으며 사용된 DEM의 셀 사이즈는 10m, 30m, 50m, 100m의 규격으로 진행하였다. 모의된 결과를 대표적인 보정 및 검증 모형인 SWAT-CUP을 사용하여 보정 및 검증을 진행하였다. SWAT-CUP을 이용하여 추출해낸 Best parameter를 모든 조건에 동일하게 적용한 뒤 검정을 진행한 결과 DEM의 셀 사이즈 변화에 따른 토사 유출량에 많은 차이가 나타났으며 셀 사이즈크기가 작아질수록 좀 더 많은 양의 토사 유출량을 산정하는 것으로 확인하였다. 본 연구를 통해 DEM 셀 사이즈의 정량화의 필요성을 확인하였으며, 앞으로 진행될 토사 유출 관리를 위한 연구에 많은 도움을 줄 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.527-527
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• 2015

최근 지구온난화로 인한 기후변화는 우리 삶에 다양하게 영향을 미치고 있으며, 특히 강수 또는 기온의 비정상성으로 대표되는 기후변화에 따라 수문순환의 변화 역시 자명하게 여겨지고 있다. 기후변화에 따른 수문변화를 전망하기 위한 최우선은 수문상황을 명확하게 이해 진단하는 것이고, 그 다음은 현재기후에 대비하여 미래 변화를 전망하는 것이다. 우리나라는 관측의 역사가 짧기 때문에 수문상황의 이해, 진단과 전망을 위해서는 수문모형이 필수적이고, 모형의 관측 재생 능력은 매개변수의 최적화 문제와 직결되어 있다. 따라서 이 연구에서는 SWAT 모형과 매개변수 최적화를 위한 SWAT-CUP를 이용하여 현재기후에서의 수문량(유량 및 수질)을 추정하였고, 대표농도경로에 근거한 미래기후에서의 수문량을 전망하였다. 연구결과, 연 최대 일유량은 현재기후에 비하여 21세기 후반에 약 27%(RCP4.5), 50%(RCP8.5) 증가하겠고, 총질소와 총인 역시 미래로 갈수록 부하량이 증가하리라 전망되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.547-547
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• 2016

최근 지구온난화로 인한 기후변화는 우리 삶에 다양하게 영향을 미치고 있다. 강수 또는 기온의 비정상성으로 대표되는 기후변화에 따라 수문순환의 변화 역시 자명하게 받아들여지고 있다. 기후변화에 따른 위험요소를 전망하기 위한 최우선 사항은 수문상황을 명확하게 진단하는 것이고 그 다음은 현재기후를 대비 미래의 변화를 전망하는 것이다. 그러나 우리나라는 수문관측의 역사가 짧고 관측 자료의 불확실성으로 인하여 수문상황의 진단을 위해 수문모형의 모의에 의존하는 경우가 많다. 일반적으로 수문모형은 입력 자료와 지형자료를 구축하고 주요 매개변수를 선택하여, 매개변수를 변화시켜가며 관측에 가장 가까운 결과를 가져오는 상태를 구성한다. 이와 같은 과정은 수문모형의 매개변수 보정이라 불리우며, 사용자의 직관에 따른 시행착오법에 따른 수동보정 방법이 사용될 수도 있고 특정 목적함수를 채택하여 수학적 알고리즘에 의해 매개변수를 보정하는 자동보정 방법이 사용될 수도 있다. 그러나 미래 수문변화 전망은 특정 유역을 대상으로 장기간의 수문자료를 모의하는 것이므로 수동보정보다는 자동보정이 보다 신뢰성 있는 결과를 도출하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 청미천 유역의 기후변화로 인한 미래 수문상황의 변화를 모의함에 있어 강우 유출모형 중 하나인 SWAT 모형을 이용하였으며, 신뢰도 있는 매개변수의 추정을 위하여 SWAT-CUP을 이용하여 매개변수를 객관적으로 최적화하였다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.36
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• pp.9-16
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• 2016

