• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.297-305
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• 2023

순환관개는 농업유역내 하천수를 상류의 농경지로 재투입시켜 관개용수로써 활용하고 기 사용된 용수는 직접유출 또는 기저유출의 형태로 하천으로 회귀되는 관개방식이다. 순환관개는 용수 및 양분 확보 측면에서 장점이 크지만 순환관개 후 발생하는 회귀수는 과투입된 양분을 함유하고 있어 하천 수질에 악영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 순환관개에 따른 하천 수질변화에 대한 정량적 분석은 효율적인 농업용수 공급과 수질관리대책 수립을 위해 반드시 필요하다. 유역내 수문 및 오염물질의 순환, 그리고 하천수질에 대한 정량적 영향을 통합적으로 분석하기 위하여 유역모델이 주로 활용되고 있으나 대부분의 유역모델들은 순환관개에 의한 수질 영향을 모의할 수 있는 기능을 제공하고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 유역모델과 다중 저류지 모델(Multi-reservoir model)을 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 하천수질 영향을 분석하고자 하였다. 연구 대상 지역은 경상남도 창녕군 계성천 유역내 순환관개를 시행하고 있는 관곡천 소유역으로 농업활동에 의한 오염물질 배출이 주된 지역이다. 먼저 계성천 및 관곡천을 대상으로 구축된 HSPF모델을 활용하여 관개지역에서의 배출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천수에 대한 연간 유량 및 수질 변화 시계열 자료를 생성하고 이를 토대로 자체 구축한 다중저류조 모델을 보정한 후 순환관개 모의에 사용하였다. 다중 저류지 모델에서 관곡천 유역을 관개지역과 관곡천 등 두 개의 하위시스템으로 구성하고 순환관개에 따른 하위시스템내 반응(식물흡수, 흡탈착, 및 소멸) 및 하위시스템 간 물 및 물질(질소 및 인)전달 관계를 모의할 수 있도록 하였다. 최종적으로 순환관개 운영 유무에 따라 총 3개의 시나리오를 구성하여 연간 순환관개용수량 변화에 따른 관곡천 수질영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.643-651
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• 2004

본 연구에서는 미국 환경청에서 개발하여 유역 오염총량관리를 위한 수질모형으로 이용되고 있는 HSPF 모형을 선정하여 발안 HP#6 시험유역을 대상으로 모형의 적용성을 분석하였다. HSPF모형을 이용하여 HP#6 시험유역에서 모형의 보정기간인 1996년부터 1997년까지 유출량을 모의한 결과, RMSE는 2.1mm, RMAE는 0.4mm, $R^2$는 0.92로 모의되었으며, 모형의 검정기간인 1999년부터 2000년의 모의 결과 RMSE는 6.03mm, RMAE는 0.49mm, $R^2$는 0.84로 모의되었다. 총질소에 대한 모형의 보정결과 RMSE는 0.086kg/ha/day, RMAE는 0.534kg/ha/day, $R^2$는 0.81로 나타났으며, 모형의 검정결과 RMSE는 0.326kg/ha/day, RMAE는 0.708kg/ha/day, $R^2$는 0.43으로 분석되었다. 총인에 대한 모형의 보정 결과 RMSE는 0.012 kg/ha/day, RMAE는 0.622kg/ha/day, $R^2$는 0.70으로 모의되었으며, 모형의 검정결과 RMSE는 0.063kg/ha/day, RMAE는 2.269kg/ha/day, $R^2$는 0.76으로 분석되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제30권1호
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• pp.16-24
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• 2014

A combined watershed and receiving waterbody model was developed for operational water flow forecasting of the Nakdong river. The Hydrological Simulation Program Fortran (HSPF) was used for simulating the flow rates at major tributaries. To simulate the flow dynamics in the main stream, a three-dimensional hydrodynamic model, EFDC was used with the inputs derived from the HSPF simulation. The combined models were calibrated and verified using the data measured under different hydrometeological and hydraulic conditions. The model results were generally in good agreement with the field measurements in both calibration and verification. The 7-days forecasting performance of water flows in the Nakdong river was satisfying compared with model calibration results. The forecasting results suggested that the water flow forecasting errors were primarily attributed to the uncertainties of the models, numerical weather prediction, and water release at the hydraulic structures such as upstream dams and weirs. From the results, it is concluded that the combined watershed-waterbody model could successfully simulate the water flows in the Nakdong river. Also, it is suggested that integrating real-time data and information of dam/weir operation plans into model simulation would be essential to improve forecasting reliability.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권3호
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• pp.185-196
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• 2015

