• Korean Journal of Hydrosciences
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• 제5권
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• pp.1-16
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• 1994

In this paper distributed models for simulating spatially and temporally varied moving storm in a watershed were developed. The complete simulation in a watershed is achieved through two sequential flow simulations which are overland flow simulation and channel network flow simulation. Two dimensional continuity equation and momentum equation of kinematic approximation were used in the overland flow simulation. On the other hand, in the channel network simulation two types of governing equations which are one dimensional continuity and momentum equations between two adjacent sections in a channel, and continuity and energy equations at a channel junction were applied. The finite difference formulations were used in the channel network model. Macks Creek Experimental Watershed in Idaho, USA was selected as a target watershed and the moving storm on August 23, 1965, which continued from 3:30 P.M. to 5:30 P.M., was utilized. The rainfall intensity fo the moving storm in the watershed was temporally varied and the storm was continuously moved from one place to the other place in a watershed. Furthermore, runoff parameters, which are soil types, vegetation coverages, overland plane slopes, channel bed slopes and so on, are spatially varied. The good agreement between the hydrograph simulated using distributed models and the hydrograph observed by ARS are Shown. Also, the conservations of mass between upstreams and downstreams at channel junctions are well indicated and the wpatial and temporal vaiability in a watershed is well simulated using suggested distributed models.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.613-622
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• 2006

본 연구에서는 물리적 기반의 완전분포 모형인 Vflo$^{TM}$ 모형이 중랑천 유역의 유출량 모의를 위하여 사용되었다. 토양, 토지 피복, 지형 특성을 나타내는 매개변수를 입력하기 위하여 지형공간 자료가 사용되었으며 유역의 하천 배수망과 각 격자에서의 경사를 구하기 위하여 300m 격자 크기의 DEM을 사용하였고 강우의 공간적 분포 방법으로 크리깅 기법을 사용하였다. 본 연구에서는 강우-유출 모형의 정확성을 평가하기 위하여 매개변수의 보정을 하지 않은 HEC-HMS와 Vflo$^{TM}$ 모형의 유출 수문곡선을 비교하였으며, 이 결과 물리적 기반의 완전분포 모형이 매개변수 보정이 없는 경우 HEC-HMS에 비해 총 유출체적은 적게 나오는 반면 수문곡선의 형태는 관측 수문곡선과 비슷하게 모의되었다. 매개변수 보정 후에도 이와 마찬가지로 Vflo$^{TM}$ 모형이 HEC-HMS 보다 더 정확한 첨두시간과 수문 곡선의 형태를 나타내는 것으로 보아 충분한 사용성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.969-978
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• 2004

수문학적 모델에 대한 연구보고에 의하면 유출량 모의 측면에서 집중형 모형은 분포형 모형보다 적용성이 좋다고 볼 수 있다. 분포형모형은 컴퓨터 계산환경 및 현장 실험이 허용하는 범위내에서 지형인자를 단순화하여야만 하기 때문에 양적인 오차를 가진다. 하지만 공간적 지형인자를 고려한다는 측면에서 분포형모형은 지표수 흐름을 분석하는데 더욱 효과적이다. 본 연구의 목적은 흐름의 특성을 결정짓는 최소한의 지형인자(흐름경사, 방향, 누적도)를 고려한 저류함수를 이용하여, 격자기반의 공간적 강우-유출모형을 개발하는 것이며, 이러한 작업의 과정은 개인용 컴퓨터에서 이루어진다 모형의 원형은 비교적 작은 유역인 횡성다목적댐을 대상으로 개발하여, 유역면적이 비교적 넓은 합천댐 유역을 대상으로 적용하였다. 댐지짐에 대한 유역유출 모의결과 Nash J.E. 와 Sutcliffe J.V.가 제안한 효율계수는 약 0.9를 상회하였으나, 유역내 상류 수위관측소에 대한 효율계수는 양호하지 못하였는데, 이러한 이유는 대상댐 유역에 대하여 산정된 수위-유량 곡선식의 고수위부분이 과추정 되었다고 판단된다. 본 연구결과 유역의 공간적으로 분포된 유역특성을 고려한 강우-유출모형은 GIS를 이용하여 손쉽게 구현할 수 있었다. 향후 강우레이더와 같이 공간적으로 분포된 강우량의 실시간 취득이 범용화되면, 본 연구의 분포형 모형을 직접 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.995-1009
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• 2010

