• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2018

Ecosystem service valuation is a crucial step for the sustainable management of watershed. In the context of various ecosystem services provided by watershed, this study, particularly deals with water yield computation in Bagmati Basin of Nepal. The water availability per population in Bagmati Basin is lowest compared to other basins in Nepal. Also, the rate of urbanization is rapidly growing over a decade. In this regard, the objectives of this study are 1) to compute the total water yield of the basin along with computation on a sub-watershed scale, and 2) Study the impacts of land use change on water yield based on CLUE-S model. For the study, Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs (InVEST), a popular model for ecosystem service assessment based on Budyko hydrological method is used to compute water yield. As well, CLUE-S model is used to study land use change, which is further related to study variation on water yield. The sub-watershed wise outcome of the study is expected to provide the guidelines for the effective and economic management of a watershed on a regional scale.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2023

강우 자료는 수문 모델링에서 중요한 입력 요소 중 하나이다. 강우의 공간적 가변성은 모델링 불확실성의 중요한 원인으로 알려져 있다. 강우 관측자료는 많은 경우 유역을 대표하는 평균 면적강수량 (Mean Areal Precipitation, MAP)을 계산하여 수문모형에 입력된다. 선행 연구에서는MAP 예측 결과의 신뢰도를 개선하기 위하여 다양한 보간 방법이 개발되었다. 하지만, 강우특성의 동질성를 고려한 대표 기상 관측소 선정이 MAP 예측과 유출량 모의 결과에 미치는 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 유역의 MAP 예측에 있어 강우특성의 동실성을 고려한 강우 관측소 선정이 수문 모델링 성능 개선에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 본 연구에서는 종관 기상관측(ASOS) 74개 지점과 방재기상관측(AWS) 400여개 지점에서 2003~2022년 기간에 대한 일강수량 자료를 수집하였고 강우특성이 동질한 지역을 구분하였다. 또한, 강우특성 동질성의 고려 유무에 따른 MAP를 계산하였다. 이후, 5개의 매개변수로 이루어진 개념적 강우-유출 모형FPHM을 사용하여 우리나라 전역 41개 유역을 대상으로 MAP 계산 결과가 모형 성능에 미치는 민감도를 조사하였다. 분석 결과, 강우특성의 동질성을 고려한 강우 관측소의 선택은 MAP 보간 방법 이상으로 중요한 요소임을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2023

The Tonle Sap is the richest and diverseness of freshwater ecosystem in Southeast Asia, receiving nurturing water flows from the Mekong and its immediate basin. In addition, the rapid development in the Tonle Sap Lake (TSL) Basin, and flood inundation may threaten the natural diversities and characteristics. The impacts of flood inundation in 11 sub-basins contributing to the Tonle Sap Lake were assessed using the Rainfall-Runoff-Inundation (RRI) model to quantify the potential magnitude and extent of the flooding. The RRI model is set up by using gauged rainfall data to simulate the information of river discharge and flood inundation of huge possible flood events. Moreover, two satellite precipitation products (SPPs), CHIRPS and GSMaP, within respectively spatial resolutions of 0.05° and 0.1°, are utilized as an input for the RRI model to simulate river discharge, flood depth, and flood extent for the great TSL Basin of Cambodia. This study used statistical indicators such as NSE, PBIAS, RSR, and R2 as crucial indices to evaluate the performance of the RRI model. Therefore, the findings of this study could provide promising guidance in hydrological modeling and the significant implications for flood risk management and disaster preparedness in the region.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권6호
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• pp.37-49
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• 2023

Rainfall data is one of the most important data in hydrologic modeling. In this study, the impacts of spatial resolution of precipitation data on hydrological responses were assessed using SWAT in the Santa Fe River Basin, Florida. High correlations were found between the FAWN and NLDAS rainfall data, which are observed weather data and simulated weather data based on observed data, respectively. FAWN-based scenarios had higher maximum rainfall and more rainfall days and events compared to NLDAS-based scenarios. Downstream areas showed lower correlations between rainfall and peak discharge than upstream areas due to the characteristics of study site. All scenarios did not show significant differences in base flow, and showed less than 5% of differences in high flows among NLDAS-based scenarios. The impact of resolution will appear differently depending on the characteristics of the watershed and topography and the applied model, and thus, is a process that must be considered in advance in runoff simulation research. The study suggests that applying the research method to watersheds in Korea may yield more pronounced results, and highlights the importance of considering data resolution in hydrologic modeling.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.39-50
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• 2019

