Because of increased nonpoint source runoff potential at highland agricultural fields of Kangwon province, effective agricultural management practices are required to reduce the inflow of sediment and other nonpoint source pollutants into the water bodies. The watershed-scale model, Soil and Water Assessment Tool (SWAT), model has been used worldwide for developing effective watershed management. However, the SWAT model simulated sediment values are significantly affected by the number of subwatershed delineated. This result indicates that the SWAT estimated watershed characteristics from the watershed delineation process affects the soil erosion and sediment behaviors. However, most SWAT users do not spend time and efforts to analyze variations in sediment estimation due to watershed delineation with various threshold value although topography falsification affecting soil erosion process can be caused with watershed delineation processes. The SWAT model estimates the field slope length of Hydrologic Response Unit (HRU) based on average slope of subwatershed within the watershed. Thus the SWAT ArcView GIS Patch, developed by using the regression relationship between average watershed slope and field slope length, was utilized in this study to compare the simulated sediment from various watershed delineation scenarios. Four watershed delineation scenarios were made with various threshold values (700 ha, 300 ha, 100 ha, and 75 ha) and the SWAT estimated flow and sediment values were compared with and without applying the SWAT ArcView GIS Patch. With the SWAT ArcView GIS Patch applied, the simulated flow values are almost same irrespective of the number of subwatershed delineated while the simulated flow values changes to some extent without the SWAT ArcView GIS Patch applied. However when the SWAT ArcView GIS Patch applied, the simulated sediment values vary 9.7% to 29.8% with four watershed delineation scenarios, while the simulated sediment values vary 0.5% to 126.6% without SWAT ArcView GIS applied. As shown, the SWAT estimated flow and sediment values are not affected by the number of watershed delineation significant compared with the estimated flow and sediment value without applying the SWAT ArcView GIS Patch.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.5
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pp.139-152
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2015
Along with climate change, it is reported that the scale and frequency of extreme climate events show unstable tendency of increase. Thus, to comprehend the change characteristics of precipitation data, it is needed to consider non-stationary. The main objectives of this study were to estimate future design floods for Wonpyeongcheon watershed based on RCP (Representative Concentration Pathways) scenario. Wonpyeongcheon located in the Keum River watershed was selected as the study area. Historical precipitation data of the past 35 years (1976~2010) were collected from the Jeonju meteorological station. Future precipitation data based on RCP4.5 were also obtained for the period of 2011~2100. Systematic bias between observed and simulated data were corrected using the quantile mapping (QM) method. The parameters for the bias-correction were estimated by non-parametric method. A non-stationary frequency analysis was conducted with moving average method which derives change characteristics of generalized extreme value (GEV) distribution parameters. Design floods for different durations and frequencies were estimated using rational formula. As the result, the GEV parameters (location and scale) showed an upward tendency indicating the increase of quantity and fluctuation of an extreme precipitation in the future. The probable rainfall and design flood based on non-stationarity showed higher values than those of stationarity assumption by 1.2%~54.9% and 3.6%~54.9%, respectively, thus empathizing the necessity of non-stationary frequency analysis. The study findings are expected to be used as a basis to analyze the impacts of climate change and to reconsider the future design criteria of Wonpyeongcheon watershed.
In an effort to investigate water pollution characteristics of Juam lake, water samples were collected from three sites (Sites A, B, and C) of Oenam stream which is a typical tributary of rural watershed in the lake and analyzed for N concentration and the corresponding isotope ratio (${\delta}^{15}N$) of ${NO_3}^-$. Concentrations of ${NO_3}^-$ were not dramatically different among the sites; $0.8{\pm}0.2mgNL^{-1}$ (range: $0.0{\sim}4.3mgNL^{-1}$) for Site A, $1.1{\pm}0.2mgNL^{-1}$ ($0.0{\sim}4.3mgNL^{-1}$) for Site B, and $1.1{\pm}0.1mgNL^{-1}$ ($0.1{\sim}2.6mgNL^{-1}$) for Site C. Meanwhile, ${\delta}^{15}N$ tended to decrease with river flow; it was highest for Site A ($45.5{\pm}5.3$‰) followed by Site B ($19.7{\pm}2.0$‰) and Site C ($8.7{\pm}1.5$‰). Such high ${\delta}^{15}N$ values of ${NO_3}^-$ in Site A suggested that ${NO_3}^-$ derived from livestock feedlot (specifically livestock excrete of which ${\delta}^{15}N$ is higher than 10‰) is the predominant pollution sources despite mountainous area occupied the most of land-use in the watershed. Using the two-sources isotope mixing model, it was estimated that the contribution of cropping activities (i.e. fertilization) became greater in down-stream area (Sites B and C) due to the higher agricultural land-use than the up-stream area (Site A). Particularly, during the active cropping season, the low contribution of organic pollution sources indicated that domestic sewage was not the predominant pollution source. Therefore, it was suggested that agricultural sources such as livestock farming and cropping rather than mountainous and residential are the dominant sources of water pollution in the study area. These results could be effectively utilized in elucidating water pollution sources in rural areas and selecting water management practices.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.54
no.4
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pp.9-17
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2012
This study was aimed to characterize non-point source (NPS) pollutant runoff and estimate event mean concentrations (EMCs) from a small rural watershed located at the headwater area of the Gyeongan stream. The study watershed consists of the two major landuse, forest (72 %) and paddy field (28 %). The nine rainfall events ranging from 18.5 to 192.6 mm in amount were monitored in this study. Stream flow was measured at the watershed outlet using a water level gauge, while a number of water samples for each event were collected and analysed for water quality. Event pollutant loads varied greatly depending on rainfall events varying from 22.6 to 3,134.2 mg/L, 0.32 to 24.56 mg/L, 0.090 to 1.320 mg/L, and 2.3 to 149.8 mg/L for SS, TN, TP, and COD, correspondently. The respective mean EMCs were estimated by 104.2, 1.00, 0.168, and 7.9 mg/L. The Pearson correlation analysis showed that COD EMC was significantly correlated with those of SS, TN, and TP. Rainfall runoff ratio appeared to be negatively correlated with EMCs of SS, TP, and COD, although not statistically significant. The event loads from the largest rainfall was greater than the sum of those from the remaining eight events. The study results suggest that the appropriate management of intensified storm events are of greater importance in curbing NPS loads, while the estimated EMCs provide base data for the unit pollutant loads determination for the forest-paddy composite upstream watershed.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.6
