• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.25 no.3
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• pp.351-362
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• 2009

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model, semi-distributed model, first divides the watershed into multiple subwatersheds, and then extracts the basic computation element, called the Hydrologic Response Unit (HRU). In the process of HRU generation, the spatial information of land use and soil maps within each subwatershed is lost. The SWAT model estimates the HRU topographic data based on the average slope of each subwatershed, and then use this topographic datum for all HRUs within the subwatershed. To improve the SWAT capabilities for various watershed scenarios, the Spatially Distributed-HRU (SD-HRU) pre-processor module was developed in this study to simulate site-specific topographic data. The SD-HRU was applied to the Hae-an watershed, where field slope lengths and slopes are measured for all agricultural fields. The analysis revealed that the SD-HRU pre-processor module needs to be applied in SWAT sediment simulation for accurate analysis of soil erosion and sediment behaviors. If the SD-HRU pre-processor module is not applied in SWAT runs, the other SWAT factors may be over or under estimated, resulting in errors in physical and empirical computation modules although the SWAT estimated flow and sediment values match the measured data reasonably well.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1573-1577
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• 2007

SWAT 모형을 사용하여 수문 및 환경인자들의 예측에 있어서 수문응답단위(Hydrological Response Unit, HRU) 수를 적절하게 결정하는 것은 매우 중요하다. SWAT 모형에서는 수문응답단위라는 계산단위를 통하여 모형의 입력매개변수를 생성하고 모의를 수행하기 때문이다. 본 연구에서는 SWAT모형에서 하천유역의 적절한 HRU 수를 결정하기 위하여 대상유역을 낙동강의 제 1지류이자 국제수문개발계획(International Hydrologic Project, IHP)의 국내 대표유역 중 하나인 위천유역으로 선정하였으며, 토지이용과 토양의 면적비를 조정함으로써 HRU 수를 여러 단계로 적용하여 유출량, 유사량 및 영양염류를 모의하였다. SWAT 모형의 적용을 위하여 위천 유역의 $DEM(30m{\times}30m)$, 토지이용도(1:25,000), 토양도(1:25,000) 등의 GIS 자료와 강우량 및 기상자료를 이용하였다. 본 논문은 위천 유역에 대한 적절한 HRU 수의 기준을 제시하였으며, 이와 같은 분석결과를 이용하여 모형의 입력자료 구축시간을 단축할 수 있어 차후 모형의 적용시에 모형의 적용 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.436-440
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• 2007

ArcView와 연동하는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)은 수문평가 도구로써 사용되는 모형이다. 이러한 SWAT모형은 유역의 서로 다른 표면 특성을 반영할 수 있도록 대상유역을 몇 개의 소유역으로 나누고 소유역 내에서 유사한 특성을 나타내는 HRU으로 세분화한다. 모형에서는 유역부분과 수체부분으로 나누어 모의가 이루어지며 각 소유역에서 물수지식에 따라 강우량, 지하수로의 침투량, 증발산량, 그리고 표면 유출량을 산정한다. SWAT 모형은 많은 입력 자료가 있으며 그 중에서도 소유역 개수와 HRU개수가 SWAT 모형의 결과에 많은 영향을 미칠 것으로 생각되어 본 논문에서는 이에 대한 영향을 분석하였다. 연구 대상지역은 함평천 유역으로 전라남도 함평군과 무안군 사이에 위치하고 있으며 유역의 면적은 $196.4km^2$이고 유역의 대부분이 산지와 농업지역으로 이루어져 있다. SWAT 모형을 모의하기 위한 지형자료는 1:25,000 수치지도, 농업과학기술원의 1:25,000 정밀토양도, 환경부의 토지피복도를 사용하였고 기상자료와 강우자료는 목포기상관측소의 자료를 사용하였다. 매개변수를 추정하기위해 환경부의 오염총량관리 세유역을 사용하였으며 모의 결과를 실측치와 비교함으로서 매개변수를 추정하였다. 추정된 매개변수를 이용하고 연구대상지역의 소유역 개수와 HRU개수를 여러 가지로 변화시켜 모의하였으며 그 결과를 실측치와 비교하여 최적 소유역 개수와 HRU 개수를 추정하였다. 본 연구의 결과는 SWAT모형 수행시 소유역의 면적에 대한 객관적인 기준을 제시할 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.28 no.5
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• pp.743-753
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• 2012

