• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.3B
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• pp.221-232
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• 2011

Applicability of three soil erosion models for burnt hillslopes was evaluated. The models were estimated with the data from plots established after tremendous wildfire occurred in the east coastal region. Soil erosion and surface runoff were simulated by the Water Erosion Prediction Project (WEPP) and the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) of application mode for disturbed forest areas and the Soil Erosion Model for Mountain Areas (SEMMA) developed for burnt hillslopes. Simulated sediment yield and surface runoff were compared with the measured those. In maximum value of sediment yield, three models was under-predicted and RUSLE and WEPP had difference of over two times. SEMMA showed the best model response coefficient, determination coefficient and the model efficiency. In application of models to the soil erosion according to the elapsed year after wildfire, all models were underestimated in initial stage disturbed by wildfire. Evaluation of models in this burnt hillslopes was shown the tends to under-predict soil erosion for larger measured values. Although a lot of sediment can be generated in small rainfall event as fine-grained soil of the high water repellency was exposed excessively right after wildfire, this under-prediction was shown that those models have a limit to estimate the weighted factors by wildfire.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.30 no.6
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• pp.638-646
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• 2014

Soil erosion from agricultural fields leads to various environmental problems weakening the capabilities of flood control and ecosystem in water bodies. Regarding these problems, Ministry of Environment of South-Korea prepared various structural and non-structural best management practices (BMPs) to control soil erosion. However, a lot of efforts are required to monitor and develop BMPs. Thus, modeling techniques have been developed and utilized for these issues. This study estimated the effectiveness of BMPs which are a vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model through the adjustment of the conservation practice factors, P factors, for Universal Soil Loss Equation which were calculated by monitoring data collected at the segment plots. Each BMP was applied to the areas with slopes ranged from 7% to 13% in the Haeanmyeon watershed. As a result of simulation, the vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed 55% and 59% efficiency of soil erosion reduction, respectively. Also, Vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed each 11.2% and 11.8% efficiency in reduction of sediment discharge. These roll type vegetation channel showed greater efficiency of soil erosion reduction and sediment discharge. Based on these results, if roll type vegetation channel is widely used in agricultural fields, reduction of soil erosion and sediment discharge of greater efficiency would be expected.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.363-363
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• 2011

무분별한 개발사업으로 인하여 발생되는 토양 침식 피해를 최소화시키기 위해서는 정확한 토양 침식량을 추정해야 한다. 현재 토양 침식량을 추정하기 위한 공식으로 Wischmeier와 Smith(1997)가 발표한 범양 토양손실공식(RUSLE, Revised Universal Soil Loss Equation)을 주로 사용하고 있다. RUSLE 공식의 매개변수 중 하나인 강우침식능 인자 R은 실무에서는 단일강우 확률강우량의 시간분포 강우량에 대하여 강우침식능을 산정하는 방법을 널리 사용하고 있으나, 연평균 강우침식능을 사용하는 경우도 많다. 국립방재연구소(2009)는 전국 53개소의 1960년대~2008년까지의 1시간 강우자료를 이용하여 연평균 강우침식능을 산정한 바 있고, 본 연구에서는 국립방재연구소의 자료(2009)에 23개소를 추가 하고 2009년~2010년 강우자료를 추가하여 강우침식능을 산정하였다. 강우침식능 산정 시 사용되는 강우 운동에너지 공식은 국내외에서 여러 가지 공식이 제안되고 있으나, 본 연구에서는 RUSLE와 USLE에서 추천하고 있는 식과 노재경 등(1984)의 식, van Dijk(2002) 식을 이용하여 각각의 연평균 강우침식능을 산정하고 전국 연평균 강우침식도를 재산정하였다. 연평균 R값의 76개 지점평균은 RUSLE 식 4890, USLE 식 5538, 노재경 식 4608, van Dijk 식 5444 MJ/ha mm/hr로 산정되었다. 에너지식에 따라 값은 최대 930 MJ/ha mm/hr 차이를 보였으나, 분포 양상은 경북 지역을 제외한 모든 유역에서 비슷함을 알 수 있었다. 노재경 식은 서울과 수원의 관측자료를 이용하여 제안된 식으로 타 식에 비하여 우리나라의 강우특성을 비교적 잘 고려한다고 판단되지만, 시간 및 공간적으로 제한된 데이터를 이용하여 제안된 식이므로 실무 적용을 위해서는 추가적인 검정이 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.278-278
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• 2017

