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한국농공학회> 한국농공학회 학술대회초록집> SWAT-MODFLOW를 이용한 금강 유역의 지하수 거동 평가

SWAT-MODFLOW를 이용한 금강 유역의 지하수 거동 평가

Assessment of Groundwater-Level Behavior in Geum River Basin using SWAT-MODFLOW

장원진 ( Wonjin Jang ) , 이지완 ( Jiwan Lee ) , 이용관 ( Yonggwan Lee ) , 김성준 ( Seongjoon Kim )
  • : 한국농공학회
  • : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권0호
  • : 프로시딩
  • : 2019년 10월
  • : 28-28(1pages)

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지하수는 작물 재배 특히 고지대 작물과 가뭄 기간에 유용한 수자원이다. 한국의 연간 지하수 사용량은 약 37억 톤으로 한국의 총 수자원 사용량의 10%에 불과하지만 지하수 총량의 35% 이상의 값이다. 특히 연구 지역인 금강유역(9645.5㎢)의 경우 2005년부터 2015년까지 지하수 사용량이 11.6% 증가하였다. 전국적으로 보았을 때 향후 20년간 0.58m의 지하수위 감소가 예상된다. 이는 과도한 지하수 사용과 기후 변화로 인한 강수 패턴변화로 지하수 재충진의 감소로 인해 발생 된 것으로 평가된다. 본 연구에서는 지하수위를 산정하기 위해 금강유역을 대상으로 SWAT을 이용해 두개 댐(DCD and YDD)과 세 개의 보(SJW, GJW, and BJW)의 유입량과 저류량, 5개 지점(JSJS, OCCS, BEMR, CASS, and BYBY) 지하수위에 대하여 검보정하였다. 두 개의 댐에 대하여 NSE, R2는 각각 0.55-0.70 and 0.67-0.75, 세 개의 보에서는 0.57-0.77 and 0.62-0.81의 값을 보였다. 또한 5개의 지하수위 지점은 R2(결정계수; Coefficient of Determination)가 0.53에서 0.61의 범위를 가졌다. SWAT 모형의 검보정 이후 3차원 분포형 지하수 모형으로 지하수의 충진과 지표수와의 상관관계를 모의하는 모델인 SWAT-MODFLOW를 적용해 금강유역의 지하수 거동을 평가하고자 한다. 금강 유역에 대한 대수층 깊이, 수리전도도, 비저류율 등의 부족한 지하데이터는 단일 값으로 입력하여 처리하여 지하수위 변동을 확인하고자 한다.

						

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  • : 농학분야  > 농공학
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  • : 연간
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  • : 학술지
  • : 프로시딩
  • : 1998-2019
  • : 3607


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1물-에너지-식량 넥서스 분석을 위한 시설재배지의 기준작물증발산량과 난방 에너지 부하 관계 분석

저자 : 김귀훈 ( Kwihoon Kim ) , 윤푸른 ( Pureun Yoon ) , 이윤희 ( Yoonhee Lee ) , 이상현 ( Sang-hyun Lee ) , 최진용 ( Jin-yong Choi )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 21-21 (1 pages)

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농업 생산물의 경제성을 향상시키기 위해서는 같은 양의 자원을 투입하여 더 많은 작물을 생산하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 자원간의 관계에 대한 분석이 선행되어야 한다. 물-에너지-식량 넥서스는 자원간의 관계에서 상충과 상호작용에 대한 분석을 위해 등장하였다. 본 연구는 시설재배지에서의 실내온도를 모의하고, 이를 바탕으로 기준작물증발산량과 난방에너지 부하를 산정하여 자원간의 관계를 분석하는 것을 목적으로 한다. 시설재배지의 실내온도를 모의하기 위해 van Henten (2009)에 의해 제안된 물리모델을 이용하였다. 기준작물증발산량 산정을 위해 Hargreaves 식을 이용하였고, 난방에너지 부하는 국립농업과학원에서 발간한 온실환경설계기준 (2015)의 난방디그리아워를 통한 산정 방법을 적용하였다. 실내온도 모의는 2011년 1월 27일부터 5월 31일까지 시간단위 자료를 통해 보정하였고, 2012년 2월 18일부터 4월 18일까지 시간단위 자료를 통해 검정하였다. 보정과 검정 결과에 대하여 R2, MAE, RMSE를 이용하여 평가하였고, 보정 시 0.69, 2.77, 3.72, 검정 시 0.57, 2.67, 3.86의 값을 보였다. 또한, Hargreaves 식을 통해 산정한 기준작물증발산량을 평가하기 위하여 토마토가 재배된 2012년 7월부터 11월까지 측정된 15분 단위의 토양수분함량 자료를 바탕으로 물수지식을 계산하여 비교하였다. Hargreaves 식과 정강호 (2005) 등이 제안한 시설재배지에서의 작물계수를 이용한 작물증발산량 산정 결과 543mm가 계산되었고, 물수지식을 통한 산정 결과 640mm가 계산되었다. 이 연구의 결과는 지역 단위의 시설재배지에서 자원간의 관계를 평가하여 농업 생산의 경제성과 지속가능성을 향상시키는 데에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