본 논문의 목적은 기후변화가 북한지역에서 유역규모의 수문순환에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 먼저, CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)의 모형인 MRI-CGCM3모델을 선택하였으며, 추계학적 축소기법의 하나인 SDQDM(Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping)기법을 이용하여 기후변화시나리오 자료를 편의보정 하였다. 또한 관측치와 SDQDM 기법의 적용 전·후의 비교를 통해 SDQDM기법의 타당성을 검토하였다. 또한 기후변화에 따른 극한기후가 북한의 유역규모 수문순환과 유출에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 일반적으로 기후변화에 따른 수문순환을 전망하기에 앞서 분석에 사용되는 유출모형의 매개변수 최적화가 우선적으로 수행되어야 하지만 북한지역은 정치적 이유로 인해 미계측 유역으로 분류되어 있어 관측 유출량 자료를 확보하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 양질의 유출량자료가 있는 남한의 16개 유역을 대상으로 M-RAT모형의 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 유역특성변수 간 상관분석을 통해 다중공선성을 고려하였고, 단계적 회귀분석을 통해 미계측 유역에 적용 할 수 있는 매개변수 추정식을 산정하였다. 매개변수 추정식의 검증을 위해 남한의 오십천, 남대천, 용담댐, 영강 유역을 미계측 유역이라고 가정하고 교차검증을 수행한 결과 4개 유역 모두 효율계수 NSE가 0.8이상으로 높은 효율성을 확인하였다. 본 논문에서는 기후변화시나리오와 추정된 유출모형의 매개변수를 이용하여 북한의 압록강 유역의 기후변화에 따른 유역규모의 수문순환과정의 변화를 평가하였다. 분석 결과, 기후변화시 강수량이 증가하였고, 기온상승으로 인해 증발산량의 증가되는 것으로 전망되었고, 유역 내 유역 저류량은 감소하는 것을 확인하였다. 유황 분석결과 Future 1, 2 기간에 풍수량은 증가하고, 갈수량이 감소하고 Future 3 기간에 풍수량과 갈수량이 증가하는 것으로 전망되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.119-126
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• 2020

본 연구에서는 한강수계 경안천 유역을 대상으로 미래 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 분석하였다. 기후모형에 따른 미래 전망자료의 불확실성을 고려하여 총 16개 GCMs에 의한 미래 기후자료와 SQM 상세화기법을 이용하여 경안천 유역을 대상으로 미래 기후자료를 도출하고 유역모형인 SWAT을 적용하여 과거부터 미래의 장기간에 대한 수문학적 변화를 분석하였다. 미래기간에 대해 GCM에 따른 차이를 분석한 결과 연간 강수량은 1,500 mm, 증발산량은 150 mm, 유출량은 1,380 mm, 평균값 대비 강수량은 -40 % ~ +60 %, 증발산량은 ±15 %, 유출량은 -60 % ~ +90 %로서 GCM에 따른 변동성이 크게 나타났다. 미래기간을 3개 기간으로 구분하여 기간별 기후변화 영향을 분석한 결과, 강수량, 증발산량, 유출량 모두 미래 후반기(2070~2099년)로 갈수록 점차 증가하며, RCP 8.5 시나리오 하에서 상대적으로 더 크게 증가할 것으로 전망되었다. 월별로는 미래 후반기로 갈수록 7~9월을 중심으로 강수량과 유출량이 증가하는 반면, 증발산량은 7월과 8월에 감소하고 9월과 10월에 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 다양한 GCM 자료에 따른 미래의 기후영향을 이해하고, GCM 기후자료에 따른 미래 기후영향의 불확실성을 판단하는데 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 환경정책연구
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• 제9권1호
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• pp.83-107
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• 2010

