• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.199-199
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• 2017

Sustainable wheat production is of paramount importance for attaining/maintaining the food self-sufficiency status of the rapidly growing nation of Pakistan. However, the average wheat yield per unit area has been dwindling in recent years and the climate-induced variations in rainfall patterns and temperature regimes, during the wheat growth period, are believed to be the reason behind this decline. Crop growth simulation models are powerful tools capable of playing pivotal role in evaluating the climate change impacts on crop yield or productivity. This study was aimed to predict the plausible variations in the wheat yield for future climatic trends so that possible mitigation strategies could be explored. For this purpose, Aquacrop model v. 4.0 was employed to simulate the wheat yield under present and future climatology of the largest agricultural province of Punjab in Pakistan. The data related to crop phenology, management and yield were collected from the experimental plots to calibrate and validate the model. The future climate projections were statistically downscaled from five general circulation models (GCMs) and compared with the base line climate from 1980 to 2010. The model was fed with the projected climate to simulate the wheat yield based on the RCP (representative concentration pathways) 4.5 and 8.5. Under the worst, most likely future scenario of temperature rise and rainfall reduction, the crop yield decreased and water footprint, especially blue, increased, owing to the elevated irrigation demands due to accelerated evapotranspiration rates. The modeling results provided in this study are expected to provide a basic framework for devising policy responses to minimize the climate change impacts on wheat production in the area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.341-341
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• 2023

전 세계적으로 발생하고 있는 기후변화로 최근 극한의 가뭄이나 홍수가 발생하고 있으며, 이로 인한 경제·사회적으로 피해를 발생시키고 있는 실정이다. 이에 따라 기후변화에 직접적으로 영향을 주는 원인 중 하나인 온실가스에 대한 관심 높은 실정이며, 전 지구적으로 다양한 분야에서 탄소중립을 위한 정책이나 실천 방안 마련을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 우리나라에서는 2050 장기 저탄소 발전전략을 수립하였으며, 농축산부문의 온실가스 배출량을 2018년 배출량인 24.7백만톤 대비하여 2030년까지 27.1%인 약 6.7백만톤 감축을 목표로 하며 그 중 벼 논물관리를 통한 온실가스 감축 목표량은 540천톤으로 농업인의 참여가 요구된다. 이에 본 연구에서는 저탄소 논물관리를 위한 농업인 대상으로 총 3회의 교육을 실시하였다. 저탄소 논물관리 참여의식 고츼 및 탄소 중립에 대한 이해를 돕기위한 교육을 실시하였고 교육 전·후 참여 농업인 대상의 설문조사를 실시하였다. 저탄소 논물관리의 핵심인 중간 물떼기와 관련된 설문 결과, 교육 전 2주 미만 논물을 건조한다고 응답한 농업인은 51%였으나 교육 3회 실시 후 설문에서는 2주일 이상 논물을 건조한다고 응답한 농업인이 78%로 증가하였다. 또한, 출수기부터 완전 물떼기 전까지의 논물관리 방식인 걸러대기는 교육전 49%였지만 교육 실시 후 74%로 증가하여 걸러대기를 실천하는 농업인 비율이 높아졌다. 이처럼 농업분야의 온실가스 배출량 감축을 위한 정책이 현장에서 효과적으로 실천되기 위해서는 농업인의 참여가 필수적이다. 따라서 본 연구와 같이 농업인 대상의 교육이나 컨설팅 등이 함께 이루어진다면 더욱 높은 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.315-315
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• 2020

기후변화로 인하여 전 세계적으로 이상기후가 진행되고 있다. 우리나라의 경우 홍수와 가뭄 등의 이상 강수가 빈번히 발생하고 있으며, 이로 인한 비점오염물질의 유출과 집적이 발생하고 있다. SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF (Hydrological Simulation Program)등의 다양한 모델이 비점오염의 유출을 모의하기 위하여 활용되고 있으나, 농장 단위에서 유역 단위까지 다양한 대상지역에 대한 장기 모의와 BMP적용에 따른 효율평가가 어려운 실정이다. Texas A&M Agrilife Research에서 개발한 APEX(Agricultural Policy Environmental eXtender model) 모형의 경우, 농장 단위에서 유역 단위의 대상지역에 대하여 최대 100년까지 일단위 모의가 가능한 특징이 있다. 하지만 APEX 모형은 개발된지 상당한 시간이 지났으며, 데스크탑 기반의 모형이므로 다양한 플랫폼에서의 활용이 어려운 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 1. 기존 데스크탑 기반의 APEX 모형을 웹에서 구동할 수 있도록 웹 기반 시스템을 구축하였으며, 2. 양분유출에 대한 모의 평가가 가능하도록 결과를 시스템화하는 모듈을 추가하였다. 또한, 3. 웹 기반 APEX 모형의 활용도를 위하여 최적관리기법을 적용할 수 있는 모듈을 개발 및 추가하였다. 본 연구의 결과는 향후 농업비점오염원 지역의 양분유출을 확인·예측하고 관리하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대하며, 최적관리기법을 활용한 저감 정책을 수립하기 위한 평가도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 기존 데스크탑 기반의 모형을 웹 기반으로 이전하였으므로, APEX 모형 혹은 다른 데스크탑 기반 모형들의 웹 이전을 통한 사용자 편의성 증대를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 아울러 본 연구의 결과는 APEX 모형의 작물 매개변수가 국내 환경에 최적화 되어있지 않으므로 정확한 BMP 저감효과 모의에는 한계가 있으므로, 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.172-172
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• 2020