본 연구에서는 황룡강 유역에 유역모델 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 적용하여 기후변화에 따른 오염부하 유출 변화량을 분석하였다. 황룡강 유역을 7개 소유역으로 분할하고 2011년에 관측된 유량, SS, BOD, TN, TP 농도자료를 이용하여 모델 보정 및 검정을 실시하였다. 기후변화에 따른 황룡강 유역의 환경변화를 예측하기 위해 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하였으며, 과거 기간 동안의 강우와 기온에 대한 모의치와 관측치간 월별 평균을 비교하여 미래 기상 자료에 대한 편의 보정을 수행하였다. 기후변화 시나리오의 기상 자료 분석 결과, 21세기 전반기와 비교하여 중, 후반기에 상대적으로 많은 연강수량과 연평균기온을 보이는 것으로 분석되었다. 기후변화에 따른 황룡강 유역에서의 오염물질 유출량 분석 결과, RCP 4.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2080년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 47%, 24%, 21%, 27% 증가율을 보여 21세기 후반기로 갈수록 연간 오염부하 유출량이 전반적으로 증가하는 것으로 분석되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2050년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 34%, 20%, 20%, 21% 증가율을 보이며 21세기 중반기에 연간 오염부하 유출량이 상대적으로 가장 많이 증가할 것으로 분석되었다. 이는 연강수량 변화와 동일한 패턴의 변화로서 기후변화에 따른 강우량 변화가 오염물질 유출량에 그대로 반영된 결과를 보여준다. 한편, 월별 오염물질 유출량은 RCP 4.5에서는 9월에, RCP 8.5에서는 2월에 상대적으로 크게 증가할 것으로 분석되었다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2005년도 학술발표논문집
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• pp.667-672
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• 2005

The objective of the study is to investigate the application of the mid-range model for agricultural ungaged small watershed. In this study, the need for the selection of an optimal model was presented, and the Feasibility of the GWLF(Generalized Watershed Loading Function) model was examined for agricultural small watershed. The study watershed covers 384ha, and the hydrologic and water quality data were monitored from 1996 to 2004. In the results of the simulation for the calibration period $(1996{\sim}1999)$ and verification $(2002{\sim}2004)$, $R^2$ were $0.70{\sim}0.91$ and RMSE was $2.11{\sim}5.71$. Then, the results of water quality simulation for SS, TN and TP, show that $R^2$ were 0.58, 0.47 and 0.62 respectively. This results were compared with the other research using the detailed models (SWAT, HSPF) for the same watershed and this showed the feasibility of mid-range model for the small watershed.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1091-1102
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• 2009

본 연구는 기후변화와 토지이용 변화로 인한 물순환 영향을 분석하기 위해 통계학적 축소모형(SDSM), 연속유출모형인 HSPF 모형, 불투수면 모형을 결합하는 통합접근법을 제시하였다. 이러한 기법을 안양천 유역에 적용하여 치수, 이수, 수질관리 측면에서 기후변화와 토지이용변화에 대한 영향을 분석하였다. 평가 기준은 유황곡선과 오염물질 농도 지속곡선이며 기후변화 시나리오 3개 (현재, A1B, A2)와 토지이용변화 3개, 총 9개의 시나리오에 대해 HSPF 모형을 이용하여 분석하였다. 그 결과 기후변화는 유출량에 대한 영향력이 크고 토지이용변화는 농도 변화에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 지속가능한 유역관리, 수자원관리를 위해 도시화와 기후변화에 대한 영향을 동시에 고려하는 것이 바람직하다.