The hydrologic models, capable of simulating groundwater recharge for long-term period and effects on it of crops management in the agricultural areas, have been used to compute groundwater recharge in the agricultural fields. Among these models, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) has been widely used because it could interpret hydrologic conditions for the long time considering effects of weather condition, land uses, and soil. However the SWAT model couldn't represent the spatial information of Hydrologic Response Unit (HRU), the SWAT HRU mapping module was developed in 2010. With this capability, it is possible to assume and analyze spatio-temporal groundwater recharge. In this study, groundwater recharge of rate for various crops in the Mandae stream watershed was estimated using SWAT HRU Mapping module, which can simulate spato-temporal recharge rate. As a result of this study, Coefficient of determination ($R^2$) and Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) for flow calibration were 0.80 and 0.72, respectively, and monthly groundwater recharge of Mandae watershed in Haean-myeon was 381.24 mm/year. It was 28% of total precipitation in 2009. Groundwater recharge rate was 73.54 mm/month and 73.58 mm/month for July and August 2009, which is approximately 18 times of groundwater recharge rate for December 2009. The groundwater recharges for each month through the year were varying. The groundwater recharge was smaller in the spring and winter seasons, relatively. So, it is necessary to enforce proper management of groundwater recharge during droughty season. Also, the SWAT HRU Mapping module could show the result of groundwater recharge as a GIS map and analyze spatio-temporal groundwater recharge. So, this method, proposed in this study, would be quite useful to make groundwater management plans at agriculture-dominant watershed.

• Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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• 2003.10a
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• pp.467-470
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• 2003

The size, scale, and number of subwatersheds can affect a watershed modeling process and subsequent results. The objective of this study was to determine the appropriate level of subwatershed division for simulating streamflow. The Soil and Water Assessment Tool(SWAT) model with a GIS interface(BASINS SWAT) was applied to Yongdam Dam watershed. Daily output was analyzed from simulation, which was executed for 10 years using climate data representing the 1987 to 1996 period. The optimal number of subwatersheds and HRUs to adequately predict streamflow was found to be around 15, 174. Increasing the number of subwatersheds and HRUs beyond this level does not significantly affect the computed streamflow. this number of subwatersheds and HRUs can be used to optimize SWAT input data preparation requirements and simplify the interpretation of results without compromising simulation accuracy.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.3
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• pp.347-378
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• 2020

Based on monthly average groundwater recharge over a nearly 10 year period, results of fully integrated hydrologic modeling of SWAT-MODFLOW, land cover, land use, soil type and hydrologic response unit (HRU) was used to assess the dominant influencing factors of groundwater recharge spatial patterns in Jangseong district. As dominant factors, land cover was FRSE (forest-evergreen) and soil type was Samgag. Landsat-8 OLI imaging spectrometer data were acquired in the period 2003 to 2004 and seasonal bare soil lines (BSL) were estimated through NIR-RED plot. Extent of slope of BSL was from 1.092 to 1.343 and the intercept was from -0.004 to -0.015. To know correlation between spatial groundwater recharge and soil-vegetation indices (PVI, NDVI, NDTI, NDRI), this study employed frequency and regression analysis. On May, RED band increased up 3 to 4 times compared to other seasons and only one turning point appeared as recharge-index with upward parabola bell shape as results of existing research. Considering precipitation, if the various studies for relationship between groundwater recharge and soil-vegetation index just like NDVI are performed, it is possible to estimate groundwater recharge through analyzing remote sensing data.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.2
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• pp.167-177
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• 2005

In this study, the PRMS(Precipitation and Runoff Modeling System), developed by USGS(United States Geological Survey), was applied to the Yongdam dam watershed in the Geum River basin. The efficiency for runoff simulation and spatial characteristics of PRMS were evaluated. The runoff changes with the changes of subcatchments and HRUs were estimated. As results, the size of the subcatchment and HRV did not significantly affect the runoff at the exit of watershed. Consequently, the spatial characteristic of PRMS was shown as lumped type rather than semi-distributed. The geographical input data for Yongdam dam watershed were converted to the USGS Input type, and the parameters were calibrated using Rosenbrock optimization method, validated with the observed runoff data. The PRMS showed resonable agreements in the long-term continuous runoff simulation, if the accuracy of observed data is ensured.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.406-406
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• 2017

