SWAT 모형을 이용한 미래 기후변화 및 토지이용 변화에 따른 안성천 유역 수문 - 수질 변화 분석 (I) Assessment of Future Climate and Land Use Change Impact on Hydrology and Stream Water Quality of Anseongcheon Watershed Using SWAT Model (I)원문보기
본 연구에서는 안성천 공도수위관측소 상류유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 현재의 유역 수문환경조건을 보다 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 후속연구인 "미래 기후변화 및 토지이용 변화에 따른 안성천 유역 수문-수질 변화 분석 (II)"의 기본 자료로 활용하는데 목적이 있다. 유역 현실에 보다 가까운 분석을 위해 유역특성 자료인 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축, 분석한 후 모형의 검 보정을 실시하였다. 유역 특성 자료에 따른 분석 결과, 경작관리의 경우 농경지로 인한 수질 부하량의 경향과 흐름이 바뀌게 되며, 저수지 적용자료 적용시는 4-5월 시기의 관개를 위하여 방류를 시도한 패턴을 확인 할 수 있었다. 또한 환경기초시설, 경작관리를 미적용 및 적용시 약 10%의 하천수질 모의결과 차이가 발생하기 때문에 유역의 실제적인 상황에 근접하게 적용하기 위해서는 대상유역내의 정확한 자료의 구축과 적용이 중요하다고 판단되며, 유역 특성 자료를 통한 검보정 결과는 (II) 연구에서 기후변화와 토지이용에 따른 유역 수문-수질 변화 분석에 활용되어 보다 신뢰도 높은 결과를 도출 할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 안성천 공도수위관측소 상류유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 현재의 유역 수문환경조건을 보다 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 후속연구인 "미래 기후변화 및 토지이용 변화에 따른 안성천 유역 수문-수질 변화 분석 (II)"의 기본 자료로 활용하는데 목적이 있다. 유역 현실에 보다 가까운 분석을 위해 유역특성 자료인 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축, 분석한 후 모형의 검 보정을 실시하였다. 유역 특성 자료에 따른 분석 결과, 경작관리의 경우 농경지로 인한 수질 부하량의 경향과 흐름이 바뀌게 되며, 저수지 적용자료 적용시는 4-5월 시기의 관개를 위하여 방류를 시도한 패턴을 확인 할 수 있었다. 또한 환경기초시설, 경작관리를 미적용 및 적용시 약 10%의 하천수질 모의결과 차이가 발생하기 때문에 유역의 실제적인 상황에 근접하게 적용하기 위해서는 대상유역내의 정확한 자료의 구축과 적용이 중요하다고 판단되며, 유역 특성 자료를 통한 검보정 결과는 (II) 연구에서 기후변화와 토지이용에 따른 유역 수문-수질 변화 분석에 활용되어 보다 신뢰도 높은 결과를 도출 할 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to establish a database of weather, hydrology, point source pollution management, reservoir release and tillage management for SWAT model evaluation of Anseongcheon watershed ($370.1km^2$, the upstream of Gongdo water level gauging station), and to use them fo...
The purpose of this study is to establish a database of weather, hydrology, point source pollution management, reservoir release and tillage management for SWAT model evaluation of Anseongcheon watershed ($370.1km^2$, the upstream of Gongdo water level gauging station), and to use them for the following research of future climate and land use change impact on streamflow and stream water quality. It is expected that the database can achieve the practical analysis of current watershed hydrologic and environmental condition. The model calibration and validation were conducted using the constructed database. The model results showed that the tillage management affected the temporal shift of pollutant loads, and changed the flow pattern of pollutant transport through cultivation area. It was identified that the April and May irrigation water supply from the agricultural reservoir also affected the streamflow of downstream. The data application of pollutants treatment facilities and tillage management of cultivation area showed about 10% difference in the simulation results of stream water quality. The data establishment of agricultural reservoir operation, the tillage management of cultivated area within the watershed and the attributes inclusion of pollutants treatment facilities were proved to be important in SWAT model evaluation. The results of model setup in this study are expected for more reliable model application in the following research of future climate and land use change impact on hydrology and stream water quality of the study watershed.
