• Title/Summary/Keyword: SWAT

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Study on Damage Reduction by Flood Inundation and the Sediments by SWAT and HEC-RAS Modeling of Flow Dynamics with Watershed Hydrology - For 27 July 2011 Heavy Storm Event at GonjiamCheon Watershed - (SWAT 및 HEC-RAS 모형의 수문-수리 연계모델링을 통한 곤지암천 유역의 하천범람 및 토사유출 피해저감 연구 - 2011년 7월 27일 국지성 폭우를 대상으로 -)

  • Jung, Chung-Gil;Joh, Hyung-Kyung;Yu, Yeong-Seok;Park, Jong-Yoon;Kim, Seong-Joon
    • Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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    • v.54 no.2
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    • pp.87-94
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    • 2012
  • This study is to evaluate flood inundation and to recommend measures of damage reduction on sediment by concentrated torrential rainfall at Gonjiamcheon Watershed (183.4 $km^2$). Firstly, the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) was simulated streamflow and sediment at upstream. Then, we produced a map of floodplain boundary by using HEC-RAS (Hydrologic Engineering Centers River Analysis System) at downstream. The SWAT model was calibrated with 2 years (2008~2009) daily streamflow and validated for another years (2010~2011. 7. 31). The SWAT model was simulated with 3 years (2008~2010) by monthly water quality (Sediment) at Gonjiamcheon water quality station. The streamflow and sediment from SWAT model were input as boundary conditions to HEC-RAS. The results of HEC-RAS indicated that mapping of floodplain boundary was Jiwol and Jiwol 2 district. Additionally, inundation area and depth were assessed and applied BMPs scenario for managing the sediment yield.

Efficiency of Riparian Buffer Zone on Removing Sediment Yield Using SWAT Model (SWAT 모형을 이용한 수변완충지대 설정에 따른 토사유출량 저감 효과분석)

  • Choi, Dae-Gyu;Park, Moo-Jong;Kim, Jae-Chul;Kim, Sang-Dan
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.8 no.4
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    • pp.111-118
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    • 2008
  • Riparian buffer zone prevents sediment entry into drainage channels or as a protection from runoff and wind erosion. However, Studies about its removing effect according to Riparian buffer zone are shorted now. In this study, using the SWAT model, Byongseong watershed is built on the Arcview GIS. Using the function of the filter strip in SWAT model, it is also examined about the variation of sediment yield. As a simulation result, the case of constructing riparian buffer zones at subbasins near the outlet shows generally high efficiency on removing sediment yield. In addition, according to the scenario analysis of changing riparian buffer zone width, it is thought that 5-10m riparian buffer zone width is the highest efficiency on removing sediment yields generated from Byeongseong watershed.

The Simulation of Nutrients using SWAT Model and its Application to Estimate Delivery Ratio (SWAT 모형을 이용한 영양물질 모의 및 유달율 추정에의 적용)

  • Choi, Daegyu;Shin, Hyun Suk;Yoon, Young Sam;Kim, Sangdan
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.25 no.3
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    • pp.375-385
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    • 2009
  • The estimation of delivery ratio is a essential part of Korean Total Maximum Daily Loads (TMDL) procedure which needs a number of observed stream flow and pollutants data. If observed data were not sufficient, researchers have to find other alternatives. One of them is to make indirect data by using watershed models, such as Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and Hydrological Simulation Program - FORTRAN (HSPF) and so on. In this study, indirect daily data was made by using SWAT model. To build the Byongseong-SWAT model accurately, crop cultures are reflected by handling the MGT.file in SWAT model. Especially, mass of manure and schedule of crop culture are inputted through investigating domestic research papers as well as fieldwork. After calibrating SWAT model in comparison with the 22-years flow and pollutants observed outlet data, the delivery ratio of Byongseong watershed is calculated by using daily simulated data during 2004-2007. Empirical equations for delivery ratio through multi-regression analysis are developed by using meteorological and physical factors such as flow, watershed area, stream length, catchment slope, curve number (CN) and subbasin's pollutant discharge loads.

