• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1295-1304
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• 2021

수자원의 효율적인 이용과 관리를 위해서는 기본적으로 강우-유출에 대한 신뢰성 있는 해석이 필요하지만 이를 위한 연속적인 수문자료가 부족하고, 실측 및 모형 등을 통한 강우-유출자료의 확보는 여전히 요원한 실정이다. 특히 미계측 유역의 경우는 합리적인 강우-유출 모의 개선의 일환으로 모형 적용시 필요한 매개변수를 계측유역에서 미계측 유역으로 전이하는 지역화 방안이 활용되고 있다. 본 연구에서는 하천 내 미계측 유역 또는 가뭄모니터링이 필요한 지점에서 GR4J 모형을 선정하여 강우-유출과정의 상태변수를 추출하고 SCEM-UA 기법을 이용한 매개변수 최적화를 진행하였다. 모형을 통해 획득한 유역특성인자와 매개변수 상관성 분석을 위해 Copula 함수를 이용하여 지역화하였으며 미계측 유역에 대한 강우-유출 분석을 수행하였다. 분석과정에서 대상 유역의 중간상태변수를 추출하고 이를 수문변량 인자인 하천수위와 지하수위에 대해 각각의 상관성을 분석하였다. 나아가 강우-유출 모의 과정에서 GR4J 모형의 상태변수를 산출하고 지수화시켜 수문학적 가뭄지수(SSDI)를 산정하였으며 이를 대표 가뭄지수인 SPI와 비교분석하여 산정된 가뭄지수의 수문학적 적합성 평가를 수행하였으며 이를 토대로 미계측 유역에서의 가뭄 모니터링 및 가뭄정보제공 체계구축과 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.140-151
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• 2007

본 연구에서는 금강수계를 대상으로 주요지점별 유역유출지표를 개발하기 위해 금강수계를 14개의 소유역으로 분할하였다. 금강수계의 주요지점은 용담댐, 대청댐 및 공주수위표 지점으로 선정하였으며 각 지점에서의 관측유출량은 수위-유량 곡선식에 의해 산정하였고 모의유출량은 미국 공병단에서 개발한 SSARR (Streamflow flow Synthesis and Reservoir Regulation) 모형을 기반으로 하고 사용자 중심의 소프트웨어로 한국수자원공사에서 개발한 RRFS (Rainfall-Runoff Forecasting System)에 의해 산정하였다. 일단위 관측유출량과 모의유출량을 일, 반순, 순, 월, 계절, 연별 누가이동평균 유출량 및 정상월/년 유출량으로 구성하였다. 구성된 단위 기간별 누가이동평균 유출량과 정상월/년 유출량을 사용하여 각각에 대한 유황분석을 실시하였다. 각각의 유황분석에 의해 산정된 4개의 값인 풍수량 평수량 저수량 갈수량을 주요 지점별 유역유출지표로 활용하였다. 또한 구성된 각각의 유출량을 대상으로 갈수 및 홍수빈도부석을 통해 현재의 단위기간별 유출량과 정상월/년 유출량이 갈수량 또는 흥수량인지를 파악함으로써 해당 지점에서의 유량이 적고 많음을 판정할 수 있는 체계로 유역유출지표를 개발하였다.

• Water Engineering Research
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• 제5권2호
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• pp.55-68
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• 2004

The GLEAMS (Groundwater Loading Effects of Agricultural Management System, version 3.0) water quality model was used to predict hydrology and water quality and to evaluate the effects of soil types from a cattle-grazed pasture field of Bermuda-Rye grass rotation with poultry litter application as a fertilizer in North Alabama. The model was applied and evaluated by using four years (1999-2002) of field-measured data to compare the simulated results for the 2.71- ha Summerford watershed. $R^2$ values between observed and simulated runoff, sediment yields, TN, and TP were 0.91, 0.86, 0.95, and 0.69, respectively. EI (Efficiency Index) of these parameters were 0.86, 0.67, 0.70, and 0.48, respectively. The statistical parameters indicated that GLEAMS provided a reasonable estimation of the runoff, sediment yield, and nutrient losses at the studied watershed. The soil infiltration rates were compared with the rainfall events. Only high intensity rainfall events generated runoff from the watershed. The measured and predicted infiltration rates were higher during dry soil conditions than wet soil conditions. The ratio of runoff to precipitation was ranging from 2.2% to 8.8% with average of 4.3%. This shows that the project site had high infiltration and evapotranspiration which generated the low runoff. The ratio of runoff to precipitation according to soil types by the GLEAMS model appeared that Sa (Sequatchie fine sandy loam) soil type was higher and Wc (Waynesboro fine sandy loam, severely eroded rolling phase) soil type relatively lower than the weighted average of the soil types in the watershed. The model under-predicted runoff, sediment yields, TN, and TP in Wb (Waynesboro fine sandy loam, eroded undulating phase) and Wc soil types. General tendency of the predicted data was similar for all soil types. The model predicted the highest runoff in Sa soil type by 105% of the weighted average and the lowest runoff in Wc soil type by 87% of the weighted average