no.1
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pp.1-11
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2003
In this study, TOPMODEL(TOPography based hydrologic MODEL) was tested linked with Muskingum river routing technique for $581.7km^2$ Anseong-cheon watershed. Linear trend surface interpolation was used to give flow direction for flat areas located in downstream watershed. MDF (multiple flow direction) algorithm was adopted to derive the distribution of ln(a/$tan{\beta}$) values of the model. Because the coarser DEM resolution, the greater information loss, the watershed was divided into subwaterhseds to keep DEM resolution, and the simulation result of the upstream watershed was transferred to downstream watershed by Muskingum techniques. Relative error of the simulated result by 500 m DEM resolution showed 27.2 %. On the other hand, the relative error of the simulated result of 300 m DEM resolution by linked 2 subwatersheds with Muskingum method showed 15.8 %.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.60
no.5
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pp.41-54
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2018
A method to account a detention in a rice paddy field in hydrologic modeling was tested at plot and watershed scales. Hydrologic Simulation Program - Fortran (HSPF) and its one of surface runoff modeling method, i.e Surface-Ftable, were used to simulate a inundated condition in a rice paddy culture for a study plot and basins in Saemangeum watershed. Surface-Ftable in HSPF defines surface runoff ratio with respect to surface water depth in a pervious land segment, which can be implemented to the feature of water management in a rice paddy field. A Surface-Ftable for paddy fields in Saemangeum watershed was developed based on the study paddy field monitoring data from 2013 to 2014, and was applied to Jeonju-chun and Jeongeup-chun basins which comprise 12% and 22% of paddy fields in the basins, respectively. Four gaging stations were used to calibrate and validate the watershed models for the period of 2009 and 2013. Model performed 7.13% and 9.68% in PBIAS, and 0.94 and 0.90 in monthly NSE during model calibrations at Jeonju and Jeongeup stations, respectively, while the models were validated its applicability at Hyoja and Gongpyung stations. The comparison of results with and without considering detention effect of paddy fields confirmed the validity of the Surface-Ftable method in modeling watersheds containing rice paddy fields.
Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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2001.10a
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pp.403-407
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2001
For the water quality management of stream and lake, it is important to estimate and control nonpoint source loading to meet the water quality standard. So, integrated watershed management is required. BASINS is a multipurpose environmental analysis system for use by regional, state, and local agencies in performing watershed and water quality based studies. BASINS was developed by the USEPA to facilitate examination of environmental information, to support analysis of environmental systems and to provide a framework for examining management alternatives. BASINS contains HSPF which is one of the watershed runoff model. By using HSPF, nonpoint source loading from upper stream watershed was estimated. As a result, the simulated runoff was in a good agreement with the observed data and indicated reasonable applicability for whole watershed.
Kim, Jonggun;Lim, Kyoung Jae;Engel, Bernie;Cha, Sang Sun;Park, Chan-Gi;Park, Youn Shik
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.60
no.6
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pp.65-71
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2018
The Long-Term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) model is a quick and straightforward analysis tool to estimate direct runoff and nonpoint source pollution. L-THIA was originally implemented as a spreadsheet application. GIS-based versions of L-THIA have been developed in ArcView 3 and upgraded to ArcGIS 9. However, a major upgrade was required for L-THIA to operate in the current version of ArcGIS and to provide more options in runoff and NPS estimation. An updated L-THIA interfaced with ArcGIS 10.0 and 10.1 has been developed in the study as an ArcGIS Desktop Tool. The model provides a user-friendly interface, easy access to the model parameters, and an automated watershed delineation process. The model allows use of precipitation data from multiple gauge locations for the watershed when a watershed is large enough to have more than one precipitation gauge station. The model estimated annual direct runoff well for our study area compared to separated direct runoff in the calibration and validation periods of ten and nine years. The ArcL-THIA, with a user-friendly interface and enhanced functions, is expected to be a decision support model requiring less effort for GIS processes or to be a useful educational hydrology model.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.63
no.3
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pp.87-95
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2021
The Doam Lake Watershed is one of Gangwon-do's non-point source management areas. This area has a lot of snowfall in winter, and it is expected that there will be a lot of soil erosion in early spring due to snow melting. In this study, snow melting was monitored in the Doam Lake watershed from February to 3, 2020. It was conducted to analyze the water quality changes by calculating the concentration of non-point source pollution caused by snowmelt, and to compare the concentration of water quality during snowmelt event with rainfall and non-rainfall event. As a result of water quality analysis, Event Mean Concentration (EMC) at the first monitoring was SS 33.9 mg/L, TP 0.13 mg/L, TN 4.33 mg/L, BOD 1.35 mg/L, TOC 1.84 mg/L. At the second monitoring, EMC were SS 81.3 mg/L, TP 0.15 mg/L, TN 3.12 mg/L, BOD 1.32 mg/L, TOC 3.46 mg/L. In parameter except SS, it showed good water quality. It is necessary to establish management measures through continuous monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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