Large Scale Rainfall-runoff Analysis Using SWAT Model: Case Study: Mekong River Basin (SWAT 모형을 이용한 대유역 강우-유출해석: 메콩강 유역을 중심으로)

  • Lee, Dae Eop;Yu, Wan Sik;Lee, Gi Ha
    • Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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    • v.60 no.1
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    • pp.47-57
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    • 2018
  • This study implemented the rainfall-runoff analysis of the Mekong River basin using the SWAT (Soil and Water Assessment Tool). The runoff analysis was simulated for 2000~2007, and 11 parameters were calibrated using the SUFI-2 (Sequential Uncertainty Fitting-version 2) algorithm of SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program). As a result of analyzing optimal parameters and sensitivity analysis for 6 cases, the parameter ALPHA_BF was found to be the most sensitive. The reproducibility of the rainfall-runoff results decreased with increasing number of stations used for parameter calibration. The rainfall-runoff simulation results of Case 6 showed that the RMSE of Nong Khai and Kratie stations were 0.97 and 0.9, respectively, and the runoff patterns were relatively accurately simulated. The runoff patterns of Mukdahan and Khong Chaim stations were underestimated during the flood season from 2004 to 2005 but it was acceptable in terms of the overall runoff pattern. These results suggest that the combination of SWAT and SWAT-CUP models is applicable to very large watersheds such as the Mekong for rainfall-runoff simulation, but further studies are needed to reduce the range of modeling uncertainty.

Estimation of Sediment Yield in the Naesung-cheon with SWAT Model (SWAT 모형에 의한 내성천의 비유사량 추정)

  • Kim, Dae-Gon;Yang, Moon-Yong;Ha, Sung-Won;Yu, Kwon-Kyu
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.1734-1738
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    • 2010
  • 최근 이상 기후에 따른 유역 환경의 변화가 크게 눈에 띄고 있다. 또한, 댐건설이나 하도 준설 등 인위적인 요인에 의해 유역 및 하천의 유사 거동이 크게 변화하고 있다. 그러나, 하도 관리의 기본 자료인 하천 유역의 유사 발생량에 대해서는 체계적인 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 분포형 수문 모형을 이용하여 체계적이고 합리적으로 비유사량을 산정하기 위한 연구이다. 대상 유역으로는 낙동강 주요 지류 중 하나이며, 영주댐이 건설될 계획인 내성천으로 선정하였으며, 이용하는 모형은 대상유역의 토양 특성, 토지이용과 관리 상태를 고려하는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 선정하였다. 먼저, GIS와 연계된 SWAT 모형을 적용하기 위하여 수치 고도자료, 토양도와 토지이용도를 구축하고, 내성천 유역의 기상 및 우량 관측소를 고려하여 일강수자료, 일 최대/최소 기온을 포함한 기후자료를 입력하였다. 그리고, 대상 유역에 위치한 수문관측소와 수질 관측소를 고려하여 소유역으로 세분화한 후 토양특성과 토지이용에 따른 모의를 실시하였다. SWAT 모형을 이용한 비유사량 산정에서 문제가 되는 것은 식생 피복 상태와 토양 침식성 인자인 것으로 나타났다. 또한, 산정된 비유사량은 내성천의 하천 유사량 측정 자료에서 산정한 비유사량과 비교하였다. 그 결과 SWAT 모형은 유사량 실측 자료에서 산정된 비유사량보다 상당히 큰 값을 산정하였다. 그러나, 보다 체계적인 입력 자료가 축적된다면, SWAT 모형을 이용하여 합리적인 비유사량 산정이 가능할 것으로 보인다.

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Evaluation of Irrigation Reservoir Operation using SWAT Model (SWAT 모형을 이용한 농업용저수지 거동 분석)

