Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
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Analysis of Hydrologic Cycle and BOD Loads Using HSPF in the Anyancheon Watershed

HSPF 모형을 이용한 안양천 유역의 물순환 및 BOD 부하량 분석

  • 이길성 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부) ;
  • 정은성 (서울대학교 공학연구소) ;
  • 이준석 (한국수자원공사) ;
  • 홍원표 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부)
  • Published : 2007.08.31
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Abstract

The hydrologic cycle and BOD pollutant loads of all sub-watersheds were analyzed using HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran). At first, sensitivity analyses to water quantity (peak discharge and total volume) and quality (BOD peak concentrations and total loads) were conducted and some critical Parameters were selected. For more precise simulation, the study watershed was divided into four parts according to the landuse characteristics and used climate data and so calibrated and verified respectively. It was found that as the urban area ratio increases in the downstream direction, baseflow decreases (11.1 % $\rightarrow$ 5.0%) and the ratio of direct runoff volume(42.5 % $\rightarrow$ 56.9 %), BOD concentration (3.3 mg/L $\rightarrow$ 15.0 mg/L) and unit loads (55.4 kg/ha/year $\rightarrow$ 354.5 kg/ha/year) increase.

본 연구에서는 안양천 유역에 대해 HSPF 모형을 구축하고 중유역과 전체유역의 물순환 현황 및 BOD 부하량을 정량적으로 파악하였다. 모형을 구축하기 위해 HSPF모형의 수량 및 BOD 농도에 대한 민감도 분석을 수행하여 매개변수를 선택하였다. 또한 다양한 특성을 갖고 있는 안양천 유역을 토지이용, 경사도 및 사용한 기상자료 등에 따라 4개 지역으로 구분하여 검 보정을 실시하여 정확도를 향상시켰다. 물순환 모의 결과 하류로 갈수록 도시화 비율이 높으며 이로 인해 기저유출량은 11.1 % $\rightarrow$ 5.0 %로 줄어들고 직접유출량은 42.5 % $\rightarrow$ 56.9 %로, BOD 농도는 3.3 mg/L $\rightarrow$ 15.0 mg/L로, 단위면적당 원단위는 55.4 kg/ha/year $\rightarrow$ 354.5 kg/ha/year로 늘어났다.