본 연구의 목적은 빗물저류 및 흡수 등 우수관리를 위해 설치하는 최적관리기법(Best Management Practices: BMPs)의 효율적인 위치 및 분배 정도를 유역단위에서 살펴보는 것이다. 이를 위해 여러 개의 지류유역과 본류유역으로 이루어진 하나의 대유역을 구축한 후 Hydrological Simulation Program Fortran(HSPF)을 이용하여 도시유역 내다양한 규모와 위치의 BMPs 시나리오를 제작/모의하였다. 이때 대유역 내 전체 BMPs 면적은 일정하도록 하였으며, 유역하구의 첨두유량과 이와 관련된 회피비용을 효율성의 지표로 활용하였다. 모의 결과 BMPs가 상류지류 유역들에 분산 입지했을 때 가장 높은 효율을 보였으며, 본류유역을 포함하여 소유역 한 곳에 집중되었을 때 가장 낮은 효율을 보였다. 하지만 본 연구는 BMPs의 위치 및 분배 변수를 제외한 BMPs 설계 및 유지관리, 유역 내 다양한 토양특성등의 기타변수가 통제된 가상유역을 대상으로 진행되었다는 한계를 안고 있다. 따라서 본 연구는 유역관리에서 BMPs위치 및 분배가 유역관리에 중요한 정책변수일 수 있다는 가능성을 제시하는 데 그치고 있으며, 이러한 가능성은 향후 국내유역에 대한 실증적 모의연구를 통해 논의될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.969-980
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• 2023

2000년대 이후 우리나라에 도입된 앙상블 유량 예측은 수문 예측 현업에서 성과를 보였음에도 불구하고 수자원 시스템 관리에서는 적극적으로 활용되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 용수공급을 위한 수자원 관리 측면에서 앙상블 유량 예측의 효용성을 보이고자 댐 실무자들을 위한 간단한 가상 예제를 만들고, 이를 확장하며 실제 대한민국 다목적댐에 적용하였다. 가상 예제에서는 앙상블 유량 예측의 평균은 같지만 표준편차가 다를 때, 댐 운영 비용이 상이함을 확인하였다. 그리고 이를 대한민국 다목적댐에 적용하기 위해 동일한 평균을 가지지만 표준편차가 평균과 동일한 유형W와 표준편차가 평균의 10배인 유형 P를 가정하여 용량 대비 연유입량 비율에 따라 소양강댐(CIR = 1.345)과 충주댐(CIR = 0.563)에 표본 추계학적 동적계획법으로 최적방류량을 도출하였다. 그리고 도출된 최적방류량으로 2020년부 2022년까지 모의 운영을 진행하였다. 그 결과, 충주댐에서는 표준편차가 적은 유형W에서 상대적으로 공격적인 최적방류량이 도출되었고, 모의 운영 결과 또한 양호함을 보였다. 소양강댐에서도 최적방류량에서 충주댐과 같은 결과를 보였지만, 모의 운영에서는 유형W와 P의 차이가 없었다. 결과적으로 동일한 평균을 가지더라도 앙상블 유량 예측의 표준편차에 따라 다른 최적방류량과 모의 운영 결과가 도출되었고, 특히 용량 대비 연유입량이 작을수록 이러한 불확실성에 더욱 민감하게 반응함을 보였다. 본 내용을 바탕으로 현재 단일 대푯값만을 사용하여 댐 운영을 하는 수자원 관리에 개선을 기대한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권2호
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• pp.49-60
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• 2007

