• 한국물환경학회지
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• 제36권5호
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• pp.373-384
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• 2020

Hydrological models are based on a combination of parameters that describe the hydrological characteristics and processes within a watershed. For this reason, the model performance and accuracy are highly dependent on the parameters. However, model uncertainties caused by parameters with stochastic characteristics need to be considered. As a follow-up to the study conducted by Choi et al (2020), who developed a relatively simple semi-distributed hydrological model, we propose a tool to estimate the posterior distribution of model parameters using the Metropolis-Hastings algorithm, a type of Markov-Chain Monte Carlo technique, and analyze the uncertainty of model parameters and simulated stream flow. In addition, the uncertainty caused by the parameters of each version is investigated using the lumped and semi-distributed versions of the applied model to the Hapcheon Dam watershed. The results suggest that the uncertainty of the semi-distributed model parameters was relatively higher than that of the lumped model parameters because the spatial variability of input data such as geomorphological and hydrometeorological parameters was inherent to the posterior distribution of the semi-distributed model parameters. Meanwhile, no significant difference existed between the two models in terms of uncertainty of the simulation outputs. The statistical goodness of fit of the simulated stream flows against the observed stream flows showed satisfactory reliability in both the semi-distributed and the lumped models, but the seasonality of the stream flow was reproduced relatively better by the distributed model.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권2호
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• pp.144-159
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• 2006

수문모형은 많은 물리적, 식생적, 기후적, 인위적 요소들의 결과로 기인하는 수문학적 특성을 나타내는 유역의 복잡한 시스템을 현실적으로 표현하는 도구로써 인식되어 왔다. 공간적으로 분포된 수문모형들은 1960년대 처음으로 개발되었으며, 수문학과 수자원관리 분야에서 원격탐사데이터와 지리정보시스템의 역할은 급속도록 증가하였다. 비록 원격탐사자료가 수문학분야에 실제 적용된 경우는 매우 적지만, 그 효용성은 크다고 할 수 있다. 수문 모델링과 모니터링분야에서 원격탐사자료를 이용함에 있어 가장 큰 장점 중의 하나는 시공간적인 정보를 지속적으로 생산할 수 있게 되었다는 점이다. 이와 같은 능력은 성공적인 모형의 분석과 예측, 검증을 위한 작업에 필수적이다. 본 연구는 준 분포형 수문학적 모형인 SLURP 모형을 경안천 유역을 대상으로 적용하였으며, MODIS 위성영상을 이용하여 제작한 엽면적지수(LAI), 정규식생지수(NDVI)를 수문모형의 입력자료로 활용하여 경안 수위표 지점에서 일 유출량 모의를 실시하였다. 또한, 각각의 원격탐사자료가 모의된 증발산량의 민감도에 어떤 영향을 미치는 가를 분석하였다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2003년도 학술발표논문집
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• pp.523-526
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• 2003

This study is to test the applicability of SLURP (Semi-distributed Land Use-based runoff Process) model that is a semi-distributed, continuous hydrologic model developed by Kite (1997). The Soyanggang-dam watershed ($2,694km^2$) was selected. The DEM, land-cover map, monthly NDVI from NOAA/AVHRR and daily meteorological data of 2001 were prepared. By using the parameter optimization technique, SCE-UA (Shuffled Complex Evolution-University of Arizona), the model was calibrated and the Nash-Sutcliffe efficiency was 0.73.

