• 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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• 2006.05a
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• pp.814-818
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• 2006

본 연구에서는 안양천 중상류 유역에 대해 SWAT 모형을 이용하여 현재(2000년)의 토지이용 및 지하수 취수량(2000년)을 토대로 유황곡선을 도출하고 개발이전의 토지이용(1975년)과 지하수 취수가 전혀 없는 이상적인 상태에서 유황곡선을 도출하여 비교분석하였다. 또한 기존의 갈수량과 항목별 필요유량을 비교하여 큰 값으로 하천유지유량을 설정한 것과 본 연구에서 수행한 유황들을 비교하였다. 그 결과 오전, 삼성, 삼막, 수암천의 경우 현재의 상태와 이상적인 상태의 갈수량이 전혀 변화하지 않음을 보였으며 삼성, 삼막천은 두 경우 모두 갈수량이 0임을 확인할 수 있었다. 이는 대상유역의 유역면적이 작은 지방2급 하천일 뿐만 아니라 경사가 급한 산간지역이 대부분을 이루어서 개발 전에도 기저유출이 많지 않았기 때문이다. 또한 하천유지유량을 항목별 필요유량으로 산정한 경우는 모든 유역에서 이상적인 상황의 저수량보다 큰 값을 보였다. 따라서 지방2급 하천과 같이 유역면적이 작거나 산지하천의 경우에도 일률적으로 갈수량이나 항목별 필요유량을 비교하여 큰 값으로 하천유지유량을 설정하기보다는 수문모의모형을 이용하여 대상유역에 대해 자연적인 상황에서의 갈수량 또는 저수량 등 다른 적절한 방안을 사용하는 것이 바람직하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.194-194
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• 2022

정확한 강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요하며 밀도높은 관측망(raingauge network)으로 부터 수집된 강우 자료는 강우-유출 해석의 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천(6개국: 중국, 라오스, 태국, 미얀마, 베트남, 캄보디아)은 기초 자료 수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 다양한 연구들이 수행된 바 있다. 이에 본 연구에서는 준 분포모형인 SWAT (Soil & Water Assessment Tool) 모형을 활용하여 격자형 위성 강수 자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 격자형 지점 강수 자료(APHRODITE, GPCC)의 메콩강 유역 강우-유출 모의에 대한 성능을 평가하였다. 유출량 산정을 위한 관측소로는 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Prek Kdam 관측소를 선정하였으며 지점강수량 정보가 비교적 충분한 2000-2007년을 대상으로 매개변수 보정(2000-2003) 및 유출모의 검증(2004-2007)을 수행하였다. 격자형 강우를 이용한 유출분석 결과, APHRODITE, GPCC 및 TRMM이 다른 격자형 강수 자료(GSMaP, PERSIANN-CDR)보다 우수한 성능을 보였다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.7-14
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• 2009

The purpose of this study is to identify how much the MODIS NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) can explain the forest soil moisture simulated from SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. For ChungjuDam watershed ($6,661.3\;km^2$) which covers 82.2% of forest, the SWAT model was calibrated for four years (2003-2006) at two locations of the watershed using daily streamflow data and was verified for three years (2000-2002) with average Nash and Sutcliffe model efficiencies of 0.69 and 0.75 respectively. For the period from March to June, the average spatial correlation between 16 days composite MODIS NDVI and the corresponding SWAT forest soil moisture was 0.90. The two variables averaged for each data set during that period showed an inverse relation with the average coefficient of determination of 0.55.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.6
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• pp.503-514
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• 2018

