• 한국농공학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.37-48
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• 2013

The objective of this study is to assess the impact of potential climate change on the hydrological components, especially on the streamflow, evapotranspiration and snowmelt, by using the Soil Water Assessment Tool (SWAT) for 17 Hanriver middle watersheds of South Korea. For future assessment, the SWAT model was calibrated in multiple sites using 4 years (2006-2009) and validated by using 2 years (2010-2011) daily observed data. For the model validation, the Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) for streamflow were 0.30-0.75. By applying the future scenarios predicted five future time periods Baseline (1992-2011), 2040s (2021-2040), 2060s (2041-2060), 2080s (2061-2080) and 2100s (2081-2100) to SWAT model, the 17 middle watersheds hydrological components of evapotranspiration, streamflow and snowmelt were evaluated. For the future precipitation and temperature of RCP 4.5 scenario increased 41.7 mm (2100s), $+3^{\circ}C$ conditions, the future streamflow showed +32.5 % (2040s), +24.8 % (2060s), +50.5 % (2080s) and +55.0 % (2100s). For the precipitation and temperature of RCP 8.5 scenario increased 63.9 mm (2100s), $+5.8^{\circ}C$ conditions, the future streamflow showed +35.5 % (2040s), +68.9 % (2060s), +58.0 % (2080s) and +63.6 % (2100s). To determine the impact on snowmelt for Hanriver middle watersheds, snowmelt parameters of SWAT model were determined through evaluating observed streamflow data during snowmelt periods (November-April). The results showed that average SMR (snowmelt / runoff) of 17 Hanriver middle watersheds was 62.0 % (Baseline). The annual average SMR were 42.0 % (2040s), 39.8 % (2060s), 29.4 % (2080s) and 27.9 % (2100s) by applying RCP 4.5 scenario. Also, the annual average SMR by applying RCP 8.5 scenario were 40.1 % (2040s), 29.4 % (2060s), 18.3 % (2080s) and 12.7 % (2100s).

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.121-126
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• 2006

쌍천 유역의 강수량과 지하수위의 관계를 분석한 결과 융설 효과를 확인하였고 갈수기에 지하수위가 현저히 저하됨을 확인하였다. 지하댐 운영을 위해 개발된 Groundwater dam Operation Index(GOI)는 이동평균값을 사용하여 상용 로그값을 취한 것으로 지하수위와의 상관관계를 분석하여 비교적 높은 상관관계가 있을 시 지하댐 운영지표로 사용하는데 목적을 두고 개발되었다. 그러나 유역별, 자료별로 이동평균기간이 다를 수 있기 때문에 여러 이동평균 기간을 정하여 각각 상관계수를 구한 후에 가장 높은 상관관계를 가지는 이동평균기간을 선택하게 된다. 이 과정에서 70일 이동평균값이 가장 높은 상관관계를 보여주었다. 융설 효과를 고려하기 위해서 먼저 유역의 DEM 자료를 이용하여 100m간격으로 고도별 면적분포를 구하고 기온이 100m당 $0.5^{\circ}C$씩 감소하는 것을 고려하여 강수사상이 발생하면 0도 이하가 되는 고도에서는 강설사상이 발생하는 것으로 가정하였다. 이 때 고도별 면적분포에서 구해지는 면적비를 고려하여 강수사상을 강우와 강설로 나누었다. 이후에 고도를 고려한 기온이 $0^{\circ}C$ 이상인 날에 그 고도의 설적이 모두 녹는 것으로 가정하였고 강우가 발생한 것으로 처리하였다. 이렇게 수정된 강수자료를 이용하여 이동평균을 구하여 지하수위와의 상관관계를 구해본 결과 쌍천 유역의 2003년부터 2005년까지 2개년 자료에 대해서는 대체로 70일 이동평균을 이용한 GOI가 지하수위와의 상관관계가 높으며 융설을 고려했을 때 상관관계가 더 높아짐을 알 수 있다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.313-321
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• 2009