2HSPF 모형을 이용한 축산계 비점오염 저감에 따른 합천댐 유역 수질 영향 분석

저자 : 조현경 ( Cho Hyun Kyung ) , 김상민 ( Kim Sang Min )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 22-22 (1 pages)

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The purpose of this study was to evaluate water quality in Hapcheon dam using the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model and applied livestock reduction scenarios. Hapcheon dam watershed input data for the HSPF model were established using the stream, land use, and a digital elevation map and meteorological data and others. The HSPF model was calibrated and validated using the observed water quality data from 2000 to 2016. For water quality simulation, we calculated the generated load and the discharge load of the population, livestock, industry, landuse following the guideline provided by Ministry of Environment. The pollutant data were obtained from NIER (National Institute of Environmental Research). Monthly discharge load were estimated by applying the delivery rate. Calibration and validation results showed that annual mean BOD has a difference of 0.22mg/L and an error of ±13%, T-N has a difference of 0.66mg/L and an error of ±16% and T-P has a difference of 0.027mg/L and an error of ±13%. To evaluate the nonpoint pollutants management effects, we applied livestock reduction scenarios because livestock consist the largest portion of pollutants. As a result of the 20% of livestock reduction, BOD, T-N, and T-P decreased by 3%, 1%, and 3%, respectively. When 40% of livestock reduction applied, BOD, T-N, and T-P decreased by 5%, 3%, and 4%, respectively. Based on the results of this study, effective pollutant management

3논벼 증발산량 산정 방법에 따른 관개용수량 및 농업용 저수지 용수공급능 분석

저자 : 조건호 ( Gunho Cho ) , 한경화 ( Kyunghwa Han ) , 최경숙 ( Kyungsook Choi )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 23-23 (1 pages)

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현재 국내 농업용 저수지의 용수공급능은 수혜구역의 논벼 관개용수량을 공급할 수 있는 확실성을 빈도개념으로 나타내며, 10년 빈도 한발시의 공급량을 기준으로 안정성을 판단한다. 저수지의 용수공급능은 수혜구역의 주 용수공급원인 논벼의 필요수량과 밀접한 관계가 있다. 우리나라는 논벼에 필요한 관개용수량은 수정 Penman (Modified Penman: MP) 방법에 의한 증발산량을 기반으로 산정되고 있으나, FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations)에서는 Penman Monteith (PM)방법을 추천하고 있으며, 국내에서도 기상청 및 농촌진흥청에서 증발산량 산정에 PM공식을 적용하기 시작하였다. 따라서 본 연구에서는 최근 농촌진흥청에서 라이시미터를 활용하여 PM 방법을 적용하여 개발한 벼의 생육단계별 작물계수(Kc)를 활용하여, 기존의 MP 방법 적용 시와의 관개용수량과 저수지 용수공급능의 변화를 비교분석해 보았다. 이를 위해 호남지역의 저수용량 100만 톤 이상의 149개 저수지를 대상으로 최근 30년간 기상자료를 활용하여 MP 및 PM 방법에 따른 증발산량 변화가 논벼 관개용수량 및 농업용 저수지의 안정성에 미치는 영향을 평가 하였다. 그 결과, MP 방법에 비해 PM방법을 적용할 경우 잠재 및 논벼 증발산량은 평균적으로는 17.6% 및 14.6% 감소하는 경향을 보였으며, 논벼 관개용수량의 경우에도 평균 18.6% 낮게 나타냈다. 10년 단위로 분석을 진행한 결과, 과거에 비해 최근에 기상변화 영향으로 인해 잠재 및 논벼 증발산량은 평균 1.5% 및 1.6% 증가하였으며, 온도의 증가율이 가장 높았던 지역에서 증발산량의 증가가 가장 크게 나타났다. 논벼 관개용수량의 경우 평균적으로 3.4% 감소하였으며, 강우량의 증가율이 가장 높았던 지역에서 논벼 관개용수량의 감소가 가장 크게 나타났다. 저수지 용수공급능은 10년 한발빈도 이하의 저수지가 전체 대상지구 중 MP 방법 적용 시 20.8%에 해당하는 31개 지구, PM 방법 적용 시 15.4%에 해당하는 23개 지구로 나타나 PM 방법을 적용할 경우 8개의 지구가 추가적으로 10년 빈도 한발 시 농업용수 공급량을 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 논벼 증발산량 산정방법의 변화에 따른 저수지의 용수공급능 변화를 분석한 것으로, 실제 용수공급능에 영향을 미치는 기후변화 및 수혜면적 변화, 영농패턴 변화 등의 영농환경 변화요소들은 고려하지 않았기 때문에 저수지 용수공급능의 변화를 파악하기 위해서는 현장여건 및 영농환경 등을 고려한 보다 면밀한 연구가 진행될 필요가 있다.