• 한국물환경학회지
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• 제24권6호
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• pp.767-772
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• 2008

Studies regarding the application of the impervious cover rate as a watershed management index have increased in number due to concerns over watershed management. The impervious cover rate is suggested as an index that can manage not only water quality but also water volume and the water ecosystem. This study intends to prove its applicability through the interconnection of the impervious cover rate and the water environment in Korea. Analysis of a selected watershed with reference to impervious cover rates showed that a watershed with an impervious cover rate of over 30% had a direct runoff in excess of 60% of precipitation, while a watershed with an impervious cover rate of 7% had a direct runoff of 39%. Watersheds with higher impervious cover rates were also found to have higher BOD, though different watersheds showed slightly different aspects in connection with BOD. Monitoring of benthic macroinvertebrates showed that species inhabiting clean water appear more frequently in areas with lower impervious cover rates than areas with higher impervious cover rates, and in mainstream areas, relatively larger numbers of species appeared in areas with lower impervious cover rates. This suggests that impervious cover rates can be appropriately used as an index for watershed management, as it effectively represents changes to the water environment.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.155-162
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• 2007

산림 수자원의 효율적인 관리를 위해서는 산림유역에서 발생하고 있는 수문현상에 대한 정확한 정보가 필요하다. 본 연구에서는 수문모형을 이용하여 산림유역의 식생 및 지형에 따른 수문반응을 해석하였다. 이를 위하여 결정론적, 총괄형 모형인 BROOK90모형을 선정하였으며, 산림소유역인 북문골 유역(15ha)에서 측정된 일별 하천유량 자료를 이용하여 모형의 매개변수 보정과 검증을 실시하였다. 북문골 소유역의 실측 유출량과 BROOK90모형에 의해 추정된 일별 평균 유출량의 편차는 모형의 보정기간에 대하여 -1.7%이었으며, 검증기간에 대해서는 4.6%로 나타났다. 한편, 월 평균 유출량의 상관계수와 모형효을을 이용하여 모형의 적용성을 분석하였다. 보정기간에 대한 상관계수와 모형효율은 각각 0.922와 0.847이었으며, 검증기간에 대해서는 그 값이 각각 0.941, 0.871로 나타났다. 북문골 소유역의 일별 유출량 자료를 이용하여 BROOK90모형의 적용한 결과, BROOK90모형은 우리나라와 같이 사면의 경사가 급하고 토층이 얕은 산림유역의 유출량 추정에 잘 활용될 수 있으며, 벌채나 기후변화 등에 따른 산림유역의 수문반응을 평가하는 도구로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.9-19
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• 2014

The objective of this study was to evaluate of the Tank model in simulating runoff discharge from rural watershed in comparison to the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. The model parameters of SWAT was calibrated by the shuffled complex evolution-university Arizona (SCE-UA) method while Tank model was calibrated by genetic algorithm (GA) and validated. Four dam watersheds were selected as the study areas. Hydrological data of the Water Management Information System (WAMIS) and geological data were used as an input data for the model simulation. Runoff data were used for the model calibration and validation. The determination coefficient ($R^2$), root mean square error (RMSE), Nash-Sutcliffe efficiency index (NSE) were used to evaluate the model performances. The result indicated that both SWAT model and Tank model simulated runoff reasonably during calibration and validation period. For annual runoff, the Tank model tended to overestimate, especially for small runoff (< 0.2 mm) whereas SWAT model underestimate runoff as compared to observed data. The statistics indicated that the Tank model simulated runoff more accurately than the SWAT model. Therefore the Tank model could be a good tool for runoff simulation considering its ease of use.

• 한국관개배수논문집
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• 제18권2호
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• pp.3-14
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• 2011

Increased impervious surfaces alter stream hydrology resulting in lower flows during droughts and higher peak flows during floods. Not only urban area but also rural area has been expanded impervious surfaces because of increasing of greenhouses. The main objective of this study was to evaluate the performance of the AnnAGNPS (Annualized Non-Point Source Pollution Model) on the surface runoff characteristics of the Daejeon-Stream watershed, and to predict the hydrological effects due to increasing of impervious surfaces. The model parameters were obtained from the geographical information system (GIS) databases, and additional parameters calibrated with the observed data. The model was calibrated by using 2004 of the runoff data and validated by using 2002 data obtained from WAMIS (Water Management Information System) to compare the simulated results for the study watershed. R2 values and efficiency index (EI) between observed and simulated runoff were 0.78 and 0.80, respectively at the calibration period. In this study, expanding of impervious surfaces such as greenhouses caused increasing of surface runoff, but caused decreasing of total nitrogen and total phosphorus loads.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5B호
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• pp.459-469
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• 2010