In recent, the hydrological regime of the Mekong river is changing drastically due to climate change and haphazard watershed development including dam construction. Information of hydrologic feature like streamflow of the Mekong river are required for water disaster prevention and sustainable water resources development in the river sharing countries. In this study, runoff simulations at the Kratie station of the lower Mekong river are performed using SWAT (Soil and Water Assessment Tool), a physics-based hydrologic model, and LSTM (Long Short-Term Memory), a data-driven deep learning algorithm. The SWAT model was set up based on globally-available database (topography: HydroSHED, landuse: GLCF-MODIS, soil: FAO-Soil map, rainfall: APHRODITE, etc) and then simulated daily discharge from 2003 to 2007. The LSTM was built using deep learning open-source library TensorFlow and the deep-layer neural networks of the LSTM were trained based merely on daily water level data of 10 upper stations of the Kratie during two periods: 2000~2002 and 2008~2014. Then, LSTM simulated daily discharge for 2003~2007 as in SWAT model. The simulation results show that Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) of each model were calculated at 0.9(SWAT) and 0.99(LSTM), respectively. In order to simply simulate hydrological time series of ungauged large watersheds, data-driven model like the LSTM method is more applicable than the physics-based hydrological model having complexity due to various database pressure because it is able to memorize the preceding time series sequences and reflect them to prediction.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.9
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• pp.803-812
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• 2018

The purpose of this study is to develop Particle Swarm Optimization (PSO) automatic calibration algorithm with multi-objective functions by Python, and to evaluate the applicability by applying the algorithm to the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) watershed modeling. The study area is the upstream watershed of Gongdo observation station of Anseongcheon watershed ($364.8km^2$) and the daily observed streamflow data from 2000 to 2015 were used. The PSO automatic algorithm calibrated SWAT streamflow by coefficient of determination ($R^2$), root mean square error (RMSE), Nash-Sutcliffe efficiency ($NSE_Q$), and especially including $NSE_{INQ}$ (Inverse Q) for lateral, base flow calibration. The results between automatic and manual calibration showed $R^2$ of 0.64 and 0.55, RMSE of 0.59 and 0.58, $NSE_Q$ of 0.78 and 0.75, and $NSE_{INQ}$ of 0.45 and 0.09, respectively. The PSO automatic calibration algorithm showed an improvement especially the streamflow recession phase and remedied the limitation of manual calibration by including new parameter (RCHRG_DP) and considering parameters range.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.8 s.169
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• pp.703-716
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• 2006

The flow duration curves in the present and the ideal hydrologic cycle were derived using SWAT model. The present situation is the landuse and the groundwater withdrawal in the year of 2000 and the ideal situation is the landuse of 1975 and no groundwater withdrawal. These results were compared with the previous instream flow requirements which are the larger flow between the average drought flow and environmental control flow. As a result, the present and ideal drought flows of Ojeoncheon, Hakuicheon, Samseongcheon, and Sammakcheon, were the same and the drought flows of Samseongcheon and Sammakcheon were even zero since the baseflow is very little due to the small and mountainous watersheds. The previous instream flow requirement for the riverine function is also larger than the low flow of the ideal hydrologic cycle. The present method to set the instream flow requirement is not proper for the small mountainous watershed since it can be usually overestimated and drive the artificial measures to secure the streamflow Therefore, another method should be developed such as the low flow and the average flow between the drought flow and the low flow of the ideal hydrologic cycle using the proper hydrologic simulation model such as SWAT which can consider the landuse.

• Journal of Environmental Science International
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• v.18 no.6
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• pp.609-619
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• 2009

SWAT-K model is a modified version of the original SWAT, and is known to more accurately estimate the streamflows and pollutant loadings in Korean watersheds. In this study, its hydrological components were compared with those of HSPF in order to analyse the differences in total runoff including evapotranspiration(ET), surface flow, lateral flow and groundwater flow from the Chungju Dam watershed during $2000{\sim}2006$. Averaged annual runoff with SWAT-K overestimated by 1%, and HSPF underestimated it by 3% than observed runoff. Determination coefficients($R^2$) for observed and simulated daily streamflows by both the models were relatively good(0.80 by SWAT-K and 0.82 by HSPF). Potential ET and actual ET by HSPF were lower in winter, but similar or higher than those by SWAT-K. And though there were some differences in lateral and groundwater flows by two models because of the differences in hydrological algorithms, the results were to be reasonable. From the results, it was suggested that we should utilize a proper model considering the characteristic of study area and purposes of the model application because the simulated results from same input data could be different with models used. Also we should develop a novel model appropriate to Korean watersheds by enhancing limitations of the existing models in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.126-126
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• 2012