In recent years, soil erosion has come to be regarded as an essential environmental problem in human life. Soil erosion causes various on- and off-site problems such as ecosystem destruction, decreased agricultural productivity, increased riverbed deposition, and deterioration of water quality in streams. To solve these problems caused by soil erosion, it is necessary to quantify where, when, how much soil erosion occurs. Empirical erosion models such as the Universal Soil Loss Equation (USLE) family models have been widely used to make spatially distributed soil erosion vulnerability maps. Even if the models detect vulnerable sites relatively well by utilizing big data related to climate, geography, geology, land use, etc. within study domains, they do not adequately describe the physical process of soil erosion on the ground surface caused by rainfall or overland flow. In other words, such models remain powerful tools to distinguish erosion-prone areas at the macro scale but physics-based models are necessary to better analyze soil erosion and deposition and eroded particle transport. In this study, the physics-based Surface Soil Erosion Model (SSEM) was upgraded based on field survey information to produce sediment yield at the watershed scale. The modified model (hereafter MoSE) adopted new algorithms on rainfall kinematic energy and surface flow transport capacity to simulate soil erosion more reliably. For model validation, we applied the model to the Doam dam watershed in Gangwon-do and compared the simulation results with the USLE outputs. The results showed that the revised physics-based soil erosion model provided more improved and reliable simulation results than the USLE in terms of the spatial distribution of soil erosion and deposition.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.344-344
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• 2020

기후변화 가속화와 국민의 높아진 서비스 요구 수준에 따라 농업용수의 관리방식을 현장인력의 경험적 물관리 방식에서 계측정보 기반의 과락적 물관리 방식으로 전환의 필요성이 대두되어, 2001년부터 농업기반시설 내 무인계측, 원격제어 기능이 탑재된 물관리자동화 시스템을 보급하는 농업용수관리자동화사업을 시행하였다. 농업용수관리자동화사업은 사업시행 초기 연구 결과, 농업기반시설 무인계측 및 원격제어 시스템 보급으로 인력에 의한 관행적 물관리 대비 수리시설의 관리 효율성이 크게 향상되어 유지관리 인력의 절감 및 용수수급의 적정성이 개선될 것으로 분석되었다. 하지만 영농환경의 변화에 따라, 당초 분석결과와 달리 자동화사업 추진과 한국농어촌공사의 유지관리 인력 규모 간 뚜렷한 상관성이 보이지 않는다는 정책기관의 지적이 발생하고 있다. 현재 4차산업기술이 산업 전 분야에 걸쳐 일어나고 있으며 농업분야에도 ICT, LOT, 빅데이터 기술이 도입되어 새로운 가치를 창출하고 있다. 농업용수관리 분야에 있어서는 데이터를 활요한 수요자 중심의 지능형 물관리 사업이 추진되고 있으며, 일정규모 이상 저수지 및 양수장 농업용수 공급량 측정 계측기의 설치가 추진중에 있다. 그러나 현재까지 이러한 설치된 계측장치들의 활용방안에 대해서는 뚜렷한 결과가 도축된 바 없으며, 현재 많은 예산과 인력이 투입되어 설치·운영되고 있는 계측장치들의 활용 방안에 대해서 연구가 필요한 실정이다. 2018년 2,228개 농업기반시설물에 자동화시스템을 설치 완료 하였으나, 각종 장비의 비표준화, 효과대비 고비용, 잦은 통신두절 등의 기술적 문제로 인해 현업부서의 수자원관리 업무에서 자동화시스템의 활용성이 저조한 것으로 관측됐다. 본연구에서는 국내 수자원 계측제어 기술 동향 및 운영환경 조사 결과를 기초로, 기술적 측면의 농업용수관리자동화사업의 개선사항과 4차 산업기술의 농업용수관리자동화사업의 적용방안을 제시 하여 농업용수관리자동화사업 중장기 계획 개정등 향후 정챡수립시 참고 자료로의 활용과 농업용수 효율적 활용과 관리를 위한 TM/TC 미래추진 방안을 제시로 정확하고 신뢰도 높은 농업용수 관리 체계를 구축 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.74-74
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• 2021