4CROPWAT 모델을 이용한 기후 변화에 따른 이라크의 밭작물 관개용수량 및 관개계획 모델링

저자 : Bassam Mohammed Hussein , 남원호 ( Won-ho Nam )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 24-24 (1 pages)

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The objective of this study is to determine the impacts of potential climate change on daily and total crop water requirement (CWR) of citrus trees in Iraq (Three provinces; Baghdad, Sallah Aldeen, Wasit) using crop modeling (CROPWAT 8.0) in conjunction with the climate scenarios derived GCMs. Baseline climate is based on the 30 years period from 1989 to 2019 of the mean daily normal, and two time periods in the future years (2020 to 2050). The climate parameters of the temperature, precipitation, relative humidity, sunshine duration and wind speed were downscaled using the GCMs methods. To determine the future crop water requirements (CWR), the CROPWAT model (FAO, 1992) was used to simulate the daily and the season total CWR and irrigation requirements for the present and the future decades. Crop evapotranspiration (ET) and Reference crop evapotranspiration (ET) for crop were determined using CROPWAT 8.0. The enable efficient use of water and better irrigation practices irrigation scheduling as the supply of water through rainfall is limited in these areas. The study will show that effective water requirement and irrigation scheduling for the crop (citrus tree) in Iraq. the first results show for historical 30 years to Baghdad station the total Etc (1442.3mm/dec) and the total effective rainfall (143.5mm/dec) and the total water irrigation requirement is (1298.8mm/dec) for 12 months to citrus trees. Hence irrigation requirement is needed to satisfy crop water requirement. That lead us the effective water is enough to compensate crop water requirement and the how much we need water for irrigation during the season or during the growth and optimum yield and extension and increase the orchard (citrus trees) without any economic loss. The main problem irrigation in Iraq includes declining of water quality, shortage of water resources after new dams along two rivers in Turkey and Syria are developed, climate changes and low water productivity in the unit area. This study will give us the great knowledge in water requirement and irrigation scheduling to get a high production and horizontal expansion. The CROPWAT model allows the development of irrigation schedule for different management conditions and the calculation of scheme water supply for different areas under different crops.

5공간해상도에 따른 Evaporative Stress Index (ESI)의 지역별 가뭄 특성 분석

저자 : 윤동현 ( Dong-hyun Yoon ) , 남원호 ( Won-ho Nam ) , 이희진 ( Hee-jin Lee ) , 김대의 ( Dae-eui Kim ) , Tsegaye Tadesse

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 25-25 (1 pages)

