• 한국지형학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 2016

To understand the difference of runoff discharge processes between Gwangneung deciduous and coniferous forest catchments, we collected hydrological data (e.g., precipitation, soil moisture, runoff discharge) and conducted hydrochemical analyses in the deciduous and coniferous forest catchments in Gwangneung National Arboretum in the northwest part of South Korea. Based on the end-member mixing analysis of the three storm events during the summer monsoon in 2005, the hillslope runoff in the deciduous forest catchment was higher 20% than the coniferousforest catchment during the firststorm event. Howerver, hillslope runoff increased from the second storm event in the coniferous catchment. We conclude that low soil water contents and topographical gradient characteristics highly influence runoff in the coniferous forest catchment during the first storm events. In general, coniferous forests are shown high interception loss and low soil moisture compared to the deciduous forests. It may also be more likely to be a reduction in soil porosity development when artificial coniferous forests reduced soil biodiversity. The forest soil porosity is an important indicator to determine the water recharge of the forest. Therefore, in order to secure the water resources, it should be managed coniferous forests for improving soil biodiversity and porosity.

• 한국산림과학회지
• /
• 제96권5호
• /
• pp.561-566
• /
• 2007

This study was conducted to clarify runoff production processes in forested catchment through hydrograph separation using three-component mixing model based on the End Member Mixing Analysis (EMMA) model. The study area is located in the coniferous-forested experimental catchment, Gwangneung Gyeonggido near Seoul, Korea (N 37 45', E 127 09'). This catchment is covered by Pinus Korainensis and Abies holophylla planted at stocking rate of 3,000 trees $ha^{-1}$ in 1976. Thinning and pruning were carried out two times in the spring of 1996 and 2004 respectively. We monitored 8 successive events during the periods from June 15 to September 15, 2005. Throughfall, soil water and groundwater were sampled by the bulk sampler. Stream water was sampled every 2-hour through ISCO automatic sampler for 48 hours. The geochemical tracers were determined in the result of principal components analysis. The concentrations of $SO_4{^{2-}$ and $Na^+$ for stream water almost were distributed within the bivariate plot of the end members; throughfall, soil water and groundwater. Average contributions of throughfall, soil water and groundwater on producing stream flow for 8 events were 17%, 25% and 58% respectively. The amount of antecedent precipitation (AAP) plays an important role in determining which end members prevail during the event. It was found that ground water contributed more to produce storm runoff in the event of a small AAP compared with the event of a large AAP. On the other hand, rain water showed opposite tendency to ground water. Rain water in storm runoff may be produced by saturation overland flow occurring in the areas where soil moisture content is near saturation. AAP controls the producing mechanism for storm runoff whether surface or subsurface flow prevails.

• 한국환경복원기술학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.52-59
• /
• 2006

This study was conducted to find end-members and tracers which are effective to be applied in the End Member Mixing Analysis (EMMA) model for runoff separation at the Gwangneung coniferous forest catchment (13.6ha), Gyeonggido, Korea. We monitored three successive rainfall events during two weeks from June 26, 2005 to July 10, 2005, and analysed chemical properties of rainfall, throughfall, stemflow, groundwater and soil water considered as main components of storm runoff. The followings are the results of analyses of each component and tracer. Groundwater, soil water and rainfall (or throughfall) were dominant runoff components. Rainfall and groundwater were selected as main components for the two components-one tracer mixing model, and groundwater, soilwater and throughfall were selected as main components for the three components-two tracers mixing model. Tracers were selected from anion ($Cl^-$ and ${SO_4}^{2-}$), cation ($Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, and $Ca^{2+}$) and Acid Neutralizing Capacity (ANC) in event 1, 2, and 3. $Na^+$, $Ca^{2+}$ and ANC were selected in the two components-one tracer mixing model and ${SO_4}^{2-}-K^+$, ${SO_4}^{2-}-Na^+$, ${SO_4}^{2-}-Ca^{2+}$, ${SO_4}^{2-}$-ANC, and $Ca^{2+}$-ANC were selected in the three components-two tracers mixing model. Selected main runoff components and tracers can provide basic information to determine the contribution rate of each runoff component and identify the runoff process in a forest watershed.