The purpose of this study is to establish a database of weather, hydrology, point source pollution management, reservoir release and tillage management for SWAT model evaluation of Anseongcheon watershed ($370.1km^2$, the upstream of Gongdo water level gauging station), and to use them for the following research of future climate and land use change impact on streamflow and stream water quality. It is expected that the database can achieve the practical analysis of current watershed hydrologic and environmental condition. The model calibration and validation were conducted using the constructed database. The model results showed that the tillage management affected the temporal shift of pollutant loads, and changed the flow pattern of pollutant transport through cultivation area. It was identified that the April and May irrigation water supply from the agricultural reservoir also affected the streamflow of downstream. The data application of pollutants treatment facilities and tillage management of cultivation area showed about 10% difference in the simulation results of stream water quality. The data establishment of agricultural reservoir operation, the tillage management of cultivated area within the watershed and the attributes inclusion of pollutants treatment facilities were proved to be important in SWAT model evaluation. The results of model setup in this study are expected for more reliable model application in the following research of future climate and land use change impact on hydrology and stream water quality of the study watershed.
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문제 정의
Jing 등 (2008)은 SWAT 모형의 불확실성을 평가한 바 있다. 본 논문에서는 현재의 유역 수문환경조건을 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 유역 수문-수질 변화 분석에 활용되어 보다 신뢰도 높은 결과를 도출하고자 한다.
SWAT 모형은 기본적인 비점오염원 모의를 기본적으로 내제 하고 있다. 본 연구에서는 모형내에서 비점오염원 모의뿐만 아니라 점 오염원에 대한 고려를 위해 유역 내 오염원 총괄 현황 및 각 환경기초시설(하수 종말 처리장, 공단 및 폐수처리시설)에 대한 자료를 구축 하고자한다.
본 연구에서는 정확한 유출 모의와 비점오염원 산정을 위해 현재의 수문 환경 조건을 현실적으로 분석하기 위해 여러 가지 유역특성 자료를 이용하여 준 분포형 모형인 SWAT에 적용시켜 보다 실제적인 유역 모델링을 실시하고자 하였다. 먼저 현재의 수문 환경 조건을 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 대상유역 내에 있는 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 분석 하여 검 보정을 실시하여 자료를 구축하였다.
본 연구에서는 현재의 유역 수문환경조건을 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하였으며 이를 아래의 표 4와 같이 정리 하였다.
제안 방법
비점오염 영양물질인 질소와 인은 앞서 설명한 바와 같이 물 또는 유사와 함께 이동되고 다시 유사는 물의 이동에 의해 좌우된다. 따라서 모형 보정을 위해 먼저 유출과 관련된 매개변수를 조정하고 이후 유사 관련 매개변수, 영양물질 관련 매개변수의 순으로 보정하였다. 이때 영양물질에 관련된 매개변수는 유사 및 유출에도 영향을 미칠 수 있으므로, 유출관련 매개변수의 보정 후 유사 관련 매개변수를 보정할 때는 앞선 유출 매개변수를 제외한 유사에 관련된 매개변수에 대해서만 보정을 수행하고, 마찬가지로 영양물질에만 관련된 매개변수만을 이용하여 모형을 보정함으로서 보정결과가 유사 또는 유출 모의 값에 영향을 주지 않도록 하였다 (건기연, 2007).
따라서 본 연구에서는 그림 5와 같이 그림 6의 저수지 내용적 곡선을 이용하여, 고삼과 금광저수지를 대상으로 9개년(1998-2006) 동안의 저수위에 따른 저수면적과 저수량 산정 회귀식의 매개변수들을 결정하여 저수위 자료, 저수면적과 저수량 자료를 구축하였다(이용준, 2007).