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가뭄은 발생 지점이 불명확하고 진행이 느리며, 다른 자연 재해에 비해 피해 지역이 광범위하다는 점에서 사회, 경제적 피해와 농업 생산 시스템 및 수확량 등 농업 전반에 걸쳐 직접적인 영향을 미치고 있다. 가뭄에 대한 정량적인 분석과 예측은 가뭄으로 인한 피해를 예방하기 위해 필요하며, 현재 국내 가뭄 예측 기술은 지상 데이터 기반의 기상학적 가뭄지수를 활용하여 생성되고 있다. 하지만 관측소 지점 데이터를 사용하는 이러한 기상학적 가뭄지수는 데이터의 특성상 미계측 지역에 대한 정확한 데이터 취득이 어려우며, 광역적인 지역의 동일한 정확도의 데이터 취득이 어렵다는 단점이 있다. 반면 인공위성 등을 활용한 원격탐사 기술을 활용하면 광역적인 지역에 대한 장기간의 동일한 수준의 데이터 취득이 가능하다. 다양한 해상도의 데이터를 활용할 수 있는 위성영상 자료는 농업 가뭄 분야에서 필요성과 활용성이 대두되고 있다. 위성영상을 활용한 가뭄 판단지수로는 Leaf Area Index (LAI), Vegetation Health Index (VHI), Enhanced Vegetation Index (EVI) 등이 있다. 하지만 식생을 기반으로 한 지표의 경우 식생의 조밀도 및 포화도, 토양반사, 식생의 종류 등에 따라 적용성에 차이가 발생하며, 가뭄 판단에 있어서 가뭄으로 인한 식생의 활력도 및 상태가 변할 때까지 시간이 소요된다. 잠재 증발산과 실제 증발산의 비를 이용해 산정된 위성영상 기반 가뭄지수인 Evaporative Stress Index (ESI)는 일반적으로 사용되는 가뭄지수 등과 비교하였을 때, 가뭄에 민감하고 빠른 반응을 보인다는 연구 결과로부터 단기간 급속하게 발생하는 Flash drought의 판단지표로 활용되고 있다. 본 연구에서는 기존에 NASA (National Aeronautics and Space Administration)에서 제공되고 있는 5km 해상도의 ESI의 해상도의 한계를 보완하기 위하여 8일 주기, 500m 해상도를 갖는 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)의 MOD16A2 영상을 활용하였다. 본 연구에서는 500m 해상도의 ESI와 기존 5km 해상도의 ESI를 활용하여, 과거 가뭄 발생 자료를 근거로 시군 단위의 가뭄 판단 능력을 비교하였다.

6Application of SWAT to estimate runoff and sediment yield of Salma Dam watershed in Afghanistan

저자 : Sayed Shajahan Sadiqi , 남원호 ( Won-ho Nam ) , 홍은미 ( Eun-mi Hong )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 26-26 (1 pages)

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Sediments are a principal component in water resource projects for dam sedimentation, soil and water conservation, and design of efficient erosion control structures. High sediment rates lead to filling dam and loss of live storage of dam, which is eventually commanding to loss of production potential and evacuation of sediments from the dam is a costly process that can have large environmental impacts. A physically-based distributed hydrological model, SWAT (Soil and Water Assessment Tool), was used to estimate of runoff and sediment yield in the outlet of Salma Dam watershed in Harirud river basin measuring of 11,550㎢ catchment area. The main objectives of the study were to analyze the sediment yield in the outlet of the catchment and effect of LULC (Land Use and Land Cover) changes on sediment yield and flow values. The basin shows large heterogeneity in term of a hydrogeological parameter, LULC and soil features. The model was calibrated and validated using observed runoff and sediment yield data of 10 years (2008-2018) at the basin outlet. The average values for RSR (RMSE-observations standard deviation ratio) and NSE (Nash-Sutcliffe efficiency) for sediment are found to be 0.60 and 0.61, for runoff are found to be 0.67 and 0.64, which are within good limits for sediment and a good limit for runoff respectively. The overall average annual output for sediment at the outlet point was estimated 133.02 Met ton/month, is model monthly output. In general, the model was capable of simulating runoff and sediment in Salam dam watershed. As land development is a continuous process, for the optimum use of the land cover and water resources of the area, it is recommended that soil and watershed conservation practice should be undertaken in order to keep the sustainability of the reservoir conserving sediment reduction.

7APEX 및 SWAT 연계 모형을 이용한 다양한 GCM에 따른 수문·수질 기후변화 영향 평가

저자 : 김동현 ( Donghyeon Kim ) , 장태일 ( Taeil Jang ) , 황세운

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 27-27 (1 pages)

