Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies (한국지리정보학회지)

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Spatial Rainfall Considering Elevation and Estimation of Rain Erosivity Factor R in Revised USLE Using 1 Minute Rainfall Data and Program Development

고도를 고려한 공간강우분포와 1분 강우자료를 이용한 RUSLE의 강우침식인자(R) 산정 및 프로그램 개발

  • JUNG, Chung-Gil (Dept. of Civil, Environmental and Plant Engineering, Konkuk University) ;
  • JANG, Won-Jin (Dept. of Civil, Environmental and Plant Engineering, Konkuk University) ;
  • KIM, Seong-Joon (Dept. of Civil, Environmental and Plant Engineering, Konkuk University)
  • 정충길 (건국대학교 사회환경플랜트공학과) ;
  • 장원진 (건국대학교 사회환경플랜트공학과) ;
  • 김성준 (건국대학교 사회환경플랜트공학과)
  • Received : 2016.09.23
  • Accepted : 2016.12.08
  • Published : 2016.12.31
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Abstract

Soil erosion processes are affected by weather factors, such as rainfall, temperature, wind, and humidity. Among these factors, rainfall directly influences soil erosion by breaking away soil particles. The kinetic energy of rainfall and water flow caused by rain entrains and transports soil particles downstream. Therefore, in order to estimate soil erosion, it is important to accurately determine the rainfall erosivity factor(R) in RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation). The objective of this study is to evaluate the average annual R using 14 years(2002~2015) of 1 minute rainfall data from 55 KMA(Korea Meteorological Administration) weather stations. The R results from 1 min rainfall were compared with previous R studies using 1 h rainfall data. The determination coefficients($R^2$) between R calculated using 1 min rainfall data and annual rainfall were 0.70-0.98. The estimation of 30 min rainfall intensity from 1 min rainfall data showed better $R^2$ results than results from 1 h rainfall data. For estimation of physical spatial rain erosivity(R), distribution of annual rainfall was estimated by IDW(Inverse Distance Weights) interpolation, taking elevation into consideration. Because of the computation burden, the R calculation process was programmed using the python GUI(Graphical User Interface) tool.

본 연구에서는 1분 상세강우자료를 이용하여 개정범용토양유실공식(RUSLE)의 강우침식도 R의 추정을 위해 2002년부터 2015년까지 14년간 전국 기상청 관측소의 강우 자료를 수집하여 지점별로 새롭게 계산한 연 강우침식도 및 경험식을 산정하였으며 남한전체($99,720km^2$)를 대상으로 연강우침식인자의 공간분포도를 작성하였다. 1분 강우자료로 계산된 강우침식도와 연평균 강우량의 상관관계로부터 도출된 경험식과의 결정계수($R^2$, determination coefficient)는 0.70~0.98로 높은 상관관계를 나타냈으며 이는, 기존의 국내에서 적용된 경험식과 비교하여 실측값과의 정확성이 높게 개선됨을 알 수 있다. 또한, 물리적인 지리요소가 고려된 공간 강우침식인자(R) 분포도를 산정하기 위해 고도가 고려된 공간보간기법(IDW)을 이용하여 연강우량 분포도를 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서의 1분 강우자료부터의 R 산정 및 1시간 강우자료와의 회귀산정 과정의 방법 및 절차를 일반 사용자가 간단하게 사용 할 수 있도록 Python GUI 프로그램을 이용하여 R 산정 프로그램을 개발하였다.

Keywords

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