• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.47 no.1
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• pp.93-102
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• 2005

A prototype surface flow constructed wetland was built in the upstream area of Sihwa reclaimed tidal lands to improve the water quality of Lake Sihwa by treating severely polluted stream water. In this study, we monitored hydrology, macrophyte (Phragmites communis Trin,) growth, and water quality in the Banwol and Donghwa wetlands to evaluate their performance during the initial period after the completion of wetland construction, The average removal efficiency($\%$) in each wetland was relatively low compared with the performance data from the North America Wetland Treatment System Database (NADB), which mainly includes urban sewage-treatment wetlands. However, the average removal rates per unit area ($g/m^{2}/day$) were 0.72, 0.72 and 0.51 (BOD), 2,04, 2.46 and 0.70 (SS), 0.89, 0.43 and 1.09 (TN) and 0.02, 0.02 and 0.02 (TP) in the Banwol and Donghwa wetlands and NADB, respectively. The overall performance of the Banwol and Donghwa wetlands was within the expected range of the wetland system processes contributing the reduction of the pollutant load to Lake Sihwa during the initial period of wetland operation. Considering the low influent concentration, high hydraulic loading rate, and insufficient macrophyte growth since the wetland was constructed, better performance is expected if an improved operational scheme is adopted.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.200-200
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• 2017

강우에 의한 토양 침식 및 토사유츨량은 하천 및 유역환경관리 관점에서 가장 중요한 인자 중 하나로 보고되고 있으며, 다양한 분야에서 이에 대한 연구를 수행 중에 있다. 일반적으로 유역에서 발생한 토양침식 및 물의 이동에 의한 토사유출량을 해석하기 위해 SWAT 등과 같은 많은 모형이 적용되고 있지만, 대부분 농업지역에서 이용하는 수평형태의 수문학적 개념에 따른 overland flow 개념을 이용하고 있다. 하지만, 우리나라는 약 70% 이상이 산림으로 이루어진 지역으로 유역환경 해석에 있어 수평적인 개념과 함께 사면내에서 lateral flow와 같은 지표하 흐름의 이동에 관한 개념 역시 필요하지만, 이의 영향에 대한 관련 연구는 부족하다. 최근 수문학의 발달과 더불어 수평적인 개념을 탈피한 사면수문학 개념이 전 세계적으로 발달하고 있으며, 많은 발전을 이루고 있다. 이를 통해 GIS를 기반으로 물리학기반의 GeoWEPP 모형이 미국을 중심으로 개발되었고, 이에 대한 많은 적용 및 평가가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 평가받고 있는 process 기반의 SWAT 모형과 사면수문학 개념을 반영한 물리학기반의 GeoWEPP 모형을 이용하였다. 이 두 모형은 강우, 지형, 토양도, 토지피 복도 등 두 모형의 입력자료 역시 거의 동일하게 구성되어 있으며, 같은 FORTRAN CODE 및 ArcGIS에서 운영될 수 있도록 이루어져 있어 비교 분석하기 원활하다. 모형의 적용은 매년 심각한 조류가 발생하는 대청호 지류인 소옥천 유역내 중하류에 위치한 옥각교에서 관측된 모니터링 자료(토사유출량과 유출량)를 이용하여 모형의 정확성을 평가 후, 사면수문학 개념의 적용성에 대해 논하였다. 각각의 모형의 결과에 대한 정확성 평가는, Nash-Sutcliffee를 이용하여 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.164-164
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• 2017