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본 연구는 기존 SWAT 모형의 한계 중 하나인 논 환경 특수성을 고려하면서 현재 사용되는 유역 모델링 접근법을 향상시키기 위해 고안되었으며, 이를 통하여 수문 및 수질 반응에 대한 기후 변화의 영향을 평가하고자 하였다. 논 생태계를 위해 새롭게 수정·개발된 APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender)-paddy 모형은 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형과 결합하여 두 모형의 장점을 활용하였다. 그 결과, 하이브리드 모델인 SWAPX는 대상유역의 두 지점(상류 및 하류)에 대해 2008년부터 2017년까지 관측된 데이터를 사용하여 보정 및 검정되었다. SWAT와 비교하여 SWAPX의 정확도가 향상되었으며, 논 영역을 다수 포함하는 하류유역에서 통계적으로 더 나은 결과를 보여주었다. 반면, 토지이용 중 산림이 우세한 상류유역에서는 두 모형에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 기후 변화 시나리오의 영향을 평가하기 위해 10개의 GCM을 선정하여 GCM별 특성을 평가하였다. 기후 변화 시나리오를 SWAPX 모델에 적용한 결과, 강우의 증가로 인해 향후 유출량이 증가하는 것으로 나타났다. 수질의 경우, 가까운 미래에는 총질소(T-N) 부하량이 급격히 증가하였으나, 그 이후 2090년대(2091-2100)까지 점차 감소하는 경향을 보여주었다. 또한 현재까지의 관측결과에서는 나타나지 않았던 T-N의 부하량이 4월 중 작은 첨두값이나 추가적으로 나타났다. T-N 부하량은 다양한 GCM에서 발생하는 강우 패턴(예 : 강우 지속 시간 및 강우 강도)의 특성에 영향을 받는 것으로 보인다. 본 접근법은 향후 의사 결정자들이 기후 변화에 적응하고 논이 우세한 유역에서의 BMP 영향 등을 평가하는 데 유용할 것으로 판단된다.

8SWAT-MODFLOW를 이용한 금강 유역의 지하수 거동 평가

저자 : 장원진 ( Wonjin Jang ) , 이지완 ( Jiwan Lee ) , 이용관 ( Yonggwan Lee ) , 김성준 ( Seongjoon Kim )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 28-28 (1 pages)

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지하수는 작물 재배 특히 고지대 작물과 가뭄 기간에 유용한 수자원이다. 한국의 연간 지하수 사용량은 약 37억 톤으로 한국의 총 수자원 사용량의 10%에 불과하지만 지하수 총량의 35% 이상의 값이다. 특히 연구 지역인 금강유역(9645.5㎢)의 경우 2005년부터 2015년까지 지하수 사용량이 11.6% 증가하였다. 전국적으로 보았을 때 향후 20년간 0.58m의 지하수위 감소가 예상된다. 이는 과도한 지하수 사용과 기후 변화로 인한 강수 패턴변화로 지하수 재충진의 감소로 인해 발생 된 것으로 평가된다. 본 연구에서는 지하수위를 산정하기 위해 금강유역을 대상으로 SWAT을 이용해 두개 댐(DCD and YDD)과 세 개의 보(SJW, GJW, and BJW)의 유입량과 저류량, 5개 지점(JSJS, OCCS, BEMR, CASS, and BYBY) 지하수위에 대하여 검보정하였다. 두 개의 댐에 대하여 NSE, R2는 각각 0.55-0.70 and 0.67-0.75, 세 개의 보에서는 0.57-0.77 and 0.62-0.81의 값을 보였다. 또한 5개의 지하수위 지점은 R2(결정계수; Coefficient of Determination)가 0.53에서 0.61의 범위를 가졌다. SWAT 모형의 검보정 이후 3차원 분포형 지하수 모형으로 지하수의 충진과 지표수와의 상관관계를 모의하는 모델인 SWAT-MODFLOW를 적용해 금강유역의 지하수 거동을 평가하고자 한다. 금강 유역에 대한 대수층 깊이, 수리전도도, 비저류율 등의 부족한 지하데이터는 단일 값으로 입력하여 처리하여 지하수위 변동을 확인하고자 한다.

9SWAT과 MODSIM-DSS 모형을 이용한 미래 농업용 지하수 공급능력 평가-금강유역을 대상으로-

저자 : 김세훈 ( Sehoon Kim ) , 이지완 ( Jiwan Lee ) , 김진욱 ( Jinuk Kim ) , 김성준 ( Seongjoon Kim )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 29-29 (1 pages)