• 한국습지학회지
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• 제22권1호
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• pp.15-23
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• 2020

본 연구에서는 다중최적화기법을 이용하여 분포형 수문모형의 매개변수 보정 과정에서 분포형의 정도가 융설과 유량의 최적화에 어떠한 영향을 미치고 있는 가를 연구하였다. 분포형 수문모형으로는 HL-RDHM를 이용하였고, 분포형 정도에 따라 집중형, 준분포형, 완전분포형 등 3개의 모형을 구성하여 최적 매개변수를 산정하였다. 유역은 108개의 격자로 구성되며, 격자별로 융설과 관련하여 15개, 유출량 관련 13개의 매개변수를 다중최적화기법인 MOSCEM를 이용하여 최적화하였다. 최적 매개변수 산정을 위하여 2004-2005년의 기상학적 자료와 융설량과 유출량 관측자료가 이용되었고, 최적화된 매개변수를 2001-2004년의 자료를 이용하여 검증하였다. 다중최적화기법 적용 결과 집중형의 경우, 초기 값에 의한 결과로 부터 RMSE 값이 융설량은 평균 35%, 유출량은 약 42% 개선되었고, 준분포형과 완전분포형의 경우는 융설량은 평균 40%, 유출량은 약 43% 정도의 RSME 값이 향상되었다. 전반적으로 집중형보다는 분포형 모형이 최적화 과정에서 융설과 유출량 예측에 더 나은 성과를 보여주었지만, 준포형과 완전분포형의 경우 최적화 성과에서 큰 차이를 보이지 않았고, 유출보다는 융설에서 분포형 정도에 따른 모형의 민감도가 더 높은 것을 확인되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권2호
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• pp.131-144
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• 2019

Climate Change affects the hydrological cycle in agricultural watersheds through rising air temperature and changing rainfall patterns. Agricultural watersheds in Korea are characterized by extensive paddy fields and intensive water use, a resource that is under stress from the changing climate. This study analyzed the effects of climate change on river flows for Geum Cheon and Eun-San Choen watershed using STREAM, a semi-distributed watershed model. In order to evaluate the performance and improve the reliability of the model, calibration and validation of the model was done for one flow observation point and three reservoir water storage ratio points. Climate change scenarios were based on RCP data provided by the Korea Meteorological Administration (KMA) and bias corrections were done using the Quantile Mapping method to minimize the uncertainties in the results produced by the climate model to the local scale. Because of water mass-balance, evapotranspiration tended to increase steadily with an increase in air temperature, while the increase in RCP 8.5 scenario resulted in higher RCP 4.5 scenario. The increase in evapotranspiration led to a decrease in the river flow, particularly the decrease in the surface runoff. In the paddy agricultural watershed, irrigation water demand is expected to increase despite an increase in rainfall owing to the high evapotranspiration rates occasioned by climate change.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1087-1091
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• 2008

Evapotranspiration (ET) is an important factor while simulating daily streamflow in hydrological models. The LAI (Leaf Area Index) value reflecting the conditions of vegetation generally affects considerably in the estimation of ET, for example, when using FAO Penman Monteith equation. Recently in evaluating the vegetation condition as a fixed quantity, the remotely sensed LAIs from MODIS satellite data are avaliable, and the time series values of spatial LAI coupled with land use classes are utilized for ET evaluation. The 4 years (2001-2004) MODIS LAI data were prepared for the evaluation of continuous hydrological model, SLURP (Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes). The model was applied for simulating the dam inflow of Chungjudam watershed ($6661.58\;km^2$) located in the upstream of Han river basin of South Korea. From the model results, the FAO Penman Monteith ET was affected by the MODIS LAIs. Especially for the ET of deciduous forest, the Total ET was 33.9 % lager than coniferous forest for the 3.8 % lager of LAI. The watershed average LAI caused a 7.0 % decrease in average soil moisture of the watershed and 14.3 % decrease of ground water recharge.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권5호
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• pp.419-430
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• 2007