  • Park, Ki-Wook;Oh, Seung-Tae;Jo, Jin-Hoon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.1672-1680
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    • 2010
  • 본 연구는 수자원의 지속적 확보기술 개발의 기본 모형인 SWAT 모형의 농촌용수지구 적용을 통해, 모형의 적용성을 평가하고, 지속적인 개선을 목표로 한다. 우리나라의 농촌용수지구인 이동 저수지 상류유역인 농업소유역에 SWAT 모형을 적용하였다. 단위유역에 대한 모형의 적용결과 분석은 미산저수지내 관개량 입력자료와 저수지 운영자료로부터 모형의 거동 분석을 실시하였다. 이동저수지 유역에 포함된 단위유역에 대한 토지이용도, 토양도, 강우관측자료 등 입력자료를 구축하였으며, 논에서의 관리성분 및 저수지 관리성분을 각각 DB화하여 구축하였다. SWAT 모형의 개선을 위하여 모형을 구성하고 있는 논지대에 대한 관리성분을 관개량 측정자료로부터 일별 관개량을 고려할 수 있도록 제시하였다. 단위 유역에 대한 SWAT 모형의 적용결과 관측된 일별 저수량과 SWAT모형과 AGRIMAN모형에 의해 산정된 저수량의 변화가 유사한 경향을 보이고 있는 것으로 나타났다 이 지구는 관개지구의 환원수량, 저수지의 여수로 방류량 및 용수 사용량 등에 따라 저수지의 유입하천 및 하류하천의 장기유출량에 복잡한 형태로 영향을 미치고 있다. 이러한 농업용수 이용에 따른 농촌유역의 유출량, 저수량, 관개량 등 각 수문요소에 대한 정량적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 단위유역에 대한 모형의 거동을 분석한 결과 농촌유역내에서의 수문성분의 검토가 가능하였으며, 이로부터 본 연구에서 목표로 하고 있는 농촌용수의 물수지 해석 및 수원공의 적정운영을 위한 기초기술이 개발이 가능할 것으로 판단되었다.

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Estimation of Andong Reservoir Long-Term Daily Inflow Using SWAT Model (SWAT 모형을 이용한 안동댐 장기 일 유입량 산정)

  • Kang, Min-Suk;Yu, Myung-Su;Yi, Jae-Eung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.868-872
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    • 2012
  • 유역의 유입 및 유출은 강수에 의해 발생하며 여러 가지 기후 조건과 토지 상태의 영향을 받는다. SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형은 이러한 여러 가지 복잡한 기후 조건과 토지 상태를 반영하며, 장기간 입력 자료에 따른 유출량을 산출할 수 있다. 본 연구에서는 시험유역을 안동댐 유역으로 선정하였으며, SWAT 모형을 이용하여 10년(2000년 ~ 2010년) 동안의 유출량을 산정하였고 이를 안동댐의 실측 유입량과 비교 분석하였다. ArcSWAT을 이용하여 분석하였고 입력 자료는 SWAT의 분석단위인 HRU(Hydrologic Response Unit)를 산정하기 위한 정밀 토양도 및 토지피복도와 기상입력 자료인 강우 및 최고기온, 최저기온, 습도, 풍속, 일사량 등을 사용하였다. 강우관측소는 안동댐 유역의 고선, 남회룡, 도천, 미질, 석동, 석포, 석현, 의촌, 재산, 황지를 선정하였고, 일사량관측소는 안동, 대관령, 포항을 선정하였으며, 기온, 습도, 풍속관측소는 안동, 봉화, 태백, 영주를 선정하였다. 또한 기상입력자료 중 결측값은 역거리 자승법을 이용하여 보완하였다. SWAT 모형은 유출량 계산 시 여러 가지 다양한 매개변수가 사용되며, 이러한 매개변수들의 검 보정을 통하여 실제 유역의 특성과 하천 흐름특성을 반영할 수 있다. 본 연구의 시험유역인 안동댐유역은 산림과 초지가 많은 지역이기 때문에 식물에 의해 차단되는 강우에 관한 매개변수와 지하로 침투되는 강우량에 관한 매개변수 등을 보정하여 실제 유역특성을 반영하였다. 본 연구에서는 이러한 과정을 통해 안동댐 유역의 10년 동안의 일 유출량을 산정한 결과, 홍수기의 첨두유량 및 첨두시간에는 실측자료와 약간의 차이가 있었지만 전체적으로 실측자료와 매우 유사한 유출량을 산정하였다.

