• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.18 no.1
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• pp.30-41
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• 2016

The temporal variation of soil water storage is important in hydrological modeling. In order to evaluate an antecedent wetness state, the antecedent precipitation index (API) has been used. The aim of this article is to compare observed soil water storage with APIs calculated by widely used four equations, to configure the relationship between soil water storage and API by a regression model for one-year(2009), and to predict the soil water storage for the next two years(2010~2011). The soil water storage was evaluated from the observed soil moisture dataset in soil depths of 10, 30, 60cm at 21 locations by TDR measurement system for 3 years. As a result, API with the exponential function among the four equations can describe the variation of the observed soil water storage. Monthly optimized parameters of the API's equations seemed to be roughly related with the (potential) evapotranspiration (PET). Using revised monthly optimized parameters of APIs considering the seasonal pattern of PET, we characterize the relationship between API and the observed soil water storage for one year, which looks better than those of other researches.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.130-130
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• 2020

수자원장기종합계획에 따르면 전국 지하수위는 지하수 이용의 지속적인 증가와 도시화에 따른 지하수 함양감소 등으로 최근 매년 조금씩 감소하고 있다. 특히, 환경부의 지하수조사연보(2018)에 따르면 남한강하류 중권역은 한강수계 전체 지하수 사용량의 약 34.5 %를 차지하고 있는 것으로 분석되었으며, 2009년에 비하여 2017년의 지하수위는 1.4 m의 감소 되었다. 본 연구는 한강유역에서 지하수 개발밀도가 높은 이천시에 위치해 있는 복하천 유역(303.8㎢)을 대상으로 지하수위 감소에 따른 기저유량 변동특성을 파악하기 위하여 SWAT-MODFLOW(Soil And Water Assessment Tool-MODFLOW)을 적용하고자 한다. SWAT-MODFLOW는 준분포형 장기유출모형 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모의가 가능한 MODFLOW를 연계한 모형이며, MODFLOW만으로는 해결할 수 없는 일별 지하수 함양량의 분포와 SWAT만으로는 계산 불가능했던 지하수위의 시공간 분포를 보완하여 재생함으로써 두 모형의 한계를 극복한 모델이다. SWAT의 검보정 결과로서는 RMSE는 10.6 mm/day, NSE는 0.72, R²는 0.69 효율이 나타났으나, 지하수 유출이 보정되지 않아 MODFLOW의 입력자료인 토양두께(m), 수리전도도(m/day), 비저류량(1/m), 비산출율을 토양통에 따라 분류한 해외논문(Steven et.al 2005) 자료를 산정하여 SWAT-MODFLOW 두모형을 연계한 프로그램에 입력하여 지하수 유출을 보완하였고 SWAT과 SWAT-MDFLOW 지하수 유출량 비교뿐만이 아닌 SWAT-MODFLOW의 출력자료인 지하수위 및 지하수 충진량을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.331-331
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• 2021