토지이용 및 토지피복 변화는 인간의 활동에 따른 결과를 반영하며 자연환경의 변화와도 밀접한 관련이 있다. 수문환경의 변화는 수로 건설이나 하천정비, 사진개간, 도시화 등과 같은 인위적인 변화와 지구온난화에 따라 변화하는 기후 패턴에도 많은 영향을 받고 있다. 본 연구에서는 안성천 공도수위관측소 상류유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment) 모형을 이용하여 현재의 유역 수문환경조건을 보다 현실적으로 분석하기 위해 연구를 실시하였다. 유역의 수문환경 조건을 정량적으로 파악하기 위하여 CLUE-s 모형을 이용한 토지이용변화가 기후변화 시나리오에 따른 수문학적 거동(지표유출, 증발산량, 총유출량, 수질거동)에 미치는 영향을 SWAT모형을 이용하여 파악하고자 하였다. 안성천의 공도 수위관측소($366.5km^2$)을 대상으로 유역 내 3지점의 기상관측소(이천, 수원, 천안)를 대상으로 40년(1976~2015)동안의 일 기상자료를 수집하여 SWAT 모형을 구축하였다. 평년 및 가뭄년을 포함하는 선별된 기간에 대하여 다양한 목적함수($R^2$, NSE, RMSE)를 활용하여 일반적인 전체기간 검보정 방법이 아닌 각각의 조합된 기간의 극단적 유출특성에 초점을 맞추어 검보정을 수행하였다. 이와 같이, 앞서 실시한 연구로 모형의 매개변수들을 해당 유역에 가뭄과 같은 극단적 유출상황에 따라 선행보정 실시하였으며, 이는 이번 연구에서의 모형의 신뢰성 있는 수문 및 수질 거동 분석을 할 수 있을 것이라 생각된다. 선행 연구 자료를 이용하여 토지이용변화를 고려한 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따라 수자원을 정량적으로 파악하는 데에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.9
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• pp.589-601
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• 2019

Various applications of radar rainfall data have been actively employed in the field of hydro-meteorology. Since radar rainfall is estimated by using predefined reflectivity-rainfall intensity relationships, they may not have sufficient reproducibility of observations. In this study, a generalized linear model is introduced to better capture the Z-R relationship in the context of bias correction within a Bayesian regression framework. The bias-corrected radar rainfall with the generalized linear model is more accurate than the widely used mean field bias correction method. In addition, we analyzed variability of the bias correction parameters under various geomorphological conditions such as the height of the weather station and the separation distance from the radar. The identified relationship is finally used to derive a regionalized formula which can provide bias correction factors over the entire watershed. It can be concluded that the bias correction parameters and regionalized method obtained from this study could be useful in the field of radar hydrology.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1-7
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• 2007

New Zealand is a hydrologically diverse and active country. This paper presents an overview of the major hydrological issues and problems facing New Zealand and provides examples of some the research being undertaken to solve the problems. Fundamental to any environmental decision making is the provision of good quality hydrometric data. Reduced funding for the national hydrometric network has meant a reduction in the number of monitoring sites, the decision on how to redesign the network was made using information on geographic coverage and importance of each site. New Zealand faces a major problem in understanding the impacts of rapid land use change on water quantity and quality. On top of the land use change is overlain the issue of agricultural intensification. The transfer of knowledge about impacts of change at the small watershed scale to much larger, more complex watersheds is one that is attracting considerable research attention. There is a large amount of research currently being undertaken to understand the processes of water and nutrient movement through the vadose zone into groundwater and therefore understanding the time taken for leached nutrients to reach receiving water bodies. The largest water management issue of the past 5 years has been based around fair and equitable water allocation when there is increasing demand for irrigation water. Apart from policy research into market trading for water there has been research into water storage and transfer options and improving irrigation efficiency. The final water management issue discussed concerns the impacts of hydrological extremes (floods and droughts). This is of particular concern with predictions of climate change for New Zealand suggesting increased hydrological extremes. Research work has concentrated on producing predictive models. These have been both detailed inundation models using high quality LIDAR data and also flood models for the whole country based on a newly interpolated grid network of rainfall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.101-101
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• 2021