• 한국산림과학회지
• /
• 제95권5호
• /
• pp.556-561
• /
• 2006

This study was conducted to choose end-members and tracers for application of End Member Mixing Analysis (EMMA) model for the coniferous forest catchment, Gwangneung Gyeongi-do near Seoul metropolitan of South Korea (N $37^{\circ}$ 45', E $127^{\circ}$ 09'). This coniferous forest of Pinus Korainensis and Abies holophylla was planted at stocking rate of $3.0stems\;ha^{-1}$ in 1976. Thinning and pruning were carried out two times in the spring of 1996 and 2004 respectively. We monitored two successive rainfall events during ten days from June 26, 205 to July 5, 2005. Two storm events were selected to determine the end members and natural traces for hydrograph separation. The event 1 amounts to 161.9 m for two days from June 26 to 27, 2005. The event 2 precipitates to 139.2 mm for one day of July 1, 205. Throughfall, groundwater, soil water and stream water of the two events above were sampled through the bulk and automatic sampler. Their chemical properties were analyzed for prediction of the main tracer. The end members that contribute to the stream runoff were identified from the three components including groundwater, soil water and throughfall. Each component and stream water in the two events formed the suitable mixing diagram in case of chloride-nitrate ion and sulfate-potassium ion. Especially, chloride-nitrate ion was found to be the most suitable tracers for EMMA model in the two events.

• 한국습지학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.102-113
• /
• 2019

조석에 따른 마산만의 수질의 차이를 파악하기 위하여 2016년 초여름(6월)과 여름(7, 8월)의 대조기 1 조석주기 내의 만조와 간조시에 6개의 조사정점에서 slack-tide sampling을 실시하였다. 조사된 모든 수질성분들의 혼합 상태는 SAL과의 사이의 상관관계를 통하여 잘 설명되고 있다. 초여름과 여름철 공통적으로 하천수 유입 물질인 TURB, DSi, NNN은 주로 보존성 혼합을, 내부증감 물질인 SS, COD, AMN, $H_2S$는 주로 비보존성 혼합을 나타내었다. 보존성 혼합은 만조와 간조의 수질 사이에 좋은 선형 관계를 나타내었고, 비보존성 혼합은 양자가 각기 다른 변동 양상을 나타내었다. 요인분석을 통하여 만조와 간조의 농도차의 시공간적 변화에 주요한 잠재변수들을 확인할 수 있었다. 초여름의 경우는 갈수기로서 외부유입 물질(allochthonous inputs)이 적으므로 농도차 변화에 주도적으로 영향을 미치는 오염원이 없이 조석, 유역으로부터 자연유입, 내부증감 등의 영향이 복합적으로 작용하여 4개의 요인(VF1~4)에 고루 분포되어 나타났다. 반면에 여름철의 경우는 하천수의 영향을 받는 ST-1에서 큰 농도차를 나타내는 지표들은 VF1 요인에 집중적으로 포함되어 나타났고, 그 밖에 내부 증감을 나타내는 지표들로 극명히 구분되어 나타났다. 실제로 항상 안정된 상태의 하구는 존재하지 않는다. Flushing time의 변화 등에 의하여 혼합양상은 항상 변할 수 있고, 여기에 내부증감으로 end-members의 조건이 변함에 따라 농도차의 발생은 불가피하다. 그러므로 하구의 수질을 조사할 때 평균적인 수질 자료를 확보하기 위한 시료 채취 방법을 항상 강구할 필요가 있다.

• 지질학회지
• /
• 제54권5호
• /
• pp.579-584
• /
• 2018

해수침투가 발생할 때 혼합비를 결정하는 것은 해수침투연구에 매우 중요한 사항이며, 단성분 혼합분석방법을 주로 사용한다. 본 연구에서는 이러한 해수와 담수의 혼합비 계산시 발생되는 오차를 불확정성의 원리를 이용하여 결정하였다. 또한 해수침투 혼합비를 계산할 때 평균값과 표준편차의 차이에 의해 발생할 수 있는 혼합비의 오차를 제시하였다. 이러한 오차의 크기는 (1) 혼합비가 커질수록, (2) 사용된 평균값과 표준편차값의 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 해수와 배경지하수의 추적자 농도 값이 작을수록 커진다. 특히, 해수침투가 발생하여 양이온교환반응이 일어날 때 이온델타(이론적인 지하수화학성분과 실제 시료의 화학성분의 차이)값이 0 근처에서는 오차값이 지구화학적인 상태(침전 또는 용해)를 결정하는 데에 기여할 수 있다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제26권2호
• /
• pp.135-144
• /
• 2021

동해 남한국대지 IODP Site U1430 시추 퇴적물 쇄설성 성분의 입도 자료에 대한 구성 성분 분해 결과 황사 입자와 화산재 입자를 대표하는 4개 구성 입도 집단이 구별되었다. 이 중 화산재 입자를 대표하는 2개 구성 입도 집단은 다양한 형태의 세립 및 조립 유리질 샤드들로 이루어져 있으며, 전체 입도 분포에서 0-82% 범위의 비율을 차지하고 있다. 분석된 입도 자료 중 화산재 유입 영향을 받은 자료를 제거하고 황사 입경 변화의 경향을 추출하기 위한 기준으로 화산재 구성 입도 집단 비율 33%가 적정한 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제4권4호
• /
• pp.305-311
• /
• 1999