The alpine agricultural activities are usually performed at higher and steep areas in nature. Thus, significant amounts of soil erosion are occurring compared with those from other areas. Thus, the soil erosion induced environmental impacts in these areas are getting greater. The Doam watershed is located at alpine areas and it has been well known that the agricultural activities in the watershed are causing accelerated soil erosion and water quality degradations. Many modeling approaches were employed to solve soil erosion and water quality issues. In this study, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was utilized to simulate the hydrologic and sediment behaviors in the Doam watershed. In many previous modeling studies, the digital soil map and its corresponding soil properties were used without modification to reflect soil conditioning at many agricultural fields of the Doam watershed. Thus, the soil sample was taken at the agricultural field within the Doam watershed and analyzed for its physical properties. In this study, the digital topsoil properties in the agricultural fields within the Doam watershed were replaced with the soil properties for reconditioned soil analyzed in this study to simulate the impacts of using soil properties for reconditioned soil in hydrologic and sediment modeling at the Doam watershed using the SWAT model. The hydrologic component of the SWAT model was calibrated and validated for measured flow data from 2002 to 2003. The $R^2$ value was 0.79 and the EI value was 0.53 for weekly simulated data. The calibrated model parameters were used for hydrologic component validation and the $R^2$ value was 0.86 and the EI value was 0.74 for weekly data. For sediment comparison, the $R^2$ value was 0.67 and the EI value was 0.59. These statistics improved with the use of soil properties of the reconditioned soil in the field compared with the results obtained without considering soil reconditioning. The simulated sediment amounts with and without considering the soil properties of the reconditioned soil were 284,813 ton and 158,369 ton, respectively. This result indicates that there could be approximately 79% of errors in estimated sediment yield at the Doam watershed, although the model comparison with the measured data gave similar satisfactory statistics with and without considering soil properties from the reconditioned soil.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.227-227
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• 2015

The Wairarapa Valley occupies a predominantly rural area in the lower North Island of New Zealand. It supports a mix of intensive farming (dairy), dry stock farming (sheep and beef cattle) and horticulture (including wine grapes). The valley floor is traversed by the Ruamahanga River, the largest river in the Wellington region with a total catchment area of 3,430 km2. Environmental, cultural and recreational values associated with this Ruamahanga River are very high. The alluvial gravel and sand aquifers of the Wairarapa Valley, support productive groundwater aquifers at depths of up to 100 metres below ground while the Ruamahanga River and its tributaries present a further source of water for users. Water is allocated to users via resource consents by Greater Wellington Regional Council (GWRC). With intensifying land use, demand from the surface and groundwater resources of the Wairarapa Valley has increased substantially in recent times and careful management is needed to ensure values are maintained. This paper describes the approach being taken to manage water resources in the Wairarapa Valley and redefine appropriate limits of sustainable water use. There are three key parts: Quantifying the groundwater resource. A FEFLOW numerical groundwater flow model was developed by GWRC. This modelling phase provided a much improved understanding of aquifer recharge and abstraction processes. It also began to reveal the extent of hydraulic connection between aquifer and river systems and the importance of moving towards an integrated (conjunctive) approach to allocating water. Development of a conjunctive management framework. The FEFLOW model was used to quantify the stream flow depletion impacts of a range of groundwater abstraction scenarios. From this, three abstraction categories (A, B and C) that describe diminishing degrees of hydraulic connection between ground and surface water resources were mapped in 3 dimensions across the Valley. Interim allocation limits have been defined for each of 17 discrete management units within the valley based on both local scale aquifer recharge and stream flow depletion criteria but also cumulative impacts at the valley-wide scale. These allocation limits are to be further refined into agreed final limits through a community-led decision making process. Community involvement in the limit setting process. Historically in New Zealand, limits for sustainable resource use have been established primarily on the basis of 'hard science' and the decision making process has been driven by regional councils. Community involvement in limit setting processes has been through consultation rather than active participation. Recent legislation in the form of a National Policy Statement on Freshwater Management (2011) is reforming this approach. In particular, collaborative consensus-based decision making with active engagement from stakeholders is now expected. With this in mind, a committee of Wairarapa local people with a wide range of backgrounds was established in 2014. The role of this committee is to make final recommendations about resource use limits (including allocation of water) that reflect the aspirations of the communities they represent. To assist the committee in taking a holistic view it is intended that the existing numerical groundwater flow models will be coupled with with surface flow, contaminant transport, biological and economic models. This will provide the basis for assessing the likely outcomes of a range of future land use and resource limit scenarios.