• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.287-287
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• 2023

Surface water-groundwater interaction (SWGI) is an important hydrological process that influences both the quantity and quality of water resources. However, regional scale SWGI model calibration and uncertainty analysis have been a challenge because integrated models inherently carry a vast number of parameters, modeling assumptions, and inputs, potentially leaving little time and budget to explore questions related to model performance and forecasting. In this study, we have proposed the application of iterative ensemble smoother (IES) for uncertainty analysis and calibration of the widely used integrated surface-subsurface model, SWAT-MODFLOW. SWAT-MODFLOW integrates Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and a three-dimensional finite difference model (MODFLOW). The model was calibrated using a parameter estimation tool (PEST). The major advantage of the employed IES is that the number of model runs required for the calibration of an ensemble is independent of the number of adjustable parameters. The pilot point approach was followed to calibrate the aquifer parameters, namely hydraulic conductivity, specific storage, and specific yield. The parameter estimation process for the SWAT model focused primarily on surface-related parameters. The uncertainties both in the streamflow and groundwater level were assessed. The work presented provides valuable insights for future endeavors in coupled surface-subsurface modeling, data collection, model development, and informed decision-making.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.10
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• pp.877-889
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• 2009

This study is to assess the future potential impact of climate change on stream water quality for a 6,581.1 km$^2$ dam watershed using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. The ECHAM5-OM climate data of IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change) A2, A1B, and B1 emission scenarios were adopted and the future data (2007-2099) were corrected using 30 years (1977-2006, baseline period) weather data and downscaled by Change Factor (CF) method. After model calibration and validation using 6 years (1998-2003) observed daily streamflow and monthly water quality (SS, T-N, and T-P) data, the future (2020s, 2050s and 2080s) hydrological behavior and stream water quality were projected.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.314-314
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• 2020

SWAT (Soil and Water Assessment Tool)은 미국 농무성 농업연구소에서 개발된 준분포형(semi-distributed) 수문 모형으로 복합토지이용유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양, 토지이용 및 토지관리 상태의 변화에 따른 유역의 유출량, 유사량 및 영양물질의 영향을 예측하기 위해 개발되었다. SWAT은 기본적으로 다양한 매개변수에 대한 수동 보정 기능을 제공하고 있지만 매개변수 보정에 따른 모의결과의 불확실성을 수반하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자동보정 기능을 제공하는 SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program)이 개발되었다. SWAT-CUP에서 제공하는 매개변수의 최적화 과정에서 유사한 모의 결과를 산출하는 수천 개의 매개변수조합이 존재하기 때문에 보정기법의 선택에 따라 최종 매개변수의 값이 달라질 수 있다. 불확실성을 발생시키는 요인으로 (1) 매개변수의 선택, (2) 보정 기법, (3) 목적함수, (4) 매개변수의 초기 범위, (5) 모의(simulation)의 실행(run) 및 반복(iteration) 횟수, (6) 위치, 개수 등 보정 자료의 선택 등이 주로 지목된다. 이러한 요인으로 발생하는 불확실성은 SWAT 모형의 구조 및 입력 자료에서 기인하는 것으로, 사용자의 설정에 따라 크게 좌우된다. 본 연구에서는 SWAT 매개변수 보정 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 평가하고, 효율적인 보정 방안을 제시하기 위해 수행되었다. 낙동강 권역의 내성천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 구축하였으며, 내성천 본류에 위치한 수위(유량) 관측소의 자료를 활용하여 검·보정을 수행하였다. 모의 결과는 유량의 크기 뿐 아니라 유량의 발생 시기, 유역의 반응 및 증가·감소 경향성을 함께 고려하여 평가하였다. 그 결과 모형 구조에 따른 불확실성의 전이과정을 정확하게 파악하는 것은 불가능하지만 SWAT 모형의 비고유성(non-uniqueness)에 의한 불확실성을 정량화하여 나타내었다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.58 no.5
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• pp.59-69
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• 2016

This study aims to evaluate the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hourly hydrological modeling performance and compare it with daily SWAT modeling parameters. For the Byeolmicheon catchment ($1.17km^2$) located in the upstream of Gyeongancheon watershed and total 18 storm events measured during 3 years (2011-2013), the hourly SWAT was calibrated and validated using the Green and Ampt (G&A) infiltration equation. The determination coefficient ($R^2$) and Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) of hourly SWAT discharge were 0.81 and 0.73 respectively, and the most sensitive parameter was soil saturated hydraulic conductivity (SOL_K) and calibrated with the average value of 0.075 mm/hr. In addition, the hourly SWAT simulation by G&A was compared with the daily SWAT simulation by SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number) method for the whole 3 years period. The houlrly G&A results showed $R^2$ and NSE of 0.71 and 0.50, and the daily SCS-CN results were 0.71 and 0.66, respectively. The SOL_K by daily SCS_CN method was calibrated at 75.5 mm/hr, 1,000 times greater than the hourly G&A method. The next sensitive parameters for the hourly simulation were lag time of lateral flow (LAT_TIME) and lag time of surface runoff (SURLAG).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1327-1331
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• 2009