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국가적 수자원 계획이 수립되기 위해서는 기본적으로 물공급 안전도 평가와 유출량 및 수요량을 대비하는 물수지 분석이 선행되어야 한다. 특히 농업가뭄에 대한 대책 마련을 위해서는 가뭄기간 동안의 농업용 수리시설의 용수공급 가능량 파악이 매우 중요하다. 본 연구는 지하수이용량 자료를 고려한 SWAT 및 MODSIM 모형을 이용하여 금강유역(9,865㎢)의 향후 농업용수 공급능력 평가를 수행하였다. 하천유역 네트워크 물수지 모형인 MODSIM 모형은 금강유역을 14개의 소유역으로 구분하고 다목적댐과 농업용 수리시설을 고려한 물수지 분석을 수행하였다. 모형의 유역별 유입량(공급량) 자료는 SWAT 모형의 소유역별 유출결과를 사용하였다. SWAT 모형의 검보정은 11년(2005-2015) 동안의 유역내 2개 다목적댐(대청, 용담)과 3년 5월(2012년 8월∼2015년 12월) 동안의 3개 보지점(세종보, 공주보, 백제보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 2개 댐의 유입량 및 저수량 검보정 결과 Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE)와 결정계수(Coefficient of determination, R2)는 각각 0.55∼0.70, 0.67∼0.75이며, 3개의 보에서의 NES 및 R2는 0.57∼0.77, 0.62∼0.81로 검보정 되었다. 이후 MODSIM-DSS를 이용하여 35개년(1981∼2015) 동안의 물수지 분석을 수행한 결과 과거 실제로 가뭄이 발생했던 기간인 1982년, 1988년, 1994년, 2001년, 2008년, 2015년에 농업용수 부족량이 평년에 비해 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 부족량은 각각 142 106㎥, 117 106㎥, 149 106㎥, 129 106㎥, 113 106㎥, 114 106㎥로 분석되었다. 향후 미래 농업용수 부족량 현상을 파악해 필요한 물 사용량을 충족하기 위한 농업용수 공급시설의 가능한 방법을 재현할 수 있을 것으로 예상된다.

10국내 지형적 특성을 고려한 MUSI 적용성 평가-도암호 유역을 중심으로-

저자 : 박건우 ( Geonwoo Park ) , 이관재 ( Gwanjae Lee ) , 이서로 ( Seoro Lee ) , 최유진 ( Yujin Choi ) , 임경재 ( Kyoung Jae Lim )

발행기관 : 한국농공학회 간행물 : 한국농공학회 학술대회초록집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 30-30 (1 pages)

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우리나라는 급경사 지대의 집약적 토지이용과 과다한 비료사용으로 인해 강우 시 탁수와 수질오염을 가중시키는 비점오염원에 대한 관리가 필요하다. 이에 환경부에서는 비점오염원관리지역을 지정하여 물환경보전법 및 관련 제도를 통해 비점오염원 관리를 추진하고 있으며 효율적인 비점오염원을 관리하기 위해 오염물질 및 유사량의 정량화를 위한 모니터링이 진행되고 있다. 그러나 모니터링은 시간과 인력, 많은 비용이 필요하기에 이를 대체할 다양한 수문모델이 사용되고 있다. 이 중 농업 비점오염원에 의한 수문 순환을 고려하며 유출량 및 수질의 시공간적 변화를 모의할 수 있는 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형이 많이 사용되고 있다. SWAT 모형은 토지이용도와 토양도의 조합으로 구성된 Hydrologic Response Unit(HRU)를 생성하게 되며, 각 HRU의 경사도와 경사장은 DEM을 이용한 소유역의 평균 경사도를 기준으로 산정한다. 그러나 경사도가 25% 이상인 HRU에 대해서는 경사장을 9.146m로 산정하므로 높은 경사도에 대해 경사장이 제대로 반영되지 않는다. 또한, SWAT 모형은 토양유실량을 산정할 때 Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) 식을 사용한다. 그러나 MUSLE 식의 경우 미국의 중동부 지역 농지의 사용 용도에 따른 유사유출량의 변화 및 조절을 주목적으로 개발된 경험공식이기에 고정된 계수가 국내 지형의 특성을 반영하기 힘들다. 이에 본 연구에서는 SWAT 모형을 개선하고 정확한 유사량 산정을 위하여 남한강 상류에 위치한 도암호 유역을 대상으로 경작지 별 HRU를 생성하였으며, 실측 경사장과 경사도를 반영시켜 주었다. 또한, MUSLE 식의 계수를 사용자가 설정할 수 있는 MUSLE with Input coefficients (MUSI) 식의 계수를 수정하여 적용성을 평가하였다. 본 연구를 통해 SWAT 모형에서 실제 유출특성을 반영하고 환경부의 원단위에 적합한 모의가 가능하게 되면서 우리나라 오염원의 정량적 평가와 관리 척도에 활용될 것으로 기대된다.

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