전 세계적인 기후변화로 인한 기상이변 현상으로 국지성 호우가 빈번하게 발생하는 시점에 강우로 인한 토양유실 문제가 심각하게 대두되고 있다. 또한 급격한 도시, 산업화의 진행으로 인해 강우로 인해 유실되는 토양의 양이 증가하여 생태계에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국내에서는 토양유실문데를 해결하기 위해 많은 연구를 진행하고 있다. 토양유실문제를 해결하기 위해서는 토양유실현상의 원인을 파악하기 위한 모니터링 연구를 수행하여 현상을 분석하는 것이 가장 정확한 방법이지만 수반되는 인적, 경제적 한계가 발생하게 된다. 따라서 많은 연구자들은 토양유실량 산정 및 유사거동특성을 계산하는 모형을 활용한 연구가 수행되고 있다. 토양유실량을 산정하는 모형 중 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 범용토양유실량산정공식(Universal Soil Loss Equation, USLE)은 5개의 인자를 사용하여 연평균 토양유실량을 산정한다. 국내의 경우 환경부에서 제정한 '표토의 침식 현황 조사에 관한 고시'에 표토침식현황을 조사하는 방법으로 USLE 공식을 사용한다. USLE 모형을 구성하는 인자 중 C facotr는 작물의 생육과정에 따른 변화를 고려하지 않고 작물에 대한 획일적인 값을 제시하고 있어 밭에서 발생되는 정확한 토양유실현황을 예측하는데 한계가 있다, 따라서 본 연구에서는 식생피복변화에 따른 C factor산정방안을 제시하기 위해 비점오염원관리지역으로 지정된 자운지구 내 고랭지밭을 대상으로 실측을 통한 C factor를 제안하였다. 식생피복변화에 따른 C factor를 제안하기 위해 우선적으로 제작되어야 하는 NDVI map을 제작하기 위해 본 연구에서는 무인항공기인 ebee와 Multi-spectral 센서를 사용하여 실측을 진행하여 NDVI map을 제작하였으며, C factor를 제안하기 위해 Jamil A.A.Anache et al의 연구결과에 명시된 C factor 산정식을 적용하여 식생피복 변화에 따른 C factor를 산정하였다. 산정결과, 획일적인 값을 제시하는 기존 C factor와 다르게 식생피복에 따라 변화하는 C factor가 산정되었다. 본 연구를 통해 제안된 무인항공기를 사용한 C factor 산정방안을 통해 정확한 토양유실량을 산정하는데 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.529-533
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• 2008

본 연구는 미래기후변화가 공간해상도(5, 10, 30m)에 따른 토양유실량의 변화에 미치는 영향을 분석하고 자하였다. 연구대상지역은 경안천 최상류에 위치한 $1.16km^2$의 농촌 소유역을 대상으로 공간해상도별(5, 10, 30m) RS 및 GIS 자료를 생성하고, GIS 기반의 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형을 채택하여 토양유실량을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에 서 제공하는 GCM(Global climate model) 중에서 MIROC3.2 hire의 A1B, B1 시나리오를 이용하였으며, 과거 30년간(1977-2006)의 기상자료 통계정보를 기준으로 Change Factor Downscaling 기법을 적용하여 2020s년 (2010-2039), 2050s년(2040-2069), 2080s년(2069-2099) 전후의 각 30년간의 미래 강우량을 재생산하여 사용하였다. 그 결과 강수량은 2080s년에 A1B 시나리오의 경우 연평균 강수량은 270.37mm, 최대 강수량은 65.71mm 증가하였고, B1 시나리오의 경우 연평균 강수량은 37.11mm, 최대 강수량은 48.46mm 증가하는 것으로 나타났다. 구축한 미래 강우량을 RUSLE 인자 중 R 인자에 적용하여 2020s년, 2050s년, 2080s년의 토양유실량을 분석한 결과, 미래강수량이 증가함에 따라 공간해상도별 토양유실량도 증가하는 것으로 분석되었다. 평균토양유실량을 시나리오별로 보면, A1B 시나리오의 경우 2080s을 기준으로 1/5,000 scale에서는 약 0.18 ton/ha/year, 1/25,000 scale에서는 약 0.07 ton/ha/year, 1/50,000 scale에서는 약 0.07 ton/ha/year의 유실량이 각 공간해상도별로 증가하였다. B1 시나리오의 경우 2080s을 기준으로 1/5,000 scale에서는 약 0.03 ton/ha/year, 1/25,000 scale에서는 약 0.01 ton/ha/year, 1/50,000 scale에서는 약 0.01 ton/ha/year의 토양유실량이 증가한 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.85-85
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• 2020