Keywords

References

  1. 노성진, 김현준, 장철희 (2005). '청계천 유역에 대한 WEP 모형의 적용.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제8호, pp. 645-653 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.8.645
  2. 박남희, 김철 (2002). '황룡강 유역의 장기유출분석을 위한 HSPF 모형 연구.' 2002년 한국수자원학회 학술발표회 논문집(I), 한국수자원학회, pp. 170-175
  3. 박민지, 권형중, 김성준 (2005). 'HSPE 모형을 이용한 토지피복변화에 따른 유출 변화 분석.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제6호, pp. 495-504 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.6.495
  4. 방기웅, 이준호, 유명진 (1997). '도시소유역에서의 비점오염원 유출특성에 관한 연구.' 한국수질보전학회지, 제13권, 제1호, pp. 79-99
  5. 신문주 (2006). SWAT 모형을 이용한 안양천 유역의 유량확보와 수질개선에 대한 방안. 석사학위논문, 서울대학교
  6. 심명필 (2003). 지속가능한 하천수 개발. 인하대학교, 과학기술부
  7. 이기영 (2003). 안양천 살리기 종합대책. 경기개발연구원, 경기도
  8. 이기영 (2005). 효율적인 하천 유지관리 방안. 경기개발연구원
  9. 이길성, 정은성, 김영오 (2006a). '도시 유역 관리를 위한 통합적인 접근방법.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제2호, pp. 161-178 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.2.161
  10. 이길성, 정은성, 김영오, 조탁근 (2006b). '도시유역의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원 계획: 1. 방법론.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제11호, pp. 935-946 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.11.935
  11. 이길성, 정은성, 신문주, 김영오 (2006c). '도시유역의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원 계획: 2. 적용.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제11호, pp. 947-960 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.11.947
  12. 이길성, 진락선, 이상호, 이정민 (2005). 'PCSWMM을 이용한 건천화 방지를 위한 유지용수의 공급 방안 II 모형의 적용.' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제25권, 제6B호, pp. 437-441
  13. 이삼희 (2001). 안양천 살리기 종합계획. 한국건설기술연구원, 안양시
  14. 이상호, 이정민 (2006). '물 환경 건전화를 위한 도시하천의 물 순환 모의 (II).' 한국물환경학회지, 한국물환경학회, 제22권, 제5호, pp. 815-823
  15. 이승종, 김영오, 이상호, 이길성 (2005). 'WEP 모형을 이용한 도림천 유역 물순환 모의.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제6호, pp. 449-460 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.6.449
  16. 이정민, 이상호, 이길성 (2006). '물 환경 건전화를 위한 도시하천의 물 순환 모의 (I) 안양천 유역.' 한국물환경학회지, 한국물환경학회, 제22권, 제2호, pp. 349-357
  17. 정은성, 이길성, 신문주 (2006). 'SWAT 모형과 EMC 산정결과를 이용한 안양천의 수량 및 수질 특성.' 한국물환경학회지, 한국물환경학회, 제22권, 제4호, pp. 649-657
  18. 조효섭, 정관수, 김재한 (2003). 'GIUH 적용을 위한 DEM 격자크기 및 Threshhold Area의 민감도 분석.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제5호, pp. 799-810
  19. 현대 Eng. (2005). 안양천 유역종합 치수계획. 서울국토지방관리청
  20. Albek, M., Ogutveren, U.B., and Albek, E. (2003). 'Hydrological modeling of Seydi Suyu watershedrTurkey) with HSPF.' Journal of Hydrology, Vol. 285, pp. 260-271 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2003.09.002
  21. AQUA TERRA (2004). BASIN/HSPF Training Handbook. U.S. EPA
  22. Bicknell, B.R., Imhoff, J.C., Kittle, J.L. Jr., Jobes, T.H., and Donigian, A.S. Jr. (2001). Hydrologic Simulation Program - Fortran (HSPF) User's Manual for Version 12. U.S. Environmental Protection Agency, National Exposure Research Laboratory, Athens, GA
  23. Brun, S.E., and Band, L.E. (2000). 'Simulating runoff behavior in an urbanizing watershed.' Computer, Environment and Urban Systems, Vol. 24, pp. 5-22 https://doi.org/10.1016/S0198-9715(99)00040-X
  24. Burian, S.J., Streit, G.E., and Brown, M.J. (2001). 'Modeling the atmospheric deposition and stormwater washoff of Nitrogen compounds.' Environmental Modeling & Software, Vol. 16, pp. 467-479 https://doi.org/10.1016/S1364-8152(01)00027-5
  25. Chaubey, I., Cotter, A.S., Costello, T.A., and Soerens, T.S. (2005). 'Effect of DEM data resolution on SWAT output uncertainty.' Hydrological Processes, Vol. 19, No.3, pp. 621-628 https://doi.org/10.1002/hyp.5607
  26. Hayashi, S., Murakami, S., Watanabe, M., and Bao-Hua, X. (2004). 'HSPF simulation of runoff and sediment loads in the Upper Changjiang River Basin, China. ' Journal of Environmental Engineering, Vol. 130, No.7, pp. 801-815 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2004)130:7(801)
  27. Johnson, M.S., Coon, W.F., Mehta, V.K., Steenhuis, T.S., Brooks, E.S., and Boll, J. (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, Vol. 284, pp. 57-76 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2003.07.005
  28. Lee, K.S., and Chung, E.S. (2007). 'Hydrological effects of climate change, groundwater withdrawal, and land use in a small Korean watershed.' Hydrological Processes, Vol. 21 (In press) https://doi.org/10.1002/hyp.6513
  29. Mostaghini, S., Park, S.W., Cook, R.A., and Wang, S.Y. (1997). 'Assessment of management alternative on a small agricultural watershed.' Water Research, Vol. 31, No.8, pp. 1867-1878 https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00018-3
  30. Nash, J.E., and Sutcliffe, J.V, (1970). 'River flow forecasting through conceptual models, part 1 - A discussion of principles.' Journal of Hydrology, Vol. 10, No.3, pp. 282-290 https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6
  31. Singh, V.P. (1997). Kinematic Wave Modelling in Water Resources. John Wiley & Sons
  32. Tshihrintizis, V.A., and Hamid, R. (1998). 'Runoff quality prediction of small urban catchments using SWMM.' Hydrological Processes, Vol. 12, No.2, pp. 311-329 https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199802)12:2<311::AID-HYP579>3.0.CO;2-R
  33. U.S. EPA (2001). Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoini Sources

Cited by

  1. Incorporating uncertainty and objective load reduction allocation into the Total Maximum Daily Load process in Korea vol.15, pp.7, 2011, https://doi.org/10.1007/s12205-011-1166-0
  2. A Study on the Discharge Characteristics of Pollutant Loads in Small Watershed According to the Probability Rainfall vol.52, pp.6, 2010, https://doi.org/10.5389/KSAE.2010.52.6.075
  3. The relative impacts of climate change and urbanization on the hydrological response of a Korean urban watershed vol.25, pp.4, 2011, https://doi.org/10.1002/hyp.7781