유역의 공간 DB를 DEM을 이용하여 구축할 경우에는 DEM으로부터 유역의 수문학적 지형특성 인자를 손쉽게 추출할 수 있으며, 이들이 자동으로 공간 DB의 속성으로 입력되어 관리될 수 있다. 본 연구에서는 유역정보를 관리하기 위한 기반정보인 프레임워크 공간 DB의 구축방안에 대하여 기술하였다. 이롤 위하여 프레임워크 공간 데이터의 범위를 결정하고, 이들의 상호 연관관계를 정의하였으며 실제 유역을 대상으로 프레임워크 공간 DB률 구축하였다. 한편 본 연구에서는 순수 국내기술로 수자원 공간자료 생성 및 수자원 시스템 개발 모듈인 HyGIS(Hydrological Geographic Information System)를 개발하였다. HyGIS를 이용하여 수문학적 지형특성인자 및 공간자료를 추출하였으며, 이들 자료를 실제 유역의 프레임워크 공간 DB를 구축하는 기본 데이터로 이용하였다. 본 연구에서는 이러한 과정을 통하여 하천 네트워크 기반의 유역관리시스템 개발을 위한 프레임워크 공간 DB의 구축방안을 제시하고자 한다.
A deterministic conceptual erosion model which simulates detachment, entrainment, transport and deposition of eroded soil particles by rainfall impact and flowing water is presented. Both upland and channel phases of sediment yield are incorporated into the erosion model. The algorithms for the soil erosion and sedimentation processes including land and crop management effects are taken from the literature and then solved using a digital computer. The erosion model is used in conjunction with the modified Kentucky Watershed Model which simulates the hydrologic characteristics from watershed data. The two models are linked together by using the appropriate computer code. Calibrations for both the watershed and erosion model parameters are made by comparing the simulated results with actual field measurements in the Four Mile Creek watershed near Traer, Iowa using 1976 and 1977 water year data. Two water years, 1970 and 1978 are used as test years for model verification. There is good agreement between the mean daily simulated and recorded streamflow and between the simulated and recorded suspended sediment load except few partial differences. The following conclusions were drawn from the results after testing the watershed and erosion model. 1. The watershed and erosion model is a deterministic lumped parameter model, and is capable of simulating the daily mean streamflow and suspended sediment load within a 20 percent error, when the correct watershed and erosion parameters are supplied. 2. It is found that soil erosion is sensitive to errors in simulation of occurrence and intensity of precipitation and of overland flow. Therefore, representative precipitation data and a watershed model which provides an accurate simulation of soil moisture and resulting overland flow are essential for the accurate simulation of soil erosion and subsequent sediment transport prediction. 3. Erroneous prediction of snowmelt in terms of time and magnitute in conjunction with The frozen ground could be the reason for the poor simulation of streamflow as well as sediment yield in the snowmelt period. More elaborate and accurate snowmelt submodels will greatly improve accuracy. 4. Poor simulation results can be attributed to deficiencies in erosion model and to errors in the observed data such as the recorded daily streamflow and the sediment concentration. 5. Crop management and tillage operations are two major factors that have a great effect on soil erosion simulation. The erosion model attempts to evaluate the impact of crop management and tillage effects on sediment production. These effects on sediment yield appear to be somewhat equivalent to the effect of overland flow. 6. Application and testing of the watershed and erosion model on watersheds in a variety of regions with different soils and meteorological characteristics may be recommended to verify its general applicability and to detact the deficiencies of the model. Futhermore, by further modification and expansion with additional data, the watershed and erosion model developed through this study can be used as a planning tool for watershed management and for solving agricultural non-point pollution problems.
The synthetic unit hydrograph is developed and verified using Nash model and characteristic velocities considering geomorphological dispersion in this present study. Application watersheds are selected 5 subwatersheds of Bocheong basin. The mean and variance of hillslope and stream path length are estimated in each watershed with GIS. Characteristic velocities are calculated using estimated path lengths and moment characteristics of rainfall-runoff data. Characteristic velocities of random devised 7 ungauged watersheds are estimated through regional analysis of chracteristic velocities in guaged watershed. And Nash model parameters and IUH are derived using characteristic velocities and path length in the gauged and ungauged watershed. The result to compare of IUH about gauged watershed and random devised ungauged watershed in application watershed presents coherently hydrologic response characteristics that peak discharge is reduced and peak time is extended. In conclusion, Developed synthetic unit hydrograph in this study expects that it is useful method to estimate runoff discharge for managing of water pollution in ungauged watershed.