South Korea experiences few large scale erosion and sedimentation problems, however, there are numerous local sedimentation problems. A reliable and consistent approach to modelling and management for sediment processes are desirable in the country. In this study, field measurements of sediment concentration from 34 alluvial river basins in South Korea were used with the Modified Einstein Procedure (MEP) to determine the total sediment load at the sampling locations. And then the Flow Duration-Sediment Rating Curve (FD-SRC) method was used to estimate the specific degradation for all gauging stations. The specific degradation of most rivers were found to be typically 50-300 tons/㎢·yr. A model tree data mining technique was applied to develop a model for the specific degradation based on various watershed characteristics of each watershed from GIS analysis. The meaningful parameters are: 1) elevation at the middle relative area of the hypsometric curve [m], 2) percentage of wetland and water [%], 3) percentage of urbanized area [%], and 4) Main stream length [km]. The Root Mean Square Error (RMSE) of existing models is in excess of 1,250 tons/㎢·yr and the RMSE of the proposed model with 6 additional validations decreased to 65 tons/㎢·yr. Erosion loss maps from the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), satellite images, and aerial photographs were used to delineate the geospatial features affecting erosion and sedimentation. The results of the geospatial analysis clearly shows that the high risk erosion area (hill slopes and construction sites at urbanized area) and sedimentation features (wetlands and agricultural reservoirs). The result of physiographical analysis also indicates that the watershed morphometric characteristic well explain the sediment transport. Sustainable management with the data mining methodologies and geospatial analysis could be helpful to solve various erosion and sedimentation problems under different conditions.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.23 no.4
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• pp.467-473
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• 2007

Although the dominant land use at the Imha-dam watershed is forest areas, soil erosion has been increasing because of intensive agricultural activities performed at the fields located along the stream for easy-access to water supply and relatively favorable topography. In addition, steep topography at the Imha-dam watershed is also contributing increased soil erosion and sediment loads. At the Imha-dam watershed, outflow has increased sharply by the typhoons Rusa and Maemi in 2002, 2003 respectively. In this study, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was evaluated for simulation of flow and sediment behaviors with long-term temporal and spatial conditions. The precipitation data from eight precipitation observatories, located at Ilwol, Subi and etc., were used. There was no significant difference in monthly rainfall for 8 locations. However, there was slight differences in rainfall amounts and patterns in 2003 and 2004. The topographical map at 1:5000 scale from the National Geographic Information Institute was used to define watershed boundaries, the detailed soil map at 1:25,000 scale from the National Institute of Highland Agriculture and the land cover data from the Korea Institute of Water and Environment were used to simulate the hydrologic response and soil erosion and sediment behaviors. To evaluate hydrologic component of the SWAT model, calibration was performed for the period from Jan. 2002 to Dec. 2003, and validation for Jan. 2004 to Apr. 2005. The $R^2$ value and El value were 0.93 and 0.90 respectively for calibration period, and the $R^2$ value and El value for validation were 0.73 and 0.68 respectively. The $R^2$ value and El value of sediment yield data with the calibrated parameters was 0.89 and 0.84 respectively. The comparisons with the measured data showed that the SWAT model is applicable to simulate hydrology and sediment behaviors at Imha dam watershed. With proper representation of the Best Management Practices (BM Ps) in the SWAT model, the SWAT can be used for pre-evaluation of the cost-effective and sustainable soil erosion BMPs to solve sediment issues at the Imha-dam watershed. In Korea, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been used to estimate the soil loss for over 30 years. However, there are limitations in the field scale mdel, USLE when applied for watershed. Also, the soil loss changes temporarily and spatially, for example, the Imha-dam watershed. Thus, the SW AT model, capable of simulating hydrologic and soil erosion/sediment behaviors temporarily and spatially at watershed scale, should be used to solve the muddy water issues at the Imha-dam watershed to establish more effective muddy water reduction countermeasure.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.1
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• pp.3-17
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• 2001