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)은 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 물과 유사 및 농업화학물질의 거동이 토지관리방법에 미치는 영향을 예측하기 위해 미국 농무성 농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)의 Jeff Arnold에 의해 1990년대 초에 개발된 유역모델이며, 최근에는 SWAT2005 모형이 개발되었다. SWAT 모형은 SWAT2000 모형을 구동하기 위한 ArcView 3.2a 기반의 인터페이스 시스템이 널리 이용되어 왔으나, 최근에는 SWAT2005 모형과 ArcGIS를 연계 운영하기 위한 ArcSWAT(Winchell et al, 2008)이 개발된 바 있다. 국내에서는 GIS와 데이터베이스를 기반으로 SWAT2000 모형의 구동 및 입출력 자료의 관리 등을 효과적으로 수행할 수 있는 SWAT2000 모형과 HyGIS(Hydro Geographic Information System)를 연계시스템인 HyGIS-SWAT(김경탁과 최윤석, 2006)이 개발된 바 있다. 본 연구에서는 최근 들어 SWAT2005 모형의 활용성이 높아짐에 따라 HyGIS와 SWAT2005 모형의 연계시스템을 개발하고자 하며, 이를 통해서 SWAT2005 모형 구동의 효율성과 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라, 개선된 SWAT2005 모형으로 기존의 HyGIS-SWAT을 개선하고자 한다.

• 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 The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.6
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• pp.1-9
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• 2009

Watershed topographical data is essential for the management for water resources and watershed management in terms of hydrology analysis. Collecting watershed topographical and meteorological data is the first step for simulating hydrological models and calculating hydrological components. This study describes a specialized Web-based Geographic Information Systems, Soil Water Assessment Tool model data generation system, which was developed to support SWAT model operation using Web-GIS capability for map browsing, online watershed delineation and topographical and meteorological data extraction. This system tested its operability extracting watershed topographical and meteorological data in real time and the extracted spatial and weather data were seamlessly imported to ArcSWAT system demonstrating its usability. The Web-GIS would be useful to users who are willing to operate SWAT models for the various watershed management purposes in terms of spatial and weather preparing.

• Journal of Korean Society of Rural Planning
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• v.9 no.4 s.21
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• pp.59-64
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• 2003

U.S. EPA의 BASINS (Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources)에 통합되어 있는 HSPF (Hydrologic Simulation Program-Fortran)와 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 Polecat Creek 유역의 유출과 유사량을 모의하였다. 모형의 보정을 위하여 1996년 9월부터 2000년 6월까지의 하천 유량 및 유사 농도 자료를 이용하였으며, 1994년 10월부터 1995년 12월까지의 관측자료를 이용하여 모형의 검정을 실시하였다. HSPF 모형에 의해 추정된 연 평균 유출량의 상대오차는 보정 및 검정기간에 각각 0.8%, 0.5%이었으며, S WAT 모형에 의해 추정된 연평균 유출량은 실측치와 각각 2.1%, 16.1%의 오차를 보였다. 연 평균 유사량을 비교하면, HSPF 모형이 보정 및 검정기 간에 각각 8.8%와 7.2%의 오차를 보인 반면에 SWAT 모형은 각각 40.0%, 188.4%의 차이를 보였다. HSPF 모형에 의해 추정된 월 평균 유출량 및 유사량의 상관계수는 보정기간에 대하여 0.94와 0.52이었으며, SWAT 모형에 의한 결과는 상관계수가 각각 0.84와 0.39이었다. 이상의 연구 결과에 의하면, HSPF 모형이 SWAT 모형보다 유출과 유사량을 관측치와 유사하게 모의함을 알 수 있었다. 하지만 입력 자료의 구축 및 모형의 적용에는 SWAT모형보다 많은 시간과 노력을 필요로 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1515-1519
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• 2010

본 연구는 설마천 유역($8.54km^2$)을 대상으로 준분포형 장기강우유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 유역의 수문학적 거동 특성을 규명하고자 하였다. SWAT모형의 적용을 위하여 지형자료(DEM, 토지이용도, 토양도)와 수문 및 기상관측자료를 이용하였다. 유출량, 증발산량에 대하여 각각 보정 및 검증을 통해 모형의 적용성 평가를 실시하였으며 그 결과 유출 및 증발산의 경향은 실측치의 경향과 비교적 비슷하였으나, 통계적인 상관성은 불안정한 경향을 보였으며, 특히 가을에 발생한 증발산량을 모형이 구현해 내지 못하는 결과를 보였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.14 no.1
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• pp.21-33
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• 2012

The dominant land use at the Seonakdong river watershed is paddy and forest areas and the Seonakdong river stands still. Thus, the water pollution in the Seonakdong river is becoming more serious for the non-point source. In this study, SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model was evaluated for simulation of flow and water quality behaviors in Seonakdong river. To perform the calibration and verification of the SWAT model, the measurements of discharge and water quality were performed for the period from 2006 to 2007 at 5 gauging stations in Seonakdong river. The $R^2$ value for discharge and water quality were 0.86 and 0.70 respectively for calibration after the sensitive analysis. The $R^2$ value for discharge and water quality were 0.81 and 0.51 respectively for verification. The simulation results show that BOD value in the river tends to decrease after the opening of gates and the patterns of TN and TP concentrations are similar as that of BOD. The gate operators need to determine how to supply water in drought season for effective water quality improvement. This study shows that the SWAT model, which is capable of simulating hydrologic and water quality behaviors temporarily and spatially at watershed scale, could be used to get the gate operation rule for the water quality management in Seonakdong river.