본 연구에서는 GIS 공간자료(수치표고모델, 토지이용도, 토양도)와 Terra MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상에 의한 식생활력도를 이용하여 유역의 일단위 유출량을 모의하는 격자기반의 분포형 일유출 모형을 개발하고 그 적용성을 평가하였다. 모형은 격자단위로 지표유출, 중간유출 및 기저유출, 증발산량 그리고 토양수분의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있다. 모형은 크게 유출, 증발산, 토양수분의 3개 주요모듈로 구성하였다. 유출은 강우전의 토양수분을 추적하여 지표하 저류능을 계산하므로서, 총 유출체적에서 각 유출량을 배분하는 감수곡선을 도입하여 모의하도록 하였으며, 증발산은 MODIS 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)를 고려한 Penman-Monteith 증발산량을 산정하도록 하였다. 매일의 토양수분은 전일의 토양수분에서 당일의 유출량과 증발산량을 계산하는 물수지 방정식을 이용하여 추적하도록 하였다. 이 모형에 대한 적용성 평가는 유역면적 930 $km^2$의 용담댐 유역을 대상으로 수행하였다. 공간해상도를 1 km로 맞춘 GIS 입력자료(토지피복도, 토양도, 경계자료 등)와 RS 입력자료(LAI)를 구축하였으며, 2000년부터 2008년까지의 기상자료를 수집하여 IDW 방법으로 공간분포화 하여 모형에 적용하였다. 검보정은 유역 출구 지점의 유출량 자료를 모의치와 비교하여 수행되었고, 보정결과에 따른 모형의 적합성과 상관성을 판단하기 위한 목적함수로는 결정계수($R^2$)와 평균제곱근오차 (RMSE : Root Mean Square Error)를 사용하였으며, 모형의 효율성 검증을 위해 Nash와 Sutcliffe(1970)가 제안한 모형 효율성 계수를 사용하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.78~0.93로 모의치가 실측치의 경향을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 유출량 분포도는 강우와 토양에 매우 민감하게 모의 되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.53-62
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• 1982

본(本) 연구(硏究)는 우리 나라 전역(全城)에 걸쳐 자연상태(自然狀態) 혹은 농촌지역(農村地城)에 있어서의 소규모(小規模) 지역(地城) 배수(排水)를 위한 수문(水門)의 설계(設計) 배수량(排水量)을 결정(決定)하는 실용적(實用的) 방법(方法) 개발(開發)하기 위한 기초연구(基礎硏究)로서 장기간(長期間)의 비교적 정확한 단시간(短時間) 호우자료(豪雨資料)를 보유(保有)하고 있는 지표지점(指標地點)을 서울로 선택하여 단시간(短時間) 호우(豪雨) 최대우량(最大雨量)-지속기간(持續期間)-재현기간관계(再現期間關係)를 수립하고 전국(全國)에 산재해 있는 우량관측소(雨量觀測所)의 일우량(日雨量) 자료(資料)의 빈도분석(頻度分析)에 의해 전국(全國)을 몇 개의 유이(類以) 강우특성(降雨特性) 지역(地城)으로 구분(區分)하여 구분(區分)된 강우특성(降雨特性) 지역(地城)과 지표지점(指標地點)의 50년(年) 확률일우량(確率日雨量)에 의해 각(各) 지역(地域)의 강우능(降雨能) 계수(係數) 결정(決定)하였다. 또한 토지이용상태(土地利用狀態)와 토양형(土壤型)에 따라 그 유역(流域)을 대표(代表)하는 유출수(流出數)를 결정(決定)하고 재현기간별(再現期間別)로 유출수(流出數) 및 강우지속기간(降雨持續期間)에 따른 유출능계수(流出能係數)를 결정(決定)할 수 있는 노모그램을 작성(作成)하였다. 유역(流域)의 잠재유출량(潛在流出量)은 단위유량도(單位流量圖)의 기본이론(基本理論)에 의거 대상지역(對象地域)의 강우능계수(降雨能係數)와 유출능계수(流出能係數) 및 유역면적(流域面積)의 적(積)으로 표시하였으며 최대잠재유출량(最大潛在流出量)의 결정절차(決定節次)도 제시(提示)하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.331-344
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• 2002

본 연구의 목적은 홍수유출해석을 위한 확정론적 유출모형의 개발에 있으며, 유출과정은 비 선형으로 취급하여 단순화시킨 개념적 모형을 유역유출모형으로 제시하였다. 개념적 모형의 구조는 지표유출을 일으키는 지표면과 지표하유출을 일으키는 토양층으로 구분하고 이들 각 구조를 지표와 지표하로 나누어 유출과정을 개념화하였으며, 지표흐름의 지체효과는 부탱크를 도입하여 나타내었다. 지표하 구조에서 중간 및 지표하 흐름의 성분들은 수치 filter를 이용하여 분리하였다. 유출계수 $\alpha$$_2$는 선행강우지수의 함수로 표현하였으며, 지표흐름에 관계되는 매개변수인 유출계수($\alpha$$_1$, $\alpha$$_{11}$)는 민감도를 분석하여 결정하였다. 본 연구에서 개념적 모형의 알고리즘은 효용도를 기준으로 자동 추출되게 하였으며, 개념적 모형에서 시뮬레이션시킨 결과는 실측 홍수수문곡선에 매우 접근하고 있음은 확인할 수 있었다.