The purpose of this study is to understand applicabilities of sediment yield estimation technique with observed data in the field accelerated by human activity. Commonly used equations such as Universal Soil Loss Equation and Transport Research Board etc. from foreign country is not validated. And analyzing affecting parameters and understanding limit of each estimation technique is not examined, either. To test the applicabilities of several models, a hot spring development site in Chunahn city, Chungnam province is selected. Sediment yield of catchment is determined using RVSLE, TRB, MUSLE, SLEMA, and Morgan & Finned method and compared to actual measurement. It is found that RUSLE and TRB are overestimated and MUSLE dives a rotatively resonable value.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1696-1700
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• 2007

현재까지 약 100여개국의 나라에서 Universal Soil Loss Equation (USLE) 가 장기 토양 유실 가능성을 모의하는 데 사용되고 있다. 그러나 RUSLE는 유역에서의 토양 유실 가능성을 모의할 수는 있으나 하천으로 유입되는 유사량을 모의할 수 없으므로, 효과적인 유사량 관리를 위해 유실된 토양 중 얼마나 유역의 최종유출구로 유입되는 유달률(SDR, Sediment Delivery Ratio)을 고려해야 한다. 이를 위해 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) 이 수계내 임의의 지점에서의 유사량을 구하기 위해 개발되었다. 이 SATEEC은 USLE에 기반을 두고 있으나 공간적으로 분포된 유달률 맵을 산정하기 위해 면적에 따른 유달률 공식을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 경사에 따른 유달률 공식을 사용할 수도 있다. 본 연구에서는 이러한 SATEEC을 이용하여 강원도 춘천시 남산면 수동리 지역에서의 면적에 따른 유달률 공식을 사용했을 경우와 경사에 따른 유달률 공식을 사용했을 경우에 따른 각각의 임의 수계의 최종 유출구에서의 유사량을 비교하였다. 같은 면적의 소유역을 갖는 각각의 유출구에서의 유사량을 면적에 의한 유달률($SDR_A$) 방법과 하천의 평균경사도를 고려한 유달률($SDR_S$) 식을 사용하여 유사량을 비교하였다. $SDR_S$에 의한 유사량($SY_S$)을 기준으로 하여 $SDR_A$에 의한 유사량($SY_A$)의 비는 $-37.83%{\sim}44.36%$로 큰 차이를 보였다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.6
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• pp.111-117
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• 2009

The RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) has been most widely used to estimate sediment yield in Korea. However RUSLE factors have not been verified based on measured data of sediment yield. The analysis of characteristics for the rainfall erosivity factor R was performed in this study. The R factor of RUSLE is expressed as multiple of total rainfall energy and maximum 30 min rainfall intensity. In this study, the characteristics of 10 rainfall energy equations were investigated using data measured in Gangneung experimental watershed, and applicability of each equations was reviewed based on results of the correlation analysis between measured sediment yield and total rainfall, between measured sediment yield and maximum intensity, and between measured sediment yield and total rainfall energy yield. Also, the relationship of I30 and I60 was proposed using 10-min rainfall data during 9 years.