• 한국수자원학회논문집
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• 제56권11호
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• pp.765-774
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• 2023

기후변화로 인해 강우의 변동성이 증가하여가뭄 또는 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 불확실성이 증가하는 기후 조건에 대응하는 수자원 시설 관리대책의 수립을 위해서는, 하천의 자연 유출량과 인공계 물공급을 모두 고려한 저수지 운영 모의를 통하여, 이수 및 치수 측면의 수자원 시설 영향에 대한 종합적인 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하여, 합천댐 유역을 대상으로 기후변화에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석을 수행하였다. 강우-유출모형으로는 modèledu Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J) 모형을, 저수지운영 모형은 HEC-Ressim 모형의 구조를 가지는 R 기반모형을 적용하였다. 구축된 연계 모형에 기후변화 시나리오를 2100년까지적용하여 합천댐의 이수안전도 및 홍수위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 이수안전도 분석 결과, SSP5-8.5에 비해 SSP2-4.5 조건에서 이수안전도가 더높으며, 먼미래로 갈수록 모두 과거 조건보다 이수안전도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 먼미래 기간에서는 홍수 위험도의 범위가 더욱 넓어지는 것으로나타났으며, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 두 시나리오모두 먼미래 기간에서 홍수 위험도의 중앙값이 가장 높았다. 또한, 연총강수량과연총유출은 과거 대비 10% 미만 증가하는데 비해, 홍수시댐무효방류량은 120%이상 증가하여, 연구대상지역인 합천댐유역의 경우, 미래 기후변화로 인한 홍수위험도가 상승할 것으로 예상된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권6호
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• pp.66-73
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• 2017

Empirical erosion models like Universal Soil Loss Equation (USLE) models have been widely used to make spatially distributed soil erosion vulnerability maps. Even if the models detect vulnerable sites relatively well utilizing big data related to climate, geography, geology, land use, etc within study domains, they do not adequately describe the physical process of soil erosion on the ground surface caused by rainfall or overland flow. In other words, such models are still powerful tools to distinguish the erosion-prone areas at large scale, but physics-based models are necessary to better analyze soil erosion and deposition as well as the eroded particle transport. In this study a physics-based soil erosion modeling system was developed to produce both runoff and sediment yield time series at watershed scale and reflect them in the erosion and deposition maps. The developed modeling system consists of 3 sub-systems: rainfall pre-processor, geography pre-processor, and main modeling processor. For modeling system validation, we applied the system for various erosion cases, in particular, rainfall-runoff-sediment yield simulation and estimation of probable maximum sediment (PMS) correlated with probable maximum rainfall (PMP). The system provided acceptable performances of both applications.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1121-1134
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• 2014

유사발생 잠재성 및 토양침식으로 인한 유사발생 위험성이 높은 것으로 평가된 내성천유역을 대상으로 강우-유출-토양침식-유사이송으로 이어지는 유역단위의 분포형 모형을 구축하였으며 유출과 유사농도 모의 결과에 주요한 영향을 미치는 조도계수 및 투수계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모의결과, 내성천유역의 토지 피복이 숲인 지역의 조도계수를 0.4에서 0.45로 변경하여 지표수 유출 유속을 감소시킴으로써 향석 지점에서의 유출곡선에 미치는 영향을 분석하였으나 유출수문곡선의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 평균 유사농도 값과 유사농도의 범위에 있어서도 모의 결과가 근소하게 증가하나 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 투수계수에 대한 민감도 분석 결과, 투수계수 값을 저감 시킬수록 총 유출량 및 첨두 유출량은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 유사농도 모의의 경우에도 투수계수를 저감시킬수록 모든 지점에서 평균 유사농도 및 유량에 따른 유사농도 범위가 증가하였으며, 향석 지점의 경우 투수계수를 50% 저감하였을 때 유사 농도 모의 값이 유량-유사량 관계식에 의해 계산된 값과 가장 근사한 것으로 나타났다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권4호
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• pp.1-8
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• 2012

