Predicting Runoff and Sediment Yield on a Forest Dominated Watershed using HSPF and SWAT Models

HSPF와 SWAT 모형을 이용한 산림유역의 유출 및 유사량 추정

  • Im Sang-Jun (Water Resources Res. Dept., Korea Institute of Construction Technology) ;
  • Brannan Kevin M. (Biological Sys. Engineering Dept., Virginia Tech) ;
  • Mostaghimi Saied (Biological Sys. Engineering Dept., Virginia Tech) ;
  • Cho, Jae-Pil (Biological Sys. Engineering Dept., Virginia Tech)
  • Published : 2003.11.25

Abstract

U.S. EPA의 BASINS (Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources)에 통합되어 있는 HSPF (Hydrologic Simulation Program-Fortran)와 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 Polecat Creek 유역의 유출과 유사량을 모의하였다. 모형의 보정을 위하여 1996년 9월부터 2000년 6월까지의 하천 유량 및 유사 농도 자료를 이용하였으며, 1994년 10월부터 1995년 12월까지의 관측자료를 이용하여 모형의 검정을 실시하였다. HSPF 모형에 의해 추정된 연 평균 유출량의 상대오차는 보정 및 검정기간에 각각 0.8%, 0.5%이었으며, S WAT 모형에 의해 추정된 연평균 유출량은 실측치와 각각 2.1%, 16.1%의 오차를 보였다. 연 평균 유사량을 비교하면, HSPF 모형이 보정 및 검정기 간에 각각 8.8%와 7.2%의 오차를 보인 반면에 SWAT 모형은 각각 40.0%, 188.4%의 차이를 보였다. HSPF 모형에 의해 추정된 월 평균 유출량 및 유사량의 상관계수는 보정기간에 대하여 0.94와 0.52이었으며, SWAT 모형에 의한 결과는 상관계수가 각각 0.84와 0.39이었다. 이상의 연구 결과에 의하면, HSPF 모형이 SWAT 모형보다 유출과 유사량을 관측치와 유사하게 모의함을 알 수 있었다. 하지만 입력 자료의 구축 및 모형의 적용에는 SWAT모형보다 많은 시간과 노력을 필요로 하였다.

Keywords

References

  1. Bicknell, B.R., J.C. Imhoff, J.L. Kittle, A.S. Donigian, and R.C. Johanson, 1996, Hydrologic simulation program-FORTRAN user's manual, v.11, Athens, GA., USEPA
  2. Baird, C., M. Jennings, D. Ockerman, and T. Dybala, 1996, Characterization of nonpoint sources and loadings to Corpus Christi Bay national estuary program study area, Corpus Christi Bay National Estuary Program, CCBNEP-05
  3. Haith, D.A. and L.L. Shoemaker, 1987, Generalized watershed loading functions for stream flow nutrients, Water Resources Bulletin 23(3) : 471-478 https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.1987.tb00825.x
  4. Im, S., K.M. Brannan, and S. Mostaghimi, 2003, Calibration and validation of the HSPH model on an urbanizing watershed in Virginia, USA, Water Engineering Research, Journal of KWRA 4(3) : 141-154
  5. Johnson, M.S., W.F. Coon, V.K. Mehta, T.S. Steenhuis, E.S. Brooks, and J. Boll, 2003, Application of two hydrologic models with different runoff mechanisms to a hillslope dominated watershed in the northeastern US: a comparison of HSPF and SMR. Journal of Hydrology 284 : 57-76
  6. Neitsch, S.L., J.G. Arnold, J.R. Kiniry, and J.R. Williams, 2001, Soil and Water Assessment Tool; the theoretical documentation (version 2000), U.S. Agricultural Research Service
  7. Perrin, C., C. Michel, and V. Andreassian, 2001, Does a large number of parameters enhance model performance? Comparative assessment of common catchment model structures on 429 catchment, Journal of Hydrology 242 : 275-301
  8. USEPA, 2001, Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources (BASINS) v. 3.0 User's Manual, EPA-823-B01-001, Washington, D.C., Office of Water, USEPA
  9. USEPA, 1979, Methods of chemical analysis of water and wastes, EPA-600/4-79-020, Environmental Monitoring Systems Laboratory-Cincinati (EMSL-CI), USEPA
  10. Williams, J.R. and H.D. Berndt, 1977, Sediment yield prediction based on watershed hydrology, Transactions of the ASAE 20(6) : 1100-1104
  11. Young, R.A., C.A. Onstad, D.D. Bosch, and W.P. Anderson, 1989, AGNPS: A nonpoint source pollution model for evaluating agricultural watersheds, Journal of Soil and Water Conservation 44(2) : 168-173