라디움(Ra) 동위원소 분포특성을 이용하여 동중국해와 남중국해 여름철 표층수의 해수의 조성을 밝히고자 하였다. 염분과 라디움 동위원소 방사능비($^{228}Ra/^{226}Ra$)의 분포는 동중국해와 남중국해에서 각기 쿠로시오 표층수와 장강 희석수, 쿠로시오 표층수와 연안 희석수의 두 단성분 해수의 단순혼합으로 설명하기에 적절하게 점진적으로 변화하는 분포양상을 나타냈다. 동중국해의 경우에 두 단성분 해수의 혼합은 Ra 동위원소비와 염분의 두 추적자로 각각 정량화가 가능하였는데, 결과를 비교해 보면 쿠로시오에 가까운 정점에서는 매우 비슷한 결과를 보였으나 대마난류가 분지된 이후부터는 차이가 커지기 시작하였다. 이러한 차이를 보이게 하는 가능한 요인으로 중층수와의 혼합이 지목되었다. 이 경우 염분과 Ra 동위원소비는 서로 반대방향으로 교란될 것으로 예상된다. 즉 염분은 저염수의 기여도를 과소평가하는 방향으로 반대로 Ra 동위원소비는 과대평가하게 되므로 두 결과값의 중간값이 실제에 가까울 것으로 판단되었다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.109-120
• /
• 2007

한국 산악 경관에서의 물과 탄소의 순환을 이해하고 예측하기 위해서는 물과 탄소의 유역 내 이동 경로, 저류, 체류시간 및 상호작용에 대한 정보가 선행되어야 한다. 이와 관련하여 본 논문에서는 HydroKorea 및 CarboKorea 연구에서 사용하고 있는 연구 방법들과 현재까지의 주요 결과를 소개한다. 유역 내 다양한 수문순환 과정을 이해하기 위해 지하수위 변동, end-member mixing model, 교차상관 분석, 대기 기원의 천연방사성 동위원소를 이용하였다. 광릉 산림 유역에서는 지표유출의 기여도가 상대적으로 높았고, 강수량과 강수강도 및 패턴의 변화가 물의 유출경로와 체류 시간에 영향을 주었다. 특히, 몬순으로 인한 강수형태와 유역 내 수문과정의 변화가 탄소 순환에 영향을 미쳤는데, 지속적인 강우의 유입이 산림토양의 표층에 분포하는 고농도의 용존유기탄소의 유출을 증가시켰다. 본 연구를 통하여 시도된 수문순환과정에 대한 정량적인 규명은 기후 변화가 수자원 관리와 산림유역 탄소순환에 미치는 영향을 예측하기 위한 과학적 방법론을 확립하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.510-519
• /
• 2019

The 'Stable Isotope Analysis in R' (SIAR), one of the Bayesian mixing models for stable isotopes, has been proven to be useful for source apportionment of nitrates in rivers. In this study, the contribution ratios of nitrate sources were quantified by using the SIAR based on nitrogen and oxygen stable isotope measurements in the Yeongsan River. From the measurements, it was found that the values of δ¹⁵N-NO₃ and δ¹⁸O-NO₃ ranged from -8.2 ‰ to +13.4 ‰ and from +2.2 ‰ to +9.8 ‰, respectively. We further analyzed the contribution ratios of the five nitrate sources by using the SIAR. From the modeling results, the main nitrate source was found to be soil N (29.3 %), followed by sewage (26.7 %), manure (19.6 %), chemical fertilizer (17.9 %) and precipitation (6.3 %). From the results, it was found that the anthropogenic sources, i.e., sewage, manure and chemical fertilizer contribute 64.2% of the total nitrate inflow from the watershed. Due to the significant correlation of δ¹⁵N-NO₃ and lnNO₃^- in this study, the fractionation factors reflecting the biogeochemical processes of stable isotope ratios could be directly obtained. This may make the contribution ratios obtained in this study more precise. The fractionation factors were identified as +3.64 ± 0.91 ‰ for δ¹⁵N-NO₃ (p<0.01) and -5.67 ± 1.73 ‰ for δ¹⁸O-NO₃(p<0.01), respectively, and were applied in using the SIAR. The study showed that the stable isotope method using the SIAR could be applied to quantitatively calculate the contribution ratios of nitrate sources in the Yeongsan River.