Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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Application of Proxy-basin Differential Split-Sampling and Blind-Validation Tests for Evaluating Hydrological Impact of Climate Change Using SWAT

SWAT을 이용한 기후변화의 수문학적 영향평가를 위한 Proxy-basin Differential Split-Sampling 및 Blind-Validation 테스트 적용

  • Son, Kyong-Ho (Institute of Water and Environment, Korea Water Resources Corporation) ;
  • Kim, Jeong-Kon (Korea Institute of Water and Environment, Korea Water Resources Corporation)
  • 손경호 (한국수자원공사 수자원연구원) ;
  • 김정곤 (한국수자원공사 수자원연구원)
  • Published : 2008.10.29
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Abstract

As hydrological models have been progressively developed, they are recognized as appropriate tools to manage water resources. Especially, the need to evaluate the effects of landuse and climate change on hydrological phenomena has been increased, which requires powerful validation methods for the hydrological models to be employed. As measured streamflow data at many locations may not be available, or include significant errors in application of hydrological models, streamflow data simulated by models only might be used to conduct hydrological analysis. In many cases, reducing errors in model simulations requires a powerful model validation method. In this research, we demonstrated a validation methodology of SWAT model using observed flow in two basins with different physical characteristics. First, we selected two basins, Gap-cheon basin and Yongdam basin located in the Guem River Basin, showing different hydrological characteristics. Next, the methodology developed to estimate parameter values for the Gap-cheon basin was applied for estimating those for the Yongdam basin without calibration a priori, and sought for validation of the SWAT. Application result with SWAT for Yongdam basin showed $R_{eff}$ ranging from 0.49 to 0.85, and $R^{2}$ from 0.49 to 0.84. As well, comparison of predicted flow and measured flow in each subbasin showed reasonable agreement. Furthermore, the model reproduced the whole trends of measured total flow and low flow, though peak flows were rather underestimated. The results of this study suggest that SWAT can be applied for predicting effects of future climate and landuse changes on flow variability in river basins. However, additional studies are recommended to further verify the validity of the mixed method in other river basins.

수문 모형의 발전이 거듭되면서, 최적 수자원의 관리를 위한 적정한 방법으로 인식되고 있다. 특히 수자원관리에 있어서 토지이용 변화 및 기후 변화에 따른 수문학적 영향 평가에 대한 요구가 증가하고 있다. 이 영향들을 평가하기 위해서는 우선 적용된 수문 모형의 강력한 검증이 요구된다. 그리고 수문모형의 적용 시 많은 지점에서 유량이 미 계측 되었거나, 측정된 자료마저 많은 오차를 포함하고 있는 경우가 있기 때문에 모형의 예측 값을 이용하여 수문분석이 이루어지는 경우가 많다. 이와 같은 경우에는 모형 결과 값에 대한 오차를 줄이기 위해서 강력한 모형 검증방법이 요구된다. 본 연구에서는 다른 물리적 특성을 가진 두 유역을 대상에 측정 유량을 통한 SWAT 모형의 검증 방법을 증명하고자 하였다. 이를 위하여, 금강유역에 위치한 수문학적 특징이 상이한 갑천유역과 용담유역을 선정하여, 먼저 갑천유역에 대하여 정밀한 검 보정을 실시하고, 갑천유역에서 개발된 방법론을 용담유역에 적용하여 모형의 검증을 시도하였다. 용담유역에 대하여 SWAT 모형을 적용한 결과 각 소유 역에서 $R_{eff}$는 0.49$\sim$0.85, $R^{2}$는 0.49$\sim$0.84로 모형은 관찰 값을 양호하게 모의하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 모의 결과는 첨두유량 값은 다소 과소 산정하였지만, 전체적인 경향 및 기저유출량을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로부터 SWAT모형은 향후 토지이용변화 및 기후변화에 따른 유역특성변화 분석에 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 하지만, 본 연구에서 사용된 혼용기법의 신뢰성을 높이기 위해서는 향후 추가적인 유역에 대한 방법론의 타당성 검증 절차를 거쳐야 할 것으로 사료된다.

Keywords

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