수문학적 가뭄의 판단은 유출량과 저수지 수위 등을 비롯한 다양한 수문자료를 활용하여 가능하다. 가뭄판단을 위한 유량 자료로는 수위관측소 관측 유량, 유출모형을 통한 모의 유량 자료가 주로 활용된다. 최근에는 관측 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 인위적인 용수 배분이 고려된 것이기 때문에 인간이 만든 수문학적 가뭄(Human-modified hydrological drought, 인위적 수문학적 가뭄)으로, 모의 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 자연적인 수문과정이 반영된 자연유량을 활용한 것이기 때문에 기후영향 수문학적 가뭄(Climate-induced hydrological drought)이란 정의된다. 우리나라의 경우, 홍수기에 저류된 저수량을 비홍수기 동안, 특히 용수사용량이 많은 봄철 농번기에 활용하는 것이 수자원 관리의 기본방향이다. 따라서 우리가 직면하는 수문학적 가뭄은 대부분 댐 및 저류지에서의 용수 사용량 조절에 따라 영향을 받기 때문에, 기상인자가 직접적인 원인으로 작용되는 가뭄과는 다르다. 본 연구에서는 관측 유량과 자연유량 자료를 활용하여 위에서 정의된 두 종류의 수문학적 가뭄에 대하여 비교하고, 실제 발생되었던 가뭄 피해 정보와의 일치정도를 검토하였다. 가뭄의 판단은 각각의 가뭄지수를 표준유출량지수(Standardized Runoff Index, SRI)에 적용하며, 수정 Mann-Kendall 검증으로 두 지수들의 경향성을 비교하였다. 장기간의 관측 자료를 보유하고 있는 한강유역 일부지역에 적용한 결과 두 종류의 가뭄지수 모두 뚜렷한 경향성은 없으며, 댐 상류지역에서의 두 종류의 가뭄특성은 유사하게 나왔다. 하지만, 댐 하류지역에서는 인위적 수문학적 가뭄이 기후영향 수문학적 가뭄보다 발생빈도는 적으나, 지속기간은 약 한달 정도 짧고, 가뭄심도는 약 5~20 % 정도 증가하는 강도가 센가뭄이 발생되는 경향이 있음이 확인되었다. 이는 인위적인 용수 관리로, 약한 규모의 가뭄은 감소되고 있으나 큰 규모의 가뭄은 그 영향이 더 큰 것으로 예상할 수 있다. 해당 결과를 바탕으로 효율적인 용수 관리에 통하여 약한 가뭄 뿐만 아니라 대형 가뭄을 대비하기 위한 지속적인 노력이 필요함을 확인 할 수 있었다. 장기간의 관측 유량의 자료의 한계로 많은 지역에는 적용이 어려우나 해당 연구를 통하여 국내에서도 수문학적 가뭄의 개념을 재정립하고, 용수 공급 개념을 기반으로 하는 수문학적 가뭄 지수의 개발에 활용 가능할 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.10
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• pp.655-665
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• 2023

In this study, unit hydrographs are calculated when precipitations of 10 scales instantaneously occurs in a virtual watershed with a constant slope and roughness. Then, the relationship between the peak flow rate and the peak occurrence time of the unit hydrograph was calculated for the precipitation scale, respectively. At this time, the virtual watershed simplified with a rhombic shape, a constant slope, and a flow condition with a certain roughness was applied instead of a natural watershed in order to understand the effect the precipitation scale has on the peak value of the unit hydrograph. And it was assumed that the precipitation in the basin was effective rainfall and the runoff was direct runoff, and the runoff flowed in a straight, uniform flow from the drop point to the outlet. The relationship between the peak flow and the peak occurrence time of the unit hydrograph was calculated in the case of 10 types of precipitation scales of 10 mm, 40 mm, 90 mm, 160 mm, 250 mm, 360 mm, 640 mm, 1,000 mm, 1,210 mm, and 1,690 mm of effective precipitation. A noteworthy achievement of this study is that, even without the storage effect of the watershed, as the scale of precipitation increases, the depth of runoff increases, so the flow rate in the watershed increases and the distance per unit time increases, so the peak flow rate increases and the peak occurrence time increases. This is a nonlinear characteristic of watershed runoff.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.11 no.5
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• pp.9-19
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• 2006

The accurate estimation of groundwater recharge is important for the proper management of groundwater systems. The widely used techniques of groundwater recharge estimation include water table fluctuation method, baseflow separation method, and annual water balance method. However, these methods can not represent the temporal-spatial variability of recharge resulting from climatic condition, land use, soil storage and hydrogeological heterogeneity because the methods are all based on the lumped concept and local scale problems. Therefore, the objective of this paper is to present an effective method for estimating groundwater recharge with spatial-temporal variability using the SWAT model which can represent the heterogeneity of the watershed. The SWAT model can simulate daily surface runoff, evapotranspiration, soil storage, recharge, and groundwater flow within the watershed. The model was applied to the Musimcheon watershed located in the upstream of Mihocheon watershed. Hydrological components were determined during the period from 2001 to 2004, and the validity of the results was tested by comparing the estimated runoff with the observed runoff at the outlet of the catchment. The results of temporal and spatial variations of groundwater recharge were presented here. This study suggests that variations in recharge can be significantly affected by subbasin slope as well as land use.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.281-281
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• 2016