본 연구에서는 금강 유역(9,645.5 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 장기간 지하수 양수와 산림 성장이 수문에 미치는 영향을 평가하였다. 1976년부터 2015년까지 40년의 지하수 이용량(GU)과 산림 성장(FG) 자료를 10년 단위(1980s; 1976~1985, 1990s; 1986~1995, 2000s; 1996~2005, 2010s; 2006~2015)로 구축하고, SWAT 입력자료와 증발산량 매개변수로 사용하여 연대별 지하수 양수와 산림 생장을 반영하였다. 금강 유역 내 위치한 2개의 다목적댐과 3개의 다기능 보에서 관측된 일별 유량으로 2006년부터 2015까지 10년을 검·보정하여 모델의 적용성을 검증하였다. 5지점에 대한 검보정 결과, NSE는 0.76에서 0.79, R²는 0.78에서 0.81, RMSE는 0.55 mm/day에서 1.96 mm/day, PBIAS는 -5.48%에서 8.56%로 통계적으로 유의한 수준으로 분석되었다. 적용성을 검증한 SWAT에 각 연대에 맞는 GU와 FG 정보를 입력하여 수문을 모의하였으며, 두 요인이 물순환에 미치는 영향을 평가하기 위하여 기상조건은 2010s로 고정하였다. 모의결과, GU와 FG 변화가 주는 영향으로 유역 출구의 총유출량은 7.8%(60.7 mm/year) 감소하였으며, 1980s과 2010s에서 각각 775.0 mm/year, 714.3 mm/year의 값을 보였다. 물순환 분석 결과, 지표유출, 중간유출, 기저유출, 침투량, 토양수분은 감소하는 경향을 보였고, 증발산량과 지하수 충전량(GWR)은 증가하는 경향을 보였다. GU의 증가로 인한 지하수위의 지속적인 감소가 GWR이 증가하는 원인으로 판단하였으며, 강우 기간에 포장용수량 이상의 토양수가 빠르게 흘러 지하수 충전량을 증가시켰다고 추론하였다. 또한, 유황 곡선을 분석한 결과, 유량이 지하수 양수와 산림 생장에 영향을 받은 지역에서 시간 흐름에 따라 감소하였고, 저유량 구간에서 상대적으로 많이 감소하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.190-190
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• 2021

우리나라는 전체 면적의 63.0%가 산림으로 구성되어 있고, 일정면적 내 나무들의 총 부피를 의미하는 입목축적의 경우 1973년에 11.3 m³/ha에서 2015년에 146.0 m³/ha로 43년 동안 1292.0% 증가하였다. 이에 본 연구에서는 유역 면적의 70.2%가 산림에 해당하는 용담댐 상류 유역(930.2 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 장기간 산림 성장에 따른 수문 변화를 평가하였다. 산림 성장 변화 분석을 위해 산림청의 전국산림자원조사에서 제공하는 침엽수, 활엽수, 혼효림 식생 자료를 1980년부터 2019년까지 40년의 산림 성장 자료를 10년 단위(1980s; 1980~1989, 1990s; 1990~1999, 2000s; 2000~2009, 2010s; 2010~2019)로 구축하였으며, Terra MODIS MOD15A2 엽면적지수(LAI) 자료를 2010년부터 2019년까지 구축하였다. LAI는 연대별 식생 높이의 상관성을 고려하여 1980년부터 2019년까지 회귀하여 총 40년 자료를 구축하고 10년 단위로 활용하였다. SWAT의 검보정은 2010년부터 2019년까지 실측된 유량, 증발산량 및 토양수분을 이용하였으며 검보정 결과 유량의 평균 NSE는 0.57, R²는 0.69, RMSE는 1.66 mm/day, PBIAS는 4.95%이며, 증발산량 및 토양수분의 R²는 0.60, 0.52로 나타났다. 산림 성장에 따른 수문 변화를 관찰하기 위해 기상자료를 2010s로 고정하고 연대별 산림 정보를 입력하여 산림 성장이 물순환에 미치는 영향을 시공간적으로 평가할 예정이며, 침엽수, 활엽수, 혼효림 생장을 개별적으로 분석하여 식생별 영향을 비교 및 평가할 예정이다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.66 no.1
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• pp.49-66
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• 2024