In the face of increasing impact of climate change due to human activities, there has been an urgent need to resolve the problem in water resources planning management and environmental engineering. Therefore SWAT model was used to identify the impacts and change in hydrological cycle and environmental aspect. The most important step for the development of SWAT model is calibration procedure. Therefore, SWAT-CUP automatic calibration module was used to find some optimal parameters in SWAT model. After calibration in the cheongmicheon basin, SWAT model is used for the projected precipitation and temperature of RCP 4.5 and 8.5 climate change scenarios in AR5. The quantity and quality using SWAT model from 2014 to 2100 were identified. Finally, this study can provide the reasonable finding on impact by climate change.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.29 no.5
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• pp.681-690
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• 2013

Watershed models have been increasingly used to support an integrated management of land and water, non-point source pollutants, and implement total daily maximum load policy. However, these models demand a great amount of input data, process parameters, a proper calibration, and sometimes result in significant uncertainty in the simulation results. For this reason, uncertainty analysis is necessary to minimize the risk in the use of the models for an important decision making. The objectives of this study were to evaluate three different uncertainty analysis algorithms (SUFI-2: Sequential Uncertainty Fitting-Ver.2, GLUE: Generalized Likelihood Uncertainty Estimation, ParaSol: Parameter Solution) that used to analyze the sensitivity of the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) parameters and auto-calibration in a watershed, evaluate the uncertainties on the simulations of runoff and sediment load, and suggest alternatives to reduce the uncertainty. The results confirmed that the parameters which are most sensitive to runoff and sediment simulations were consistent in three algorithms although the order of importance is slightly different. In addition, there was no significant difference in the performance of auto-calibration results for runoff simulations. On the other hand, sediment calibration results showed less modeling efficiency compared to runoff simulations, which is probably due to the lack of measurement data. It is obvious that the parameter uncertainty in the sediment simulation is much grater than that in the runoff simulation. To decrease the uncertainty of SWAT simulations, it is recommended to estimate feasible ranges of model parameters, and obtain sufficient and reliable measurement data for the study site.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.356-356
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• 2018

기후변화는 자연적 요인보다는 인간의 활동으로부터 기인하는 것으로 알려진다. 지구 온난화의 영향으로 우리나라의 평균 기온은 상승하고 있으며, 강수량 또한 증가추세에 있다. 이러한 미래 기온의 상승과 강수량의 변화는 나아가 수문 순환에 영향을 미치며, 수자원의 효과적인 이용을 위하여 기후변화에 따른 수문 순환 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 국제 수문 프로그램의 대상 유역 중 하나로 장기간의 강우-유출 자료가 구축되어있는 청미천 유역을 대상으로, 기후변화에 따른 지표 유출량 변화를 살펴본다. 기후변화를 전망하기 위한 방법으로 인간 활동이 대기에 미치는 복사량으로 온실 가스 농도를 정의하는 시나리오인 대표농도경로(Reperentative Concentration Pathway, RCP)를 적용하였다. 기상청에서 제공되는 여러 RCP 시나리오 중 기후변화가 현재의 추세를 쫓아 상승 형태를 나타내는 RCP 8.5 시나리오와 저감 정책이 어느 정도 실현되어 형태가 안정된 RCP 4.5 시나리오 두 개를 선정하였다. 기후변화 시나리오는 근본적으로 불확실성을 포함하기 때문에, 특정 기후변화를 가정하기 보다는 특성이 대비되는 두 개 시나리오를 적용하여 기후변화의 발달 정도에 따른 유출량 변화를 살펴보고자 한다. 장기간의 수문 순환 특성을 모의하기 위하여 준 분포형 장기유출 모형인 Soil and Water Assessment Tool(SWAT)을 이용하며, SWAT에서 요구되는 방대한 양의 매개변수들은 매개변수의 최적값 산정 프로그램인 SWAT Calibration and Uncerntianty Programs (SWAT-CUP)을 통해 얻는다. 과거의 강우-유출 자료로부터 구축된 SWAT 모형에 기후변화 시나리오를 적용함으로써 기후변화 시나리오에 따른 지표유출량 변화를 살펴볼 수 있다. 구축된 SWAT 모형을 이용하여 모의를 한 결과, 두 개 시나리오 모두에서 청미천 유역의 지표유출량이 증가하는 것으로 나타났으며 RCP 4.5 시나리오보다 RCP 8.5 시나리오에서 더 많은 유출이 발생할 것으로 전망된다. 유출량의 증가와 함께 총 부유사량 또한 증가 추세에 있으며, RCP 8.5 시나리오에서 더 많은 유출이 계산된다. 이러한 유출량의 증가는 강수량, 기온, 일사량, 풍속, 습도와 같은 기후 특성의 변화가 고려된 결과로 판단된다. 기후변화에 따른 총 유사량의 증가는 범용토양 유실공식에서 강우 에너지의 증가로 인해 유출량과 동일한 양상을 띠는 것으로 판단된다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.2
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• pp.87-94
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• 2012