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Evaluation of Multi-objective PSO Algorithm for SWAT Auto-Calibration (다목적 PSO 알고리즘을 활용한 SWAT의 자동보정 적용성 평가)

  • Jang, Won Jin;Lee, Yong Gwan;Kim, Se Hoon;Kim, Yong Won;Kim, Seong Joon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.113-113
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    • 2018
  • 본 연구는 다목적 입자군집최적화(Particle Swarm Optimization, PSO) 알고리즘을 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 적용하여 자동보정 알고리즘의 적용 가능성을 평가하고자 한다. PSO 알고리즘은 Python을 활용해 다목적 함수를 고려할 수 있도록 새롭게 개발되었다. SWAT 모형의 유출 해석은 안성천의 공도 수위 관측소 상류유역($366.5km^2$)을 대상으로 하였으며, 공도 지점의 2000년부터 2017년까지의 일 유량 자료를 이용하여 검보정하였다. 모형을 위한 기상자료는 공도유역 주변 3개 기상관측소(수원, 천안, 이천)의 일별 강수량, 최고 및 최저기온, 평균 풍속, 상대습도 및 일사량을 구축하였다. SWAT 모형의 유출 해석은 결정계수(Coefficient of determination, $R^2$), RMSE(Root mean square error), Nash-Sutcliffe 모형효율계수(NSE) 및 IOA(index of agreement) 등을 활용하여, 기존 연구 결과와 PSO 알고리즘을 활용한 결과를 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서 개발한 다목적 PSO 알고리즘을 활용한 SWAT모형의 유출 해석은 보다 높은 정확도를 얻을 수 있을 것으로 예상되며, Python으로 개발되어 SWAT모형 이외에도 널리 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

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Evaluation of the Possibility of Daily Flow Data Generation from 8-Day Interval Measured Flow Data using SWAT-CUP (SWAT-CUP을 이용한 8일간격 유량측정자료의 일유량 확장 가능성 평가)

  • Jung, Jaewoon;Cho, Sohyun;Lim, Byungjin;Oh, Taeyoun;Ham, Sangin;Kim, Kapsoon
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.28 no.4
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    • pp.595-600
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    • 2012
  • This study is to assess the application of SWAT-CUP(Soil and Water Assessment Tool-Calibration Uncertainty Programs) and to extend daily flow data from 8-day interval flow data which has been measured by Korean Ministry of Environment(MOE). Model sensitivity analysis and calibration were performed with sequential uncertainty fitting(SUIF-2), which is one of the programs interfaced with SWAT, in the package SWAT-CUP. The most sensitive parameters were SOL_K.sol, CH_N2.rte, CN2.mgt, SOL_BD.sol, ALPHA_BF.gw, ALPHA_BNK.rte, SOL_AWC.sol, CH_K2.rte, SFTMP.bsn, GW_DELAY.gw. Following the sensitivity analysis, SWAT-CUP calibration was carried out using 8-day interval flow data from January 2008 to December 2010. The results were then assessed based on the visual agreement and simulated flow plots and the performance statistics generated $R^2$ and NSE which are 0.71 and 0.61 respectively. Results of these statistics indicated that there was a good agreement between the observed and simulated flow. To extend daily flow data from 8-day interval flow data, parameters, which were estimated by SWAT-CUP, re-entered for SWAT model. As a result, the observed flow data were found to reflect the trend of simulated flow data. From these results, it is thought that this method could be used to provide daily flow data using 8-day interval flow data.

Modification of Surface Flow Analysis Algorithm in SWAT (SWAT 모형의 지표유출해석 알고리즘 개선)

  • Lee, Jeongwoo;Kim, Nam Won;Lee, Jeong Eun
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.36 no.3
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    • pp.417-426
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    • 2016
  • SWAT model usually underestimates daily peak discharges. To resolve this problem, in this study, the algorithm related with the surface flow simulation was modified by partitioning excessive infiltration based on the relative length between overland flow time of concentration and percolation travel time in soil water zone and by computing time of concentration varying with the amount of surface flow. The modified SWAT was applied to the Chungju dam watershed to assess the increasing effects of daily peak discharges. The daily peaks simulated by the modified SWAT were on average 10% higher than those by original SWAT for the peaks above $5,000m^3/s$. The modified SWAT was found to be able to more accurately reproduce daily peaks, particularly showing increase rates of 9.9%, 18.6% and 12.6%, respectively, for top three peaks that occurred in the years of 1990, 2002, and 2006.