기후변화로 인한 기상학적 자연재해로부터 대비하고 안정적인 용수공급을 위해 유역의 다양한 수문 요소들에 대한 분석 필요성이 증가하고 있다. 계절적 강수량의 편차가 큰 우리나라는 유역 통합 물관리가 중요하며, 효율적 수자원 관리와 물안보 확보를 위해 유역내 물순환을 이해하는 것이 중요하다. 유역의 유출을 결정하는 요소들에는 강우, 증발산량, 토양 수분 및 지하수 등이 있으며, 시간적으로는 홍수와 같이 단기에 발생하는 유출과 장기적으로 발생하는 유출이 있다. 장기 유출은 단기 유출에 비해 토양내 수분량이 무시할 수 없을 정도로 영향을 미치게 되므로, 1년 이상의 장기 유출 해석을 위해서는 강우가 발생하지 않는 기간 동안의 토양 수분량 변화와 증발산 영향을 고려할 필요가 있다. K-water에서 자체 개발된 분포형 장단기유출 모델인 K-DRUM은 유역을 격자(grid)단위로 구분하고 각 셀들에 대한 매개변수는 흐름방향도, 표고분포도, 토지이용도, 토지피복도 등을 GIS처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정과정에서 문제가 되는 경험적인 요인을 제거하였다. 흐름의 구분은 얕은면 흐름, 지표하 흐름, 지하수 흐름으로 구분하여 운동파법과 선형저류법을 적용하였다. 또한 초기 토양함수 자동보정기법으로 실제의 기저유출량을 재현하여 전체적인 유출모의 정확도를 높였으며, FAO-56 Penman-Monteith법을 적용한 증발산량 산정모듈과 Sugawara et al.(1984)이 제안한 개념적 융설 및 적설모듈을 추가하였다. K-DRUM모형을 이용한 유출분석은 용담댐 시험유역을 대상으로 2013년도 1년간의 유출모의를 수행하였다. 입력자료는 용담댐 유역의 지형, 토양 및 토지특성 정보와 시단위 강우 및 기상정보(온도, 바람, 일사 등)를 활용하였다. 분석 결과, 총 관측유출량은 7,151 ㎥/s이고 총 계산유출량 $8,257m^3/s$이며, 관측유출량 대비 계산유출량은 약 115% 정도로 나타났다. 연간 총 강우량은 1303.5 mm로 유역면적 약 $930km^2$을 적용하여 유역 총 강우량을 산정하면 $14,030m^3/s$로서 관측유출량은 유역 총 강우량 대비 51%이고 계산유출량은 59% 정도로 나타났다. 즉 유역 유출율은 약 51% 수준으로 보통의 유역과 유사한 수준이다. 관측된 토양수분량과 K-DRUM 모형의 계산된 토양수분량을 비교하기 위하여 관측 토양수분량의 비율을 이용하여 비교하였다. 모의결과 토양수분은 강우에 의해 변화하며, 관측결과와 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.28 no.1
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• pp.32-37
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• 2009

This study was conducted to assess the impact of agricultural land use on the water quality in mountain village farmlands. Two soil types, paddy and upland soil were analysed for their chemical properties. Although, pH and organic matter contents were not significantly different to each other, concentrations of available P and exchangeable K and Ca were much higher in upland soil compared with those in paddy soil. The results of water quality analysis indicated that, in Goseong-cheon watershed, the nutrients contents were much higher in downstream area than in upstream area. Particularly, the elevation of $COD_{Mn}$ and T-P were significant during rainy season. When paddy fields coexist with upland fields, SS, T-N, and T-P concentrations in paddy fields were lower than those of upland fields. This may indicate that paddy fields possess an water-purifying ability by absorbing nutrients. This effect may reduce excessive nutrients discharged into the neighboring streams which may cause eutrophication problem. The difference between inflow and outflow of nitrogen and phosphorus during the cultivation period were measured as -98.9 kg $ha^{-1}$ and -29.7 kg $ha^{-1}$, which means that nutrient outflow was higher than inflow. This may suggest that much nutrient was discharged during the crop harvest period.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.2
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• pp.173-182
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• 2021