기후변화는 전 세계적으로 다양한 영향을 미치고 있으며 특히, 홍수나 대설로 인한 수문변화에 영향을 준다. 본 연구는 준분포형 연속 모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 우리나라 3대 대설지역에 속하는 다목적댐인 충주댐유역(6642.0 m)의 기후변화에 따른 융설이 수문과 수질에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 먼저, 융설 모형의 매개변수인 적설분포면적감소곡선 (Snow Cover Depletion Curve; SCDC)을 구축하기 위하여 10년(2000-2010)동안의 Terra MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상자료와 6개 기상관측소(충주, 제천, 원주, 영월, 대관령, 태백)의 최심적설자료를 이용하여 연도별 SCDC을 구축하였다. 구축 결과, 눈이 50% 피복 일 때 snow volume은 연 평균 0.47로 분석되었다. 이를 SWAT 모형에 적용하여 수문과 수질에 대한 적용성 평가를 실시한 결과, 유출의 경우 NSE는 융설기간 동안 평균 0.8, 전체기간은 평균 0.6으로 나타났으며 수질(Sediment, T-N, T-P)의 경우 각각 평균 0.72, 0.70, 0.85을 나타내었다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 SRES(Special Report on Emission Scenarios) A1B, B1 기후변화시나리오의 HadCM3 모델의 결과 값을 이용하였으며 기간은 과거 30년 기후자료(1981-2010, baseline)를 바탕으로 2040s(2020-2059), 2080s(2060-2099)의 두 기간으로 나누어 각각 분석하였으며 기후변화 결과 값의 불확실성을 줄이고자 과거 자료와 GCM의 1981년에서 2000년까지의 값을 비교하여 온도와 강수량의 보정을 실시한 후 LARS-WG를 이용하여 온도와 강수량 자료를 구축하였다. SWAT 모형을 적용한 결과, 평균 1.92 증가한 것으로 나타났으며 유출은 융설기간(Nov-Apr)이 비융설기간(May-Oct)보다 10% 더 증가하였다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 통한 유출 및 환경부하량 전망을 목표로 하여 미래 기후변화를 고려한 융설이 다목적댐에서의 유출과 수질 (Sediment, Total Nitrogen, Total Phosphorus)에 미치는 영향을 평가해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.159-159
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• 2012

유역의 도시화는 지체시간, 첨두유량 및 총 유출량 등 홍수 유출특성 뿐만 아니라 개발행위에 따른 토사유출특성 변화를 초래하는 등 다양한 문제를 유발하고 있다. 또한 인구증가, 산업발달, 교통량 증가로 인한 화석연료의 소비증가로 대기 중의 이산화탄소의 농도가 급증하여 기후변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 지나친 도시화 진행을 억제하고 웰빙과 건강에 대한 관심 증대에 따라 저탄소 녹색사업의 일환으로 도시 녹지조성 계획이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시하천인 중랑천 ($288km^2$) 유역을 대상으로 도시화 진행에 따른 토지이용 변화가 강우-유출 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해, 중랑천 유역의 과거 (1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000) 토지 이용도로부터 각 항목별 면적변화 추이를 분석한 결과, 17.8%의 도시지역 면적 증가가 나타났다. 미래토지이용 예측을 위하여 CLUE-s (Conversion of Land Use change and its Effects) 모델을 이용하였다. 과거 토지이용 변화 특성을 분석하여 토지피복의 변화와 전이 특성값을 결정하였고, 이를 바탕으로 토지면적 시나리오, 변화 제한지역, 회귀식 결과와 토지이용 변화 특성에 따른 CLUE-s 모델을 이용하여 미래 토지이용변화 (2040, 2080) 모의를 실시하였다. 이러한 토지이용 변화에 따른 유출특성변화 모의를 위해, 물리적 기반의 준분포형 강우-유출 모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하였다. 모형의 적용성 평가를 위해, 매개변수 민감도 분석에 따른 도시유역 최적의 유출관련 매개변수를 선정하고 중랑교 지점의 일별 유출량자료(2000~2009)를 이용하여 보정 및 검증을 실시하였다. SWAT 모형의 검보정 후, 예측된 미래 토지이용도를 적용하여 과거와 현재, 미래 토지이용변화에 따른 유출특성변화를 비교분석하였다.