Extreme rainfall will become intense due to climate change, increasing inundation risk to agricultural land. Hydrological and hydraulic simulations for the entire watershed were conducted to analyze the impact of climate change. Rainfall data was collected based on past weather observation and SSP (Shared Socio-economic Pathway)5-8.5 climate change scenarios. Simulation for flood volume, reservoir operation, river level, and inundation of agricultural land was conducted through K-HAS (KRC Hydraulics & Hydrology Analysis System) and HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System). Various scenarios were selected, encompassing different periods of rainfall data, including the observed period (1973-2022), near-term future (2021-2050), mid-term future (2051-2080), and long-term future (2081-2100), in addition to probabilistic precipitation events with return periods of 20 years and 100 years. The inundation area of the Aho-Buin district was visualized through GIS (Geographic Information System) based on the results of the flooding analysis. The probabilistic precipitation of climate change scenarios was calculated higher than that of past observations, which affected the increase in reservoir inflow, river level, inundation time, and inundation area. The inundation area and inundation time were higher in the 100-year frequency. Inundation risk was high in the order of long-term future, near-term future, mid-term future, and observed period. It was also shown that the Aho and Buin districts were vulnerable to inundation. These results are expected to be used as fundamental data for assessing the risk of flooding for agricultural land and downstream watersheds under climate change, guiding drainage improvement projects, and making flood risk maps.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.10
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• pp.905-916
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• 2018

The purpose of this study is to evaluate the climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum River basin ($9,645.5km^2$) especially by extreme scenarios. The rainfall related extreme index, STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes) was adopted to select the future extreme scenario from the 10 GCMs with RCP 8.5 scenarios by four projection periods (Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100). As a result, the 5 scenarios of wet (CESM1-BGC and HadGEM2-ES), normal (MPI-ESM-MR), and dry (INM-CM4 and FGOALS-s2) were selected and applied to SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The wet scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2080s period. The 2080s evapotranspiration (ET) of wet scenarios varied from -3.2 to +3.1 mm, the 2080s total runoff (TR) varied from +5.5 to +128.4 mm. The dry scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2020s period. The 2020s ET for dry scenarios varied from -16.8 to -13.3 mm and the TR varied from -264.0 to -132.3 mm respectively. For the flow duration change, the CFR (coefficient of flow regime, Q10/Q355) was altered from +4.2 to +10.5 for 2080s wet scenarios and from +1.7 to +2.6 for 2020s dry scenarios. As a result of the flow duration analysis according to the change of the hydrological factors of the Geum River basin applying the extreme climate change scenario, INM-CM4 showed suitable scenario to show extreme dry condition and FGOALS-s2 showed suitable scenario for the analysis of the drought condition with large flow duration variability. HadGEM2-ES was evaluated as a scenario that can be used for maximum flow analysis because the flow duration variability was small and CESM1-BGC was evaluated as a scenario that can be applied to the case of extreme flood analysis with large flow duration variability.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.6
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• pp.501-511
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• 2014

The effects of initial conditions and input values of the rainfall-runoff model were studied in the applications of a lumped concept model for flood event data extension. For the initial conditions of the rainfall-runoff model, baseflow effects and spatial distributions of saturation points ($R_{sa}$) for the storage function methods (SFM) were analyzed. In addition, researches on the effects of rainfall data conditions as input values for the rainfall-runoff model were performed. The Chungju Dam watershed was selected and divided into 3 catchments including smaller size of 22 sub-catchments. The observed discharge and inflow amounts at Yeongwol 1, Chungju Dam, and Yeongwol 2 water level stations were individually operated as criteria for flood data extension in 30 flood events from 1993 to 2009. Direct and base flow were distinguished from a stream flow. In order to test capability of flood data extension, obtained base flow was applied to the rainfall-runoff model for three water level stations. When base flow was adopted in the model, the Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE) was increased. The numbers of over satisfaction for model performance (>0.5) were increased over 10%. Saturation points ($R_{sa}$) which strongly influence the runoff amount when rainfall starts were optimized based on the runoff amount at three water level stations. The sizes of saturation points for three locations were similar which means saturation point size is not depending on the runoff amount. The effects of rainfall information for flood runoff were tested at 2002ev1 and 2008ev1. When increased the amount of rainfall information, the runoff simulations were closer to the simulations with full of rainfall information. However, the size of improvement was not substantial on rainfall-runoff simulations in terms of the size of total amount of rainfall.