지표수와 지하수의 통합모델링은 지속가능한 수자원과 수질개선에 대한 점증하는 요구를 만족시키기 위해 점차 중요성을 더해가고 있다. 본 연구에서는 준분포형 유역유출모형인 SWAT과 완전분포형 지하수 모형인 MODFLOW의 통합모형을 무심천 유역에 작용하여 유역단위의 수문과정을 재생하였다. 모의결과 2001-2004년의 관측수문곡선과 모의유량수문곡선간의 적합이 잘 나타나는 한편 계산된 지하수위 분포와 관측지하수위와의 보정결과도 양호하게 나타났다. 통합모형은 서로 다른 기간의 강수평균이 하천유출, 침루, 함양, 지하수 유출의 동적과정에 미치는 영향을 평가하는데도 활용되었다. 나아가, 윌별강수와 각 수문성문간의 관계를 살펴보고 함양량의 시공간적 변동성을 분석하기 위한 종합적인 모의를 수행한 결과, 수문성분 상호간에 높은 상관성을 보이며 소유역경사, 토지이용, 토양종류 같은 유역특성의 비균질성이 함양량의 공간변화에 주요 원인인 것으로 확인됐다. 통합모형은 시공간적으로 변모하는 유역단위의 지표수와 지표하 수문과정을 전반적으로 잘 표현하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.745-758
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• 2004

수문 모형들은 물 순환에 있어서의 지표 성분을 모의하고 기후 변동이 수자원에 미치는 영향을 평가하는데 메커니즘을 제공한다. 이러한 모형들에 있어서 증발산량(Evapoanspiration, ET)은 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 SLURP 모형에서 증발산량 산정을 위하여 제시하고 있는 FAO Penman-Monteith, Morton CRAE(Complementary Relationship Area Evapotranspiration), Spittlehouse-Black, Granger, the Linacre 등, 5 가지의 방법론이 일 하천유출량에 미치는 영향을 분석하고, 각 증발산 방법과 SLURP 모형의 매개변수와의 민감도 분석을 실시하였다. 분석 결과, 본 논문에서는 SLURP 모형을 이용하여 용담댐 유역의 일 유출량을 모의할 경우 여러 증발산 모형 중 Morton CRAE 모형 이 가장 적합함을 확인하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제18권1호
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• pp.9-20
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• 2013

In this paper, the rainfall elasticity of streamflow was estimated to quantify the effects of climate change on 5 river basins. Rainfall elasticity denotes the sensitivity of annual streamflow for the variations of potential annual rainfall. This is a simple, useful method that evaluates how the balance of a water cycle on river basins changes due to long-term climate change and offers information to manage water resources and environment systems. The elasticity method was first used by Schaake in 1990 and is commonly used in the United States and Australia. A semi-distributed hydrological model (SLURP, semi-distributed land use-based runoff processes) was used to simulate the variations of area streamflow, and potential evapotranspiration. A nonparametric method was then used to estimate the rainfall elasticity on five river basins of Korea. In addition, the A2 (SRES IPCC AR4, Special Report on Emission Scenarios IPCC Fourth Assessment Report) climate change scenario and stochastic downscaling technique were used to create a high-resolution weather change scenario in river basins, and the effects of climate change on the rainfall elasticity of each basin were then analyzed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.143-148
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• 2005

The main purpose of this study is to suggest and evaluate an operational method for assessing the potential impact of climate change on hydrologic components and water resources of regional scale river basins. The method, which uses large scale climate change information provided by a state of the art general circulation model(GCM) comprises a statistical downscaling approach and a spatially distributed hydrological model applied to a river basin located in Korea. First, we construct global climate change scenarios using the YONU GCM control run and transient experiments, then transform the YONU GCM grid-box predictions with coarse resolution of climate change into the site-specific values by statistical downscaling techniques. The values are used to modify the parameters of the stochastic weather generator model for the simulation of the site-specific daily weather time series. The weather series fed into a semi-distributed hydrological model called SLURP to simulate the streamflows associated with other water resources for the condition of $2CO_2$. This approach is applied to the Yongdam dam basin in southern part of Korea. The results show that under the condition of $2CO_2$, about $7.6\% of annual mean streamflow is reduced when it is compared with the observed one. And while Seasonal streamflows in the winter and autumn are increased, a streamflow in the summer is decreased. However, the seasonality of the simulated series is similar to the observed pattern and the analysis of the duration cure shows the mean of averaged low flow is increased while the averaged wet and normal flow are decreased for the climate change.