최근 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이를 고려한 강우분석을 실시하여야 한다. 현재 수문설계를 위한 강우분석은 한반도 조밀도 36 km인 기상청 관할 종관기상관측지점(Automated Surface Observing System, ASOS)의 시 단위 강우를 이용하고 있다. 이로 인해 같은 강우지점의 티센망에 포함되는 중소규모 유역은 동일한 확률강우량과 강우시간분포로 분석하게 됨으로 유역특성을 고려하지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 10~20 km 범위 내에서 발생하는 집중호우의 시 공간적 변화를 고려하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 종관기상관측지점에 비해 상대적으로 조밀도가 우수한 방재기상관측지점(Automatic Weather System, AWS)의 분 단위 강우자료를 이용하여 집중호우를 고려한 확률강우량을 산정하였다. 또한, 유역에 적합한 Huff의 4분위 방법 산정을 위해 Case별 시간분포 산정과 유출분석을 실시하였다. 이는 집중호우와 유역특성을 반영한 설계수문량 산정에 크게 기여할 것으로 판단된다.
TPLMS (Total water pollutant load management system) that is the most powerful water-quality protection program have been implemented since 2004. In the implementation of TPLMS, target water-quality and permissible discharged load from each unit watershed can be decided by water-quality modeling. And NPS (Non-point sources) discharge coefficients associated with certain (standard) flow are used on estimation of input data for model. National Institute of Environmental Research (NIER) recommend NPS discharge coefficients as 0.15 (Q275) and 0.50 (Q185) in common for whole watershed in Korea. But, uniform coefficient is difficult to reflect various NPS characteristics of individual watershed. Monthly NPS discharge coefficients were predicted and estimated using surface flow and water-quality from HSPF watershed model in this study. Those coefficients were plotted in flow duration curve of study area (Palger stream and Geumho C watershed) with monthly average flow. Linear regression analysis was performed about NPS discharge coefficients of BOD, T-N and T-P associated with flow, and R2 of regression were distributed in 0.893~0.930 (Palger stream) and 0.939~0.959 (Geumho C). NPS Discharge coefficient through regression can be estimated flexibly according to flow, and be considered characteristics of watershed with watershed model.
Establishment of appropriate data in certain formats is essential for agricultural water cycle analysis, which involves complex interactions and uncertainties such as climate change, social & economic change, and watershed environmental change. The main objective of this study was to develop web-based Data processing and Model linkage Techniques for Agricultural Water-Resource analysis (AWR-DMT). The developed techniques consisted of database development, data processing technique, and model linkage technique. The watershed of this study was the upper Cheongmi stream and Geunsam-Ri. The database was constructed using MS SQL with data code, watershed characteristics, reservoir information, weather station information, meteorological data, processed data, hydrological data, and paddy field information. The AWR-DMT was developed using Python. Processing technique generated probable rainfall data using non-stationary frequency analysis and evapotranspiration data. Model linkage technique built input data for agricultural watershed models, such as the TANK and Agricultural Watershed Supply (AWS). This study might be considered to contribute to the development of intelligent watercycle analysis by developing data processing and model linkage techniques for agricultural water-resource analysis.