우리나라의 농업용수 사용량은 152억톤으로 우리나라 전체 물 사용량의 약 42%이며, 농업용수의 관리는 전체 논 면적 865천ha 중 한국농어촌공사에서 487천ha(56%), 지방자치단체에서 221천 ha(26%), 수리 불안전답이 157천ha(18%)이다. 또한 우리나라에 설치된 저수지, 양수장 등과 용수로로 공급되는 농업용수 공급량 중 논에 유입되지 못하고 퇴수되는 물이 약 43%이다. 농업용수 급수 중 용수로의 수위가 낮아 급수관을 통해 논에 유입되지 못하고 배수로로 퇴수되고 있는 실정이다. 농업용수 급수가 원활하기 위해서는 용수로의 수위를 20cm이상 확보하여야 급수관을 통해 논에 급수가 가능하다. 하지만 현장에서는 이러한 물 공급의 문제점을 해결하기 위해 용수로를 비료포대 등으로 막아서 사용함으로써 용수로 시설물의 관리가 되지 않고 토사가 쌓여 급수 애로가 가중되는 상황으로 시설물 관리를 위한 용수로 준설 등 시설 유지관리비가 발생하고 있다. 특히 금강권역(금강, 만경강, 동진강, 삽교천, 충남 서북부)에서 상습적인 가뭄 발생으로 농업용수 사용에 관한 분쟁이 상시적으로 도사리고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 농업용수의 급수 손실을 최소화하며 원활하고 안정적인 용수를 공급하고자 하였으며, 농민을 대상으로 설문지를 작성하여 응답을 분석하고 농민들의 요구사항을 개선하기 위해 법·제도, 거버넌스, 재원 및 기술·시설로 구분하여 제시하였다. 또한 과거 관행에 의한 유말부 용수공급에 탈피해서 원활한 용수공급이 가능하고 유지관리가 쉬운 장치인 부력식 제수문을 선정하고 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 금강권역 상습 가뭄지역의 안정적인 농업용수의 공급관리를 위한 기술 개발 및 적용을 실시하고, 농업용수 공급관련 정량화된 손실현황을 분석한 후 수위확보 장치 적용 전·후 모니터링으로 효과 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.268-268
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• 2021

Groundwater resource is mostly used in Abomey-calavi (southern region of Benin) as main source of water for domestic, industrial, and agricultural activities. Groundwater intake across the region is not perfectly controlled by a network due to the presence of many private boreholes and traditional wells used by the population. After some decades, this important resource is becoming more and more vulnerable and needs more attention. For a better groundwater management in the region of Abomey-calavi, the present study attempts to predict a future probable groundwater drought using Recurrent Neural Network (RNN) for future groundwater level prediction. The RNN model was created in python using jupyter library. Six years monthly groundwater level data was used for the model calibration, two years data for the model test and the model was finaly used to predict two years future groundwater level (years 2020 and 2021). GRI was calculated for 9 wells across the area from 2012 to 2021. The GRI value in dry season (by the end of March) showed groundwater drought for the first time during the study period in 2014 as severe and moderate; from 2015 to 2021 it shows only moderate drought. The rainy season in years 2020 and 2021 is relatively wet and near normal. GRI showed no drought in rainy season during the study period but an important diminution of groundwater level between 2012 and 2021. The Pearson's correlation coefficient calculated between GRI and rainfall from 2005 to 2020 (using only three wells with times series long period data) proved that the groundwater drought mostly observed in dry season is not mainly caused by rainfall scarcity (correlation values between -0.113 and -0.083), but this could be the consequence of an overexploitation of the resource which caused the important spatial and temporal diminution observed from 2012 to 2021.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.508-508
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• 2022