기후변화에 의해 집중호우의 빈도 및 강도가 증가하고 지속적인 유역개발에 따른 토지이용의 증가는 토양침식 및 토사유출로 인한 재해 및 환경문제를 야기한다. 현재 광범위하게 사용되고 있는 토양침식량 산정기법은 대부분 대상유역내의 평균 토양침식량을 산출하는 총량적 개념의 경험식이므로 호우기간동안의 침식 및 퇴적의 시 공간적 변화양상을 모의할 수 없다는 한계를 지니고 있다. 따라서 보다 합리적인 유역규모의 강우-유사-유출 메카니즘 해석을 위해서는 기존의 집중형 모의기법을 대체하고 다양한 기상학적/지형학적 정보를 활용할 수 있는 물리적 기반의 분포형 모형이 요구된다. 본 연구에서는 사면의 지표 및 지표하 흐름을 고려한 유출모의 모듈과 단위수류력 이론을 기반으로 하는 유사유출 모의모듈을 결합한 분포형 강우-유사-유출 모형을 확장개발하고, 용담댐 상류부의 천천유역에 적용하여 모형의 재현성 평가를 수행하였다. 수문곡선의 모의 결과 모형의 재현성은 우수하였으며, 유사량곡선의 경우 첨두부분에서 과소선정되는 경향이 나타났다. 또한, 지표면 유동거리 및 국부경사에 따른 침식 및 퇴적의 공간분포를 분석한 결과, 침식된 토사는 비교적 경사가 완만한 하천주변에 퇴적되었으며, 강우량과 침식 및 퇴적의 공간분포의 분석결과, 강우량의 증가에 따라 침식량이 증가하였으며, Thiessen망 유역별로 침식 및 퇴적 분포는 상이하게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.145-151
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• 2009

최근, GIS기술의 급속한 발전에 따라 다양한 공간 수문자료들이 속성정보와 결합되어 다루는 것이 가능해졌고, 집중형 유출모형보다 유역 유출량의 시공간적인 변동을 고려할 수 있는 분포형 유출모형의 구축이 활발하게 연구되고 있다. 본 연구는 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 레이더 강우시계열자료와 GIS기반의 분포형모형을 연계하여 국내 댐유역에 적용해 봄으로써, 분포형모형의 홍수유출시 실무에서의 적용가능성을 검증해 본 것이다. 본 연구에서 사용한 물리적기반의 분포형모형으로는 교토대학 방재연구소에서 개발한 장기유출모형을 근간으로 레이더강우량과 연계하여 홍수기에 특화되어 사용할 수 있도록 자체 개발한 K-DRUM모형을 이용하였으며, 금강권역의 용담댐유역($930km^2$)을 시험유역으로 적용하였다. 입력강우로는 진도레이더로 부터 레이더강우 전처리프로그램을 이용하여 모형의 격자해상도에 맞는 분포형 강우를 생성하였다. 또한, GIS수문매개변수를 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형(KDRUM) 의 입력인자로 사용하여 모형의 초기설정을 향상시켰다. 본 연구의 성과는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 단기 강우유출예측시스템을 구축하기위한 기반이 될 것으로 사료된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.97-104
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• 2010

The purpose of this study is to evaluate sediment yield reduction under various field slope conditions with rice straw mat. The Vegetative Filter Strip Model-W (VFSMOD-W) and Soil and Water Assessment Tool (SWAT) were used for simulation of sediment yield reduction effect of rice straw mat. The Universe Soil Loss Equation Practice factor (USLE P factor), being able to reflect simulation of rice straw mat in the agricultural field, were estimated for each slope with VFSMOD-W and measured soil erosion values under 5, 10, and 20 % slopes. Then with the regression equation for slopes, USLE P factor was derived and used as input data for each Hydrological Response Unit (HRU) in the SWAT model. The SWAT Spatially Distributed-HRU (SD-HRU) pre-processor module was utilized, moreover, in order to consider spatial location and topographic features (measured topographic features by field survey) of all HRU within each subwatershed in the study watershed. Result of monthly sediment yield without rice straw mat (Jan. 2000 - Aug. 2007) was 814.72 ton/month, and with rice straw mat (Jan. 2000 - Aug. 2007) was 526.75 ton/month, which was reduced as 35.35 % compared without it. Also, during the rainy season (from Jun. to Sep. 2000 - 2007), when without vs. with rice straw mat, monthly sediment indicated 2,109.54 ton and 1,358.61 ton respectively. It showed about 35.60 % was reduced depending on rice straw mat. As shown in this study, if rice straw mat is used as a Best Management Practice (BMP) in the sloping fields, rainfall-driven sediment yield will be reduced effectively.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.285-300
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• 2003