This study is to assess the reduction of non-point source pollution loads for rice straw surface covering of upland crop cultivation at a watershed scale. For Byulmi-cheon watershed ($1.21km^2$) located in the upstream of Gyeongancheon, the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran), a physically based distributed hydrological model was applied. Before evaluation, the model was calibrated and validated using 9 rainfall events. The Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) for streamflow was 0.62~0.78 and the NSE for water quality (Sediment, T-N, and T-P) were 0.68, 0.60, and 0.58 respectively. From the field experiment of 16 rainfall events, the rice straw covering reduced surface runoff average 10 % compared to normal surface condition. By handling infiltration parameter (INFILT) in the model, the value of 16.0 mm/hr was found to reduce about 10 % reduction of surface runoff. For this condition, the reduction effect of Sediment, T-N, and T-P loads were 87.2, 28.5, and 85.1 % respectively. The rice straw surface covering was effective for removing surface runoff dependent loads such as Sediment and T-P.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.15-19
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• 2015

수문학에서 사용되는 강우-유출 모델의 경우 선형적인 시스템을 기반으로 유효강수량으로부터 시간적 지연을 통해서 유출량이 결정되는데 그 양은 강우량의 선형적인 비로 표현되어서 결국 합성곱을 통해 해석되게 된다. 또한 자료에 대한 확률론적 분석에 많이 이용되는 비매개변수 핵밀도함수의 경우, 핵(Kernel)의 의미자체가 합성곱에서 나온 것으로서 개개의 자료를 바탕으로 핵을 통해 매끄러운 확률밀도함수를 구하게 된다. 본 연구에서는 합성곱을 바탕으로 강우-유출 모델과 비매개변수 확률밀도함수를 해석하는 방법에 대해서 되짚어 보고 그 공통적인 특성과 다른 점을 수학적으로 나타내 줌으로써 사용되는 합성곱 함수의 유용성에 대해서 논하였다.

• 한국농공학회지
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• 제37권3_4호
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• pp.23-33
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• 1995

Geographic data which are difficult to handle by the characteristics of spatial variation and variety turned into a possibility to analyze with tlie computer-aided digital map and the use of Geographic Information System(GIS). The purpose of this study is to develop and apply a GIS application model (GISCELWAB) for the spatial simulation of surface runoff from a small watershed. This paper discribes the modeling procedure and the applicability of the cell water balance model (CELWAB) which calculates the water balance of a cell and simulates surface runoff of watershed simultaneously by the interaction of cells. The cell water balance model was developed to simulate the temporal and spatial storage depth and surface runoff of a watershed. The CELWAB model was constituted by Inflow-Outflow Calculator (JOC) which was developed to connect cell-to-cell transport mechanism automatically in this study. The CELWAB model requests detail data for each component of a cell hydrologic process. In this study, therefore, BANWOL watershed which have available field data was selected, and sensitivity for several model parameters was analyzed. The simulated results of surface runoff agreed well with the observed data for the rising phase of hydrograph except the recession phase. Each mean of relative errors for peak discharge and peak time was 0.21% and2.1 1% respectively. In sensitivity analysis of CELWAB , antecedent soil moisture condition(AMC) affected most largely the model.

• 한국농공학회지
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• 제45권4호
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• pp.78-88
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• 2003

The land use changes from non-urban areas to urban areas lead to the increased impervious areas, consequently increased direct runoff and higher peak runoff. Urban areas have also been recognized as significant sources of Nonpoint Source (NPS) pollution, while agricultural activities have been known as the primary sources of NPS pollution. Many features of the L-THIA/NPS GIS, L-THIA/NPS WWW system have been enhanced to provide easy-to-use system. The L-THIA model was applied to the Little Eagle Creek (LEC) watershed in Indiana to evaluate the accuracy of the model. The L-THIA/NPS GIS estimated yearly direct runoff values match the direct runoff separated from U.S. Geological Survey stream flow data reasonably. The $R^2$ and Nash-Sutcliffe values are 0.67 and 0.60, respectively. The L-THIA estimated runoff volume and total nitrogen loading for each land use classification in the LEC watershed were computed. The estimated runoff volume and total nitrogen loading in the LEC watershed increased by 180% and 270% for the 20 years. Urbanized areas -"Commercial", "High Density Residential", and "Low Density Residential"- of the LEC watershed made up around 68% of the 1991 total land areas, however contributed more than 92% of average annual runoff and 86% of total nitrogen loading. Therefore, it is essential to consider the impacts of land use change on hydrology and water quality in land use planning of urbanizing watershed.nning of urbanizing watershed.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2007년도 GIS 공동춘계학술대회 논문집
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• pp.246-251
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• 2007