It is important to extract and assess low-flow recession characteristics for water resources management in the upper reaches of a stream. It is difficult to express the groundwater flow recession characteristics for streamflow synthetically. The linear recession model has been widely used by baseflow recession analysis for reason of simplicity and convenience, but recent studies show that nonlinear recession models fit well, and the relationship between the reservoir storage of shallow unconfined aquifers and the groundwater discharge was to be identified as nonlinear in the literature based on the analysis of numerous streamflow recession curves. The objective of the study is to decode these nonlinear characteristics, including evaporation loss, storage, and recharge of groundwater using streamflow. By analyzing the observed time series of streamflow from the study area, which is the Pyeongchang River basin in Korea, the main components of the underlying groundwater balance, namely, discharge, evaporation loss, storage, and recharge, can be identified and quantified. As a result of the study, depletion of groundwater by evapotranspiration losses through the water uptake of tree roots was found to bias the recession curves and the estimated reservoir parameters. The seasonality of both rainfall and potential evaporation, analysis of the recession curves, stratified according to time of the year, allowed the quantification of evapotranspiration loss as a function of a calendar month and stored groundwater storage.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2281-2285
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• 2008

본 연구는 인접한 저수지 간의 연계운영을 통해 용수공급효과를 제고시키기 위한 저수용량 공유기법 개발의 일환으로서 안동댐과 임하댐의 병렬저수지 시스템을 연구대상유역으로 선정하였다. 홍수기 임하댐에서 안동댐으로 전환할 수 있는 유량은 재현기간 T=50년일 때 $106.657{\times}10^6m^3$, T=80년일 때 $69.587{\times}10^6m^3$, T=100년일 때 $50.858{\times}10^6m^3$ 및 T=150년일 때 $14.771{\times}10^6m^3$로 분석되었으며, 그때의 유입용량은 각각 $344.056{\times}10^6m^3$, $376.144{\times}10^6m^3$, $391.214{\times}10^6m^3$ 및 $422.029{\times}10^6m^3$으로 나타났다. 홍수기에 안동댐에 저류된 임하댐의 이와 같은 빈도별 유입량은 갈수기에 다시 안동댐에서 임하댐으로 전환시켜 원활한 용수공급이 이루어질 수 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.131-131
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• 2011

기후변화로 인한 기상이변 현상이 빈번하게 발생하면서 홍수와 같은 자연재해의 피해규모가 증가하고 있다. 이를 극복하기 위해 최근에는 구조적 대책뿐만 아니라 홍수예측시스템과 같은 비구조적 대책에도 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 통상 홍수예측을 위해서는 예측강우의 정확도가 중요하게 부각되지만 중규모 이상의 유역에서는 수 시간의 지체시간 효과로 인해 AWS 실황강우만으로도 어느정도 선행시간에 대해서 하천유량예측이 가능하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 기상청 AWS 실황강우를 이용하여 하천유량을 예측할 경우 어느정도 선행시간과 정확도를 확보할 수 있는지에 대해서 분석하고자 한다. 분석을 위한 시단위 강우자료와 기상자료는 각각 AWS와 ASOS 자료를 이용하였다. 또한 하천유량 모의를 위한 강우-유출모형으로는 SURF 모델(Sejong University River Forecast Model)을 이용하였다. 이 모형은 저류함수모형 기반의 연속형 강우-유출모형으로 미래에 대한 유출모의결과의 정확도를 향상시키기 위해 앙상블 칼만필터링 기법을 연계한 모형이다. 그림 1은 충주댐유역에 대해서 2009.7.8~17일(240시간)에 대해서 관측유량 자료동화 전후의 결과를 나타낸 것이다. 현시점을 100, 105, 110, 115시간으로 가정하고 미래기간에 대해서는 관측강우를 0으로 가정했을 때 대략 첨두유량 발생 5시간 전에 예측된 모의유량이 관측유량과 거의 일치함을 확인할 수 있다. 따라서 실황강우와 관측유량 자료동화 기법을 연계할 경우 수 시간의 선행시간에 대해서 유량예측이 가능한 것으로 판단된다.