기상레이더와 지형정보 시스템을 이용한 홍수사상에 기초하고, 운동역학적이며, 초과강우가 고려된 분포형 강우-유출 유역모형이 개발되었다. 이 유역모형에서 강우로 인한 지표면 유출 및 지표면 흐름과 관련된 각종 변수의 공간적 변동성과 불확실성을 인식하고 설명한다. 개발된 모형은 래스터 지형정보시스템과 공간적ㆍ시간적으로 변하는 강우자료와 호환된다. 몬테칼로 모의와 우도값이 이 모형의 검정을 위하여 이용되었으며, 검정 모형으로부터 반응되는 시스템의 가능범위가 허용되었다. 레이더-강우 추정에 대한 보정으로 강우계가 이용되고, 복잡한 토지이용 상태인 미국 덴버시 도시배수홍수조절 구역내에 있는 두 개 유역들(Ralston Creek와 Goldsmith Gulch 유역)의 제한된 기왕 홍수사상에 이 모형이 적용되었다. 제한된 수의 몬테칼로 모의들과 고려된 홍수사상들을 근거로 관측수문곡선과 계산수문곡선을 비교하여, Nash와 Sutcliffe 효율점수의 범위를 얻게 되었으며, 그 범위는 Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역에 대한 검정모형들로부터 각각 -0.19∼0.95와 -0.75∼0.81이다. 또 한, Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역의 Nash와 Sutcliffe 효율점수는 유출용적에 대해 각각 0.88과 0.1, 첨두유량에 대해 0.14와 0.71, 첨두유량 도달시간에 대해 0.99와 0.95로 평가되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권6호
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• pp.66-73
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• 2017

Empirical erosion models like Universal Soil Loss Equation (USLE) models have been widely used to make spatially distributed soil erosion vulnerability maps. Even if the models detect vulnerable sites relatively well utilizing big data related to climate, geography, geology, land use, etc within study domains, they do not adequately describe the physical process of soil erosion on the ground surface caused by rainfall or overland flow. In other words, such models are still powerful tools to distinguish the erosion-prone areas at large scale, but physics-based models are necessary to better analyze soil erosion and deposition as well as the eroded particle transport. In this study a physics-based soil erosion modeling system was developed to produce both runoff and sediment yield time series at watershed scale and reflect them in the erosion and deposition maps. The developed modeling system consists of 3 sub-systems: rainfall pre-processor, geography pre-processor, and main modeling processor. For modeling system validation, we applied the system for various erosion cases, in particular, rainfall-runoff-sediment yield simulation and estimation of probable maximum sediment (PMS) correlated with probable maximum rainfall (PMP). The system provided acceptable performances of both applications.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.103-118
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• 2012

분포형 모형은 유역내에서 공간 분포된 임의 지점의 유출해석 결과를 손쉽게 얻을 수 있다. 이때 다양한 특성을 가지는 소유역으로 구성된 유역의 경우, 소유역에 대해 신뢰성 있는 유출량을 얻기 위해서는 소유역별로 보정된 모형을 적용해야 한다. 본 연구에서는 관측 유량자료가 있는 소유역별로 모형을 보정할 수 있는 다지점 보정 기술을 개발하였다. 이를 위해서 다지점 보정 대상매개변수의 선정 및 적용 방법과 소유역 네트워크 정보를 설정하는 방법을 제시하였다. 또한 다지점 보정 모듈을 구현하기 위한 클래스를 설계하고 GUI를 개발하였으며, 소유역별로 설정된 매개 변수를 이용한 유출해석 절차를 정립하였다. 다지점 보정 모듈을 낙동강 수계 선산 유역($977km^2$)에 적용하였다. 적용결과 다지점 보정 모듈은 유역내 소유역에 대한 모형의 보정에 효과적으로 적용할 수 있었으며, 다지점 보정에 의해서 소유역의 유출해석 결과를 향상시킬 수 있었다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권5호
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• pp.639-649
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• 2013

Over 96.2% of the agricultural water in Jeju Island is obtained from groundwater and there are quite distinct characteristics of agricultural water demand/supply spatially because of regional and seasonal differences in cropping system and rainfall amount. Land use for cultivating crops is expected to decrease 7.4% (4,215 ha) in 2020 compared to 2010, while market garden including various vegetable crop types having high water demand is increasing over the Island, especially western area having lower rainfall amount compared to southern area. On the other hand, land use for fruit including citrus and mandarin having low water demand is widely distributed over southern and northern part having higher rainfall amount. The agricultural water demand of $1,214{\times}10^3\;m^3/day$ in 2020 is estimated about 1.39 times compared to groundwater supply capacity of $874{\times}10^3\;m^3/day$ in 2010 with 42.4% of eastern, 103.1% of western, 61.9% of southern, and 77.0% of northern region. Moreover, net secured amount of agricultural groundwater would be expected to be much smaller due to regional disparity of water demand/supply, the lack of linkage system between the agricultural water supply facilities, and high percentage of private wells. Therefore, it is necessary to ensure the total net secured amount of agricultural groundwater to overcome the expected regional discrepancy of water demand and supply by establishing policy alternative of regional water supply plan over the Island, including linkage system between wells, water tank enlargement, private wells maintenance and public wells development, and continuous enlargement of rainwater utilization facilities.