1973년 기상관측 이후 5년에서 7년 주기로 전국적 및 국지적 가뭄이 반복되고 있으며, 2010년을 기점으로 매년 가뭄이 발생하는 등 지역적 가뭄의 발생빈도도 증가하고 있다. 이러한 가뭄은 특히 농작물 생육 및 수확과 같은 농업 부분에서 가장 큰 영향을 미치고 있으며, 가뭄의 선제적인 대응을 위해서는 시공간적인 진행 상황이나 강도를 객관적인 기준을 통해 파악해야 한다. 가뭄의 경우 2016년 범부처 가뭄예·경보제를 시범 운영하여 2017년부터 본격적으로 시행하고 있으며, 매월 시군별 지역에 대한 농업용수의 가뭄 상황을 4단계 (관심, 주의, 경계, 심각)로 구분하여 발표하고 있다. 농업가뭄의 경우 저수지, 양수장과 같은 농업수리시설의 능력에 대한 의존도가 높아 가뭄이 발생했을 경우, 용수공급시설에서 용수공급이 가능한 물의 양을 파악하여 가용용수 능력을 평가함으로써 농업가뭄에 대응할 수 있는 정도를 파악해야 한다. 현행 농업용 저수지 물 관리 운영의 경우 과거 경험에 의존하는 실정으로 용수관리 및 물 관리자의 개인 역량에 따른 편차가 발생하고 있다. 또한, 전국 모든 농업용 저수지에 평년 저수율을 적용하여 가뭄단계를 산정하기 때문에 개별저수지의 특성을 반영하지 못하는 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는 가뭄예·경보를 위한 농업용 저수지 저수율의 가뭄단계별 기준을 개선하고자 한국농어촌공사 관할 농업용 저수지 3,400개를 대상으로 백분위수 (Percentile)를 적용한 저수지 이수관리 기준을 제시하고자 한다. 또한, 빈도분석 및 연속이론 (Run theory)을 적용하여 과거 및 현행 가뭄 판단 및 이수관리 기준들의 가뭄에 대한 선제적 대비능력 및 민감성을 비교·분석하고자 한다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.14 no.2
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• pp.1-9
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• 2009

This study was objected to identify the effect on water quality and contamination by non-agricultural facilities in 'A' reservoir watershed located in OO city, Kyounggi-do, Korea. Ground- and stream water samples showed (Na+K)-Cl, Ca(Cl, SO$_4$) and Ca-Cl type in an illegally discharging area of sewage and a densely industrial area indicating water contamination. Stream water of an illegally discharging area of sewage had high COD, T-N and T-P. In this area, direct incoming of sewage into stream water was induced ground water system by well pumping, and it made a progress of ground water contaminations with those components. Groundwater of a densely industrial area showed high concentrations of T-N, NO$_3$N. From a nitrogen isotope analysis, stream water of an illegally discharging area of sewage has ${\delta}^{15}N-NO_3$values of 0.7%0 was strongly affected by nitrogen originated from agrochemicals, and a densely industrial area of 19.7%0 from septic system. Ground- and stream water of a livestock fanning area were contaminated with NH$_3$-N and Mn, which was affected by intensive livestock facilities. SAR-conductivity plot indicates the water does not pose either alkalinity or salinity hazard for irrigation. COD, T-N, T-P, NO$3$-N, NH$_3$N and Mn concentrations from contaminated areas were diminished by mixing with 'A' reservoir water. There were no water contaminations in silver towns, vacationlands around reservoir and golf links. Consequently, it should be made a plan of systematic managements for past and- present possible contaminants and sewage systems in preventing water contamination by non-agricultural facilities.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.6
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• pp.131-142
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• 2020

The objective of this study was to evaluate future inundation risk of farmland according to the application of coupled model intercomparison project phase 5 (CMIP5) and coupled model intercomparison project phase 6 (CMIP6). In this study, future weather data based on CMIP5 and CMIP6 general circulation model (GCM) were collected, and inundation was simulated using the river modeling system for small agricultural watershed (RMS) and GATE2018 in the Tanjung district of the Moohan stream watershed. Although the average probable rainfall of CMIP5 and CMIP6 did not show significant differences as a result of calculating the probability rainfall, the difference between the minimum and maximum values was significantly larger in CMIP6. The results of the flood discharge calculation and the inundation risk assessment showed similar to trends to those of probability rainfall calculations. The risk of inundation in the future period was found to increase in all sub-watersheds, and the risk of inundation has been analyzed to increase significantly, especially if CMIP6 data are used. Therefore, it is necessary to consider climate change effects by utilizing CMIP6-based future weather data when designing and reinforcing water structures in agricultural areas in the future. The results of this study are expected to be used as basic data for utilizing CMIP6-based future weather data.