본 연구의 주요 목적은 댐 설계를 위한 유역의 비유사량 추정방법을 개발하는 것으로 유역면적 $200km^2{\sim}2,000km^2$ 정도의 중규모 유역을 대상으로 한다. 이를 위하여, 본 연구에서 개발할 비유사량 추정방법으로 통계적 방법에 의한 경험식과 미국 PSIAC 방법과 유사한 도표식 방법을 채택하였다. 이러한 방법들의 개발을 위해 본 연구에서는 과거 '60년대 이후 우리나라에서 수행된 하천유사량 실측자료 및 기존 다목적 및 발전댐 저수지 퇴사자료를 모두 수집 분석하여 비유사량 추정방법의 개발에 이용 가능한 자료 5 점을 도출하였다. 또한, 섬강, 금강상류, 내성천, 위천 등 4 개 조사유역의 8개 지점에서 하천유사량 자료를 실측하여 8개 지점에서의 연평균 비유사량을 산정하였다. 한편, 유역의 비유사량에 영향을 주는 유역특성 인자로 유역면적, 하천밀도, 강우 침식도, 식생 및 토지이용, 토양 침식성, 지형(기복 에너지), 하상재료 당 총 7 개의 유역특성인자를 선정하고, 각 인자의 정량화 방법을 제시하였다. 연구(II)에서는 이러한 유역특성 인자들과 중규모 유역에서 수집된 13 점의 이용가능한 유역 비유사량 자료를 이용하여 비유사량 추정방법을 개발한다.
A monitoring study has been conducted to identify hydrologic conditions, water quality and nutrient loading characteristics of small watershed in Juam Lake. Climate data of the watershed were collected; flow rate was measured and water quality sampling was conducted at the watershed outlet for this study. Water quality data revealed that T-P concentrations meet I grade of lake water quality standard during non-storm period, but degraded up to II-III grade of lake water quality standard during storm period. The observed T-N concentrations always exceeded lake water quality standard. Therefore, T-P was identified as limiting chemical constituent for eutrophication of Juam Lake. T-P concentration of non-storm period also revealed that point source pollution is not serious in the watershed. Three year monitoring results showed that the observed T-N losses were $10.85\~18.88$ kg/ha and T-P losses were $0.028\~0.323$ kg/ha during six month (Mar. - Oct.), respectively. Major portion of runoff amount discharged by a few storm events a year and nutrient load showed apparent seasonal variation. Huge runoff amounts were generated by intense storms, which make application of water treatment or detention facilities ineffective. Monitoring results confirmed that water quality improvement by abating nonpoint source pollution in rural watershed of monsoon climate should be focused on source control. T-P losses from paddy field seemed to consist of significant amount of total load from study watershed. Therefore, management of drainage from paddy field is considered to be important for preventing algal blooming problem in Juam Lake.
In this study, an indicator and assessment system for evaluating the monthly hydrological cycle was prepared using simple factors such as the landuse status of the watershed and topographic characteristics to the dynamic water balance model (DWBM) based on the Budyko framework. The parameters a1 of DWBM are introduced as hydrologic cycle indicators. An indicator estimation regression model was developed using watershed characteristics data for the introduced indicator, and an assessment system was prepared through K-means cluster analysis. The hydrological cycle assessment system developed in this study can assess the hydrological cycle with simple data such as land use, CN, and watershed slope, so it can quickly assess changes in hydrological cycle factors in the past and present. Because of this advantage is expected that the developed assessment system can predict changes in the hydrological cycle and use an auxiliary tool for policymaking.
A mathematical modeling program called Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF) developed by the United States Environmental Protection Agency (EPA) was applied to Hwaseong watershed. It was run under BASINS (Better Assessment Science for Integrating Point and Nonpoint Sources) program, and the model was validated using monitoring data of $2002{\sim}2005$. The model efficiency of runoff ranged from good to fair in comparison between simulated and observed data, while it was from very good to poor in the water quality parameters. But its reliability and performance were within the expectation considering complexity of the watershed and pollutant sources. The nonpoint source (NPS) loading for T-N and T-P during the monsoon rainy season (June to September) was about 80% of total NPS loading, and runoff volume was also in a similar range. However, NPS loading for BOD ($55{\sim}60%$) didn't depend on rainfall because BOD was mostly discharged from point source (more than 70%). And water quality was not necessarily high during the rainy season, and showed a decreasing trend with increasing water flow. BASINS/HSPF was applied to the Hwaseong watershed successfully without difficulty, and it was found that the model could be used conveniently to assess watershed characteristics and to estimate pollutant loading including point and nonpoint sources in watershed scale.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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