한강 유역의 강우량과 지하수위 관측 자료를 이용하여 강우이동평균을 이용하여 융설 효과와 한계침투량을 고려한 지하수위와의 상관관계를 분석하였다. 한강 유역에 위치한 14개 연구 지점을 분석해본 결과 관측소마다 다른 상관계수 및 지하수위의 변동을 볼 수 있었다. 지하수위의 계절적, 연도별 변동 추이 분석 결과 상관계수가 높게 나오는 지역일수록 계절적 특성을 따르는 지하수위의 변동을 보이는 것으로 나타났다. 상관관계 분석 결과 대체로 높은 상관계수를 얻을 수 있었으며 동일한 관측소의 암반층과 충적층의 상관계수도 큰 차이는 없었지만 대체로 암반층에서 조금 더 높은 값을 보여주었다. 유역평균 일최대침투량인 한계침투량을 고려하여 지하수위와의 상관관계를 분석한 결과 이동평균만을 이용한 상관관계 분석보다 더 큰 상관계수를 가지는 것으로 나왔다. 또한, 다른 유역에 비해, 적설량이 많은 한강 유역이므로 융설 효과를 고려할 때 더 높은 상관계수를 가지는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.833-844
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• 2006

본 연구는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하여 융설모의에 따른 유출 및 수문성분의 영향을 분석하고자 하는데 그 목적이 있다. 대상유역으로는 충주댐 유역을 선정하였으며 융설 매개변수를 산정하였다. 충주댐지점에서의 관측유량과 융설모의 전후의 모의유량을 비교한 결과 융설모의를 수행한 유출거동이 관측치와 유사하게 모의되었으며, 특히 3, 4월에 융설 영향이 큰 것으로 나타났다. 상류유역 2개 지점에 대해서도 유사한 결과를 보였다. 또한, 융설 모의시 표고밴드 설정에 따른 영향을 분석하였으며, 융설 고려에 따른 각 수문성분들이 시간적, 양적으로 다른 거동을 보이는 것을 제시하였다. 다만, 융설 모의시 융설 발생 임계온도 전후의 온도변화에 따라 유출량이 민감하게 반응하는 문제가 도출되었으며, 이는 향후 연구를 통해 개선되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국농공학회지
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• 제22권4호
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• pp.108-114
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• 1980

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.

• 한국지구과학회지
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• 제35권2호
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• pp.97-103
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• 2014

물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인 안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권5호
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• pp.34-40
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• 2015

It is reported that the intensity of rainfall will likely increase, on average, over the world on 2000. For water resources security, many studies for flow paths from rainfall or snowmelt to subsurface have been conducted. In Korea, few isotopic studies for characterizations of flow path have been undertaken. For a better understanding of how water derived from atmosphere moves to subsurface and from subsurface to stream, an analysis of precipitation and stream water using oxygen-18 and deuterium isotopes in a small watershed, Dorim-cheon, Seoul, was conducted with high resolution data. Variations of oxygen-18 in precipitation greater than 10‰ (δ¹⁸O_max = −1.21‰, δ¹⁸O_min = −11.23) were observed. Isotopic compositions of old water (groundwater) assumed as the stream water collected in advance were −8.98‰ and −61.85‰ for oxygen and hydrogen, respectively. Using a two-component mixing model, hydrograph separation of the stream water in Dorim-cheon was conducted based on weighted mean value of δ¹⁸O. As a result, except of instant dominance of rainfall, contribution of old water was dominant during the study period. On average, 71.3% of the old water and 28.7% of rainfall contributed to the stream water. The results show that even in the small watershed, which is covered with thin soil layer in granite mountain region, the stream water is considerably influenced by old water inflow rather than rainfall.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.137-137
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• 2021

In this study we aimed to enhance streamflow prediction skill of a land-surface hydrological model, WRF-Hydro, over one of the snow dominated catchments lies in Himalayan mountainous range, Astore. To assess the response of the Himalayan river flows to climate change is complex due to multiple contributors: precipitation, snow, and glacier melt. WRF-Hydro model with default glacier module lacks generating streamflow in summer period but recently developed WRF-Hydro-CROCUS model overcomes this issue by melting snow/ice from the glaciers. We showed that by implementing WRF-Hydro-CROCUS model over Astore the results were significantly improved in comparison to WRF-Hydro with default glacier module. To constraint the model with the observed streamflow we chose 17 sensitive parameters of WRF-Hydro, which include groundwater parameters, surface runoff parameters, channel parameters, soil parameters, vegetation parameters and snowmelt parameters. We used Dynamically Dimensioned Search (DDS) method to calibrate the daily streamflow with the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) being greater than 0.7 both in calibration (2009-2010) and validation (2011-2013) period. Based on the number of iterations per parameter, we found that the parameters related to channel and runoff process are most sensitive to streamflow. The attempts to address the responses of the streamflows to climate change are still very weak and vague especially northwest Himalayan Part of Pakistan and this study is one of a few successful applications of process-based land-surface hydrologic model over this mountainous region of UIB that can be utilized to have an in-depth understanding of hydrological responses of climate change.