• 한국환경농학회지
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• 제31권2호
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• pp.113-121
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• 2012

BACKGROUND: The Doam watershed in Korea has been managed for the reduction and the prevention of non-point source pollution since 2007. Especially, the water quality of the Doam reservoir is a primary issue related to the Doam dam reoperation. We have carried out the modeling to evaluate the water quality based on suspended solids (SS) of the Doam watershed and the Doam reservoir. Two powerful hydrological and water quality models (HSPF and CE-QUAL-W2) were employed to simulate the combined processes of water quantity and quality both in the upland watershed of the Doam reservoir and the downstream waterbody. METHODS AND RESULTS: The HSPF model was calibrated and validated for streamflow and SS. The CE-QUAL-W2 was calibrated for water level, water temperature, and SS and was validated for the only water level owing to data lack. With the parameters obtained through the appropriate calibration, SS concentrations of inflow into and in the Doam reservoir were simulated for three years (2008, 2004 and 1998) of the minimum, the average, and the maximum of total annual precipitation during recent 30 years. The annual average SS concentrations of the inflow for 2008, 2004, and 1998 were 8.6, 10.9, and 18.4 mg/L, respectively and those in the Doam reservoir were 9.2, 13.8, and 21.5 mg/L. CONCLOUSION(s): The results showed that more intense and frequent precipitation would cause higher SS concentration and longer SS's retention in the reservoir. The HSPF and the CE-QUAL-W2 models could represent reasonably the SS from the Doam watershed and in the Doam reservoir.

• 한국물환경학회지
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• 제34권1호
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• pp.33-45
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• 2018

In this study, we discussed the application of Watershed model and Load Duration Curves (LDC) in Total Water Load Management System. The Flow Duration Curves (FDC) and the LDC were generated using the results of the daily HSPF model and analyzed on monthly or yearly flow duration variability, and non-point pollutant discharge loads by entire flow conditions. As a result of the calibration and verification of the HSPF model, both the flow and the water quality were appropriately simulated. The simulated values were used to generate the Flow Duration Curve and the Load Duration Curve, and then the excess rate by entire flow conditions was analyzed. The point and non-point pollutant discharge loads for entire flow conditions were calculated. It is possible to evaluate the variability of water quality in specific flow duration through the curves reflecting the flow duration variability and to confirm the characteristics of the pollutant source. For a more scientific Total Water Load Management System, it is necessary to switch from a current system to a system that can take into account the entire flow conditions. For this, the application of the watershed model and load duration curve is considered to be the best alternative.

• 환경영향평가
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• 제20권1호
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• pp.71-78
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• 2011

This paper aims to assessing impact of reduction of non-point source pollution in the Bokha Stream watershed. The BASINS/HSPF model was calibrated and verified for water flow and water qualities using Total Maximum Daily Load 8days data from 2006 to 2007. Accuracy of the BASINS/HSPF models in simulating hydrology and water quality was compared and there were somewhat differences of statistical results, but water flow and water quality were simulated in good conditions over the study period. The applicability of models was tested to evaluate non-point source control scenarios to response hydrology and water quality in the Bokha stream using various measures which include BMPs approach and change of landuse. The evaluation of reduction of non-point source pollution was developed using load-duration curve. Despite strong reduction of non-point source, there are not satiated target quality at low flow season.

• 한국물환경학회지
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• 제36권6호
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• pp.592-610
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• 2020

In South Korea, the concept of water environment was expanded to include aquatic ecosystems with the Integrated Water Management implementation. Watershed-scale modeling is typically performed for hydrologic component analysis, however, there is a need to expand to include ecosystem variability such that the modeling corresponds to the social and political issues around the water environment. For this to be viable, the modeling must account for several distinct features in South Korean watersheds. The modeling must provide reasonable estimations for peak flow rate and apply to paddy areas as they represent 11% of land use area and greatly influence groundwater levels during irrigation. These facts indicate that the modeling time intervals should be sub-daily and the hydrologic model must have sufficient power to process surface flow, subsurface flow, and baseflow. Thus, the features required for watershed-scale modeling are suggested in this study by way of review of frequently used hydrologic models including: Agricultural Policy/Environmental eXtender(APEX), Catchment hydrologic cycle analysis tool(CAT), Hydrological Simulation Program-FORTRAN(HSPF), Spatio-Temporal River-basin Ecohydrology Analysis Model(STREAM), and Soil and Water Assessment Tool(SWAT).