The purpose of this study is to develop a grid based model for calculating the critical nonpoint source (NPS) pollution load (BOD, TN, TP) in Nak-dong area in South Korea. In the last two decades, NPS pollution has become a topic for research that resulted in the development of numerous modeling techniques. Watershed researchers need to be able to emphasis on the characterization of water quality, including NPS pollution loads estimates. Geographic Information System (GIS) has been designed for the assessment of NPS pollution in a watershed. It uses different data such as DEM, precipitation, stream network, discharge, and land use data sets and utilizes a grid representation of a watershed for the approximation of average annual pollution loads and concentrations. The difficulty in traditional NPS modeling is the problem of identifying sources and quantifying the loads. This research is intended to investigate the correlation of NPS pollution concentrations with land uses in a watershed by calculating Expected Mean Concentrations (EMC). This work was accomplished using a grid based modelling technique that encompasses three stages. The first step includes estimating runoff grid by means of the precipitation grid and runoff coefficient. The second step is deriving the gird based model for calculating NPS pollution loads. The last step is validating the gird based model with traditional pollution loads calculation by applying statistical t-test method. The results on real data, illustrate the merits of the grid based modelling approach. Therefore, this model investigates a method of estimating and simulating point loads along with the spatially distributed NPS pollution loads. The pollutant concentration from local runoff is supposed to be directly related to land use in the region and is not considered to vary from event to event or within areas of similar land uses. By consideration of this point, it is anticipated that a single mean estimated pollutant concentration is assigned to all land uses rather than taking into account unique concentrations for different soil types, crops, and so on.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.555-564
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• 2005

본 논문에서는 매개변수의 의존도가 상대적으로 적은 수리학적 모형으로 강우-유출 모형을 구성하였다. 미계측 유역에 대해서 지형도나 유역 특성 자료로부터 매개변수를 추정하고 지표류는 운동파 방법을 하도추적은 Dynamic Wave 추적기법을 적용하여 대표적인 자연하천 유역인 소양강 유역과 위천 유역에 대해서 적용성을 검토해 보았다. 모형의 효율성을 평가하기 위해서 소양강댐 유역을 대상으로 HEC-1 모형과 본 연구에서 제시한 모형을 비교한 결과 HEC-1 모형에 부합되는 유출해석이 가능하였으며 모형의 효율성 및 타당성을 확인할 수 있었다. 낙동강 위천 유역에서도 도시적 해석 및 통계적 지표에서 모두 실측치와 근접한 해석이 가능하였다. 따라서 기존에 많이 사용되는 일반적인 방법론을 이용한 간단한 모형이지만 자연하천에 적용이 가능하리라 사료된다. 그러나 여전히 조도계수의 추정 및 유역폭의 산정 등에 있어서 어려움이 있으며 이에 대한 보완이 필요하다 하겠다.

• 한국지리정보학회지
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• 제12권3호
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• pp.76-87
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• 2009

지금까지 대부분의 분포형 모형에서는 수문해석을 위한 모형과 지리정보시스템이 파일을 기반으로 자료 호환이 가능하도록 개발되어 왔다. 또한 모형 구동상의 편의성 향상을 위해서 두 시스템을 연계하여 운영할 수 있는 인터페이스 시스템이 개발되기도 하였다. 본 연구에서는 이와 같이 파일 혹은 인터페이스를 이용한 모형의 연계가 아닌 모형과 지리정보시스템이 통합된 모의 시스템을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 물리적 기반의 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)과 HyGIS(Hydro Geographic Information System)가 하나의 시스템으로 통합된 HyGIS-GRM을 개발하였다. 이를 통해서 입력자료의 구축과 적용의 전 과정을 하나의 시스템에서 수행할 수 있게 되었으며, 분포형 모형의 구동 및 결과의 분석에 대한 효율성을 높일 수 있었다. 또한 지리정보시스템과 분포형 모형의 통합 운영을 위한 절차를 수립함으로써 객관적인 모의환경을 제공할 수 있었으며, 수자원 모형과 지리정보시스템의 통합 시스템 개발을 위한 기반기술을 확보할 수 있었다.