Carbofuran는 1969년 FMC가 개발한 접촉독성과 침투성이 있는 Carbamate계 살충제(Tomlin, 2003)로서 살선충제로도 효과적으로 사용되며 우리나라에서는 1975년 이래 벼 재배지의 벼멸구 이화명나방과 각종 채소와 토양해충의 방제에 광범위하게 사용되고 있다(경기성 등, 2006). 또한 오리농법을 사용하고 있는 고삼면 일대는 비료의 양을 절반으로 줄이고 오리 농법을 설정하였고, 마지막으로 수확의 시기는 10월 초순으로 설정하여 실행하도록 하였다.
점오염원 자료는 대상유역내의 환경기초시설의 운영 자료를 획득하여 구축하였으며, 저수지의 방류량자료는 실측 내용적 곡선을 입력 자료로 물수지 분석을 통해 산출하도록 하였다. 마지막으로 경작관리 자료는 대상지역의 특성에 맞는 경작관리 자료를 구축하여 적용하였다. 그 결과 저수지 적용자료 적용 시는 4-5월 시기의 관개를 위하여 방류를 시도한 패턴을 확인 할 수 있었으며, 점오염원, 경작관리를 미적용·적용을 비교하면 약 10%의 오차가 발생해 유역의 실제적인 상황에 근접하게 적용하기 위해서는 대상유역내의 정확한 자료의 구축과 적용이 중요하다고 판단된다.
본 연구에서는 정확한 유출 모의와 비점오염원 산정을 위해 현재의 수문 환경 조건을 현실적으로 분석하기 위해 여러 가지 유역특성 자료를 이용하여 준 분포형 모형인 SWAT에 적용시켜 보다 실제적인 유역 모델링을 실시하고자 하였다. 먼저 현재의 수문 환경 조건을 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 대상유역 내에 있는 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 분석 하여 검 보정을 실시하여 자료를 구축하였다. 점오염원 자료는 대상유역내의 환경기초시설의 운영 자료를 획득하여 구축하였으며, 저수지의 방류량자료는 실측 내용적 곡선을 입력 자료로 물수지 분석을 통해 산출하도록 하였다.
dbf)을 부여하였다. 모형의 입력 자료가 되는 기상 자료는 물수지를 조절하고 수문순환의 여러 성분 중에서 상대적으로 중요한 사항을 결정하는 수분 및 에너지를 제공하며, 본 연구에서는 강우, 풍속, 기온, 상대습도 그리고 일사량 자료를 티센(Thiessen)법으로 보정한후 해당 소유역에 할당하여 사용하였다.
본 연구에서는 SWAT모형의 기본 지형입력자료 구축을 위하여 안성천지역의 NGIS (National Geographic Information System) 1:5,000 축척의 수치지도로부터 지형관련 레이어인 7111(주곡선), 7114(계곡선), 7217(표고점), 7311(삼각점)을 추출하고 ARC/INFO를 이용하여 Coverage, TIN, Lattice 변환과정을 거쳐 공간해상도 30 m×30 m의 DEM과 하천망을 제작하였다.
DEM은 흐름방향, 흐름합산 등의 지형 전처리 과정을 수행하는데 중요한 입력 자료로서 함몰부 보간(Fill Sink)등의 검수과정을 통한 DEM 제작이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 SWAT모형의 자동경계추출(Automatic Delineation)모듈에서 DEM을 입력 자료로 하여 지형전처리 과정을 수행하고 하천 및 유역경계 추출은 시행착오법을 통해 기존 하천을 최적으로 표현하는 임계면적(Threshold Area)을 1500 ha로 설정하여 15개의 소유역으로 구분하였다(그림 2).
본 연구에서는 경작관리를 현실에 가깝게 재현하기 위하여 모내기 날을 5월 중순으로 설정 하였으며, 비료와 살충제 살포시기를 5월 초순으로 설정하였다. 비료의 양는 표준시비량에 맞게 설정하였으며 살충제로서는 우리나라에서 널리 이용되고 있는 Carbofuran을 각각 5월 초순에 사용하는 것으로 설정하였다.