This study is to evaluate flood inundation and to recommend measures of damage reduction on sediment by concentrated torrential rainfall at Gonjiamcheon Watershed (183.4 $km^2$). Firstly, the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) was simulated streamflow and sediment at upstream. Then, we produced a map of floodplain boundary by using HEC-RAS (Hydrologic Engineering Centers River Analysis System) at downstream. The SWAT model was calibrated with 2 years (2008~2009) daily streamflow and validated for another years (2010~2011. 7. 31). The SWAT model was simulated with 3 years (2008~2010) by monthly water quality (Sediment) at Gonjiamcheon water quality station. The streamflow and sediment from SWAT model were input as boundary conditions to HEC-RAS. The results of HEC-RAS indicated that mapping of floodplain boundary was Jiwol and Jiwol 2 district. Additionally, inundation area and depth were assessed and applied BMPs scenario for managing the sediment yield.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.264-264
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• 2015

최근 기후변화는 우리 삶에 다양한 영향을 미치고 있으며, 이에 따른 수문순환 변화 역시 자명하게 받아들이고 있다. 이에 따라 수자원 취약성 평가 및 대책에 관한 연구는 다양하게 진행되고 있는 실정이다. 하지만 국내의 경우 전체 유역에 대한 수자원 취약성 평가 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 총 12 수계인 한강, 안성천, 금강, 삽교천, 영산강, 섬진강, 탐진강, 만경강, 동진강, 낙동강, 태화강, 형산강 유역에 대한 수자원 취약성 평가를 실시하였다. 평가 방법으로는 장기간에 걸친 다양한 토양의 특징, 토지이용, 관리상태의 변화에 따른 크고 복잡한 유역의 유출량을 추정하기 위해 개발된 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 수문 모형을 구축하였고, 유출 관련 매개변수 최적화 작업은 SWAT-CUP 모형을 이용하였다. 최적화된 매개변수의 적용을 통해 각 유역별 유출량을 산정하였다. 그 결과 2009년과 2011년은 한강, 낙동강, 금강, 영산강순 이였으며, 2010년은 낙동강, 한강, 금강, 영산강순 이였다. 면적별 유출량인 비유량(specific discharge)을 산정한 결과, 2009년에는 영산강, 낙동강, 금강, 한강순 이며, 2010년에는 영산강, 금강, 낙동강, 한강순 이였으며, 2011년에는 금강, 한강, 영산강, 낙동강 순을 보였다. 또한, 인구당 유출량 산정 결과 2009년에는 영산강, 금강, 낙동강, 한강순 이며, 2010년에는 영산강, 금강, 낙동강, 한강순 이며, 2011년에는 영산강, 금강, 낙동강, 한강순 이었다. 이를 바탕으로 국내 총 12 수계에 대한 수자원 취약성을 산정해보았다. 대응변수는 이수의 수요 및 공급적인 측면에서 구분하였으며, 사회/경제, 물 이용, 환경, SWAT으로 구성하였습니다. 수자원 취약성 평가를 위해 다기준의사결정기법(MCDM, Multi-Criteria Decision Making) 중 하나인 TOPSIS(Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution)기법을 사용하였다. 산정 결과 삽교천, 동진강, 형산강, 안성천, 섬진강, 만경강, 낙동강, 영산강, 태화강, 금강, 한강, 탐진강 순 이였다. 본 연구 결과는 향후 다중 공간에 구축한 고해상도 모형을 통해 국내 수문상황 진단 및 고해상도 미래 수문 시나리오 생산을 통한 수자원 관리에도 활용될 전망이며, 기후변화 취약성 평가를 위한 지표 개발에 이용될 예정이다.