우리나라는 기후변화 등으로 인해 강수량이 홍수기에 집중하고 갈수기에 감소하는 강우 편중현상이 심화되고 있어 유역 환경에 변화가 발생하고 있다. 특히, 농업지역에서 유역 환경 변화에 따른 하천수의 부족은 농배수에 의한 수질오염의 심화와 농업 및 생활용수 확보의 어려움 등의 문제를 발생시키고 이러한 문제들은 상 하류간의 지역갈등을 유발시키는 등 경제적, 환경적, 사회적 손실을 초래한다. 이에 따라 본 연구에서는 유역 환경 변화에 따른 수질 변화를 분석하고 이에 대한 대응 방안으로 농배수 조정지를 조성하여 농업지역의 용수를 확보하고 수질을 개선하고자 하였다. 합천은 용도지역면적 중 대부분이 농촌지역이며 논 77.4%, 밭 22.6%의 비율로 논의 이용이 밭보다 3배 이상 높아 농배수 조정지를 조성하기에 적합한 지역이라 판단하였다. 따라서 합천지역의 황강유역을 대상지역으로 선정하고 물리적 기반의 준분포형 장기강우유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 모의하였다. 황강유역 내의 HRU(Hydrologic Response Unit)별 수질 변화를 분석하고, 농배수 조정지 조성에 따른 수질 개선 정도를 분석하였다. 또한 농배수 조정지의 HRU별 추가 조성에 따른 낙동강 본류에 합류되는 황강유역 하류의 수질 개선 효과를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1457-1460
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• 2010

최근 기후변화로 인해 태풍 등과 같은 집중성 강우가 많이 발생하고 있고, 강우시 유출 등으로 인한 유역내 발생하는 토양침식으로 인해 유역의 하천을 비롯하여 유출구에서의 탁수 및 유사 발생 문제는 우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 환경문제로 대두되고 있다. 강우시 유역에서 발생하는 이러한 탁수문제를 효과적으로 해결하기 위하여 여러 최적관리기법 (Best Management Practices, BMPs) 들이 제안되어왔다. 본 연구의 목적은 볏짚매트 사용으로 인한 토양유실 저감 실측자료를 바탕으로 볏짚매트를 다양한 경사지 밭에 적용하였을 경우 유역에서의 토양유실 저감효과를 평가하기 위한 모델링 기법을 개발하는데 있다. 볏짚 매트의 효과를 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형으로 모의하기 위해서는 볏짚매트의 효과를 모형에서 반영할 수 있는 인자를 선택하여 최적의 인자값을 산정해야 한다. 본 연구에서는 유사 저감 효과 실험 결과를 VFSMOD-W 모형을 이용하여 USLE P 인자값을 도출하였으며, 경사도에 따른 USLE-P 값을 산정하여, SWAT 모형에 입력자료로 사용하였다. 분포형 모형과는 달리 준분포형 모형인 SWAT 모형은 소유역내 수문학적 반응단위별로 유출, 유사, 그리고 비점오염 발생을 평가하는데 이때 Hydrologic Response Unit (HRU)의 지형정보가 활용된다. 이 지형정보는 SWAT 유사 평가시 매우 민감한 변수중의 하나이기 때문에 유역 단위 유사 평가시 정확한 지형자료의 입력이 요구된다. 그러나 SWAT 모형은 소유역내 HRU의 경사도 및 경사장을 직접 산정하지 않고, 소유역의 평균경사도를 기준으로 하여 산정된 경사도를 소유역내 모든 HRU에 동일하게 적용하는 단점이 있다. 본 연구에서는 준분포 모형인 SWAT 모형의 단점을 개선하기 위하여 SWAT Spatially Distributed (SD)-HRU를 적용하였다. 이를 통해 다양한 경사지 밭에서의 볏짚매트의 효과를 분석할 수 있게 되었다. 볏짚매트 미적용시 모의 기간내 유사량 총합은 74,954.42 ton 이고, 월평균 유사량은 814.72 ton 으로 산정되었고, 볏짚매트를 적용하였을 경우 모의 기간내 (2000년 1월 - 2007년 8월) 유사량 총합은 48,460.55 ton 이고, 월평균 유사량은 526.75 ton 으로 볏짚매트를 적용하지 않았을 때보다 약 35.35 % 저감된 값을 보였다. SD-HRU를 적용하고 각 농경지의 경사도에 따라 USLE P 값을 수정하여 볏짚매트에 의한 효과를 분석하였을 때, 볏짚매트를 적용하지 않았을 때 보다 볏짚매트를 적용하였을 때 모의 기간내 약 35% 정도의 유사량이 감소된 것을 알 수 있었다. 본 연구결과에서 보여주는 바와 같이 고랭지 지역에서의 영농활동 시 볏짚매트를 설치한다면 강우시 발생하는 토양유실을 효과적으로 저감시킬 수 있을 것이라 판단된다.