본 연구에서는 위에서 분석한 일별 저수량 자료와 저수면 적을 이용하여 아래와 같은 물수지 분석을 통하여 저수지의 일 방류량(그림 7)을 추정하였다.
토지이용 자료(그림 3)로는 Landsat TM 위성영상(2000년) 을 이용하여 Grid 형식의 30 m×30 m 토지이용도를 작성하였다. 분류항목으로는 수역, 주거지, 나지, 초지, 산림, 논, 밭의 모두 7개 항목으로 분류하였으며, 토양도는 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도를 기준으로 유역내 총 19개의 토양통에 대한 수문학적 토양그룹(A, B, C, D)으로 분류(그림 4)하고, SWAT에서 요구하는 형식의 토양 속성값(usersoil.dbf)을 부여하였다. 모형의 입력 자료가 되는 기상 자료는 물수지를 조절하고 수문순환의 여러 성분 중에서 상대적으로 중요한 사항을 결정하는 수분 및 에너지를 제공하며, 본 연구에서는 강우, 풍속, 기온, 상대습도 그리고 일사량 자료를 티센(Thiessen)법으로 보정한후 해당 소유역에 할당하여 사용하였다.
본 연구에서는 경작관리를 현실에 가깝게 재현하기 위하여 모내기 날을 5월 중순으로 설정 하였으며, 비료와 살충제 살포시기를 5월 초순으로 설정하였다. 비료의 양는 표준시비량에 맞게 설정하였으며 살충제로서는 우리나라에서 널리 이용되고 있는 Carbofuran을 각각 5월 초순에 사용하는 것으로 설정하였다. Carbofuran는 1969년 FMC가 개발한 접촉독성과 침투성이 있는 Carbamate계 살충제(Tomlin, 2003)로서 살선충제로도 효과적으로 사용되며 우리나라에서는 1975년 이래 벼 재배지의 벼멸구 이화명나방과 각종 채소와 토양해충의 방제에 광범위하게 사용되고 있다(경기성 등, 2006).
먼저 현재의 수문 환경 조건을 현실적으로 분석하기 위해서 기상, 수문 자료와 대상유역 내에 있는 점오염원 운영자료, 저수지의 방류량 자료 및 경작관리 형태의 자료를 구축하여 분석 하여 검 보정을 실시하여 자료를 구축하였다. 점오염원 자료는 대상유역내의 환경기초시설의 운영 자료를 획득하여 구축하였으며, 저수지의 방류량자료는 실측 내용적 곡선을 입력 자료로 물수지 분석을 통해 산출하도록 하였다. 마지막으로 경작관리 자료는 대상지역의 특성에 맞는 경작관리 자료를 구축하여 적용하였다.
추정된 일방류량을 SWAT 모델에 적용 하였으며, 저수지를 수원으로 하고 있는 농경지 지역은 수원을 하천으로 정하여 농업용수로 사용되는 양을 배제하게 하였다.
이 중 수문 부모형에서는 토양과 토지이용조건에 의해 결정되는 수문반응단위 (Hydrologic Response Unit, HRU)로 SCS 유출곡선법과 Green & Ampt 침투법을 이용하여 지표유출량을 산정하며, 측방유출량은 Kinematic Storage Model을 이용한다. 침투는 토층을 최대 10개 층까지 세분화하여 선형저수량 추적기법을 사용하여 계산한다. 잠재증발산량을 산정하기 위하여 Hargreaves 방법, Priestley-Taylor 방법과 Penman-Monteith 방법을 제공하며, 작물과 토양의 증발산을 분리하여 모의하기 위해 Ritchie(1997) 방법을 이용한다.
오염원 자료를 사용하는데 있어서 많은 연구에서 사용된 방법은 처리시설별 방류수 수질기준(표 1)에 따라 각 시설물에서 배출되는 부유물질, 총 질소, 총인의 배출 부하량을 계산하여 소유역 별로 추정하는 방법이 있다. 하지만 본 연구에서는 대상지역내에 있는 환경 기초 시설의 실제 운영자료를 조사하여 일, 월별 자료를 구축하였다. 대상 유역내 환경 기초시설로는 표 2와 같이 안성 하수종말처리장, 안성 1,2 산업단지 폐수처리장, 안성미양농공이 있으며 하수종말처리장의 경우 1997-2005년까지의 일 자료를 획득하였고, 안성 1,2 산업단지 폐수처리장의 경우 최근 5년의 일자료를 구축하였다.
대상 데이터
하지만 본 연구에서는 대상지역내에 있는 환경 기초 시설의 실제 운영자료를 조사하여 일, 월별 자료를 구축하였다. 대상 유역내 환경 기초시설로는 표 2와 같이 안성 하수종말처리장, 안성 1,2 산업단지 폐수처리장, 안성미양농공이 있으며 하수종말처리장의 경우 1997-2005년까지의 일 자료를 획득하였고, 안성 1,2 산업단지 폐수처리장의 경우 최근 5년의 일자료를 구축하였다. 안성 미양 농공의 경우 하루 처리 하는 용량이 하수종말처리장에 비해 작기 때문에 주 단위나, 월 단위로 폐수를 처리하여 배출하여 월 단위로 구축하였다.
SWAT은 유역에서 질소와 인의 여러 형태로 나타나는 전이와 이동을 추적한다. 영양물질은 주 하천에 유입되고 지표 유출 및 측방 지하 유출에 의하여 하류로 운송된다.
유사 및 영양 물질에 대한 검보정은 대상 유역의 출구에 위치한 안성천2지점 자료를 이용하여 검정 하였다. 유사 및 영양물질의 경우 주로 월 1~2회 정도의 간격으로 비연속적으로 관측을 실시하기 때문에 유출 수문 곡선과 같은 비교를 할 수 없어, 환경부 산하 국립환경과학원에서 받은 취수 일자별 자료를 가지고 검보정을 수행하였다(표 6, 그림 13).
유사 및 영양 물질에 대한 검보정은 대상 유역의 출구에 위치한 안성천2지점 자료를 이용하여 검정 하였다. 유사 및 영양물질의 경우 주로 월 1~2회 정도의 간격으로 비연속적으로 관측을 실시하기 때문에 유출 수문 곡선과 같은 비교를 할 수 없어, 환경부 산하 국립환경과학원에서 받은 취수 일자별 자료를 가지고 검보정을 수행하였다(표 6, 그림 13).
토지이용 자료(그림 3)로는 Landsat TM 위성영상(2000년) 을 이용하여 Grid 형식의 30 m×30 m 토지이용도를 작성하였다.
데이터처리
본 연구에서는 갈수년, 평년, 홍수기로 대변되는 각각의 사상들에 대해 1997년 1월 1일부터 2005년 12월 31일까지의 9년간의 유출량 자료를 이용하여 모형 보정을 실시하였으며, SWAT 모형의 보정 및 검증 결과에 대한 모형의 적용성을 평가하기위해 유출과 유사 및 영양물질 부하량에 대해 제곱근평균오차(root mean square error; RMSE), Nash-Sutcliffe 모형효율(model efficiency; ME), 결정계수(coefficient of determination; R2)를 산정하여 검토하였다(표 5).
이론/모형
수문 · 수질모의를 위한 모형으로 미국 농무성 농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)에서 개발한 SWAT(Soil and Water Assesment Tool)모형을 선정하였다.
이 중 수문 부모형에서는 토양과 토지이용조건에 의해 결정되는 수문반응단위 (Hydrologic Response Unit, HRU)로 SCS 유출곡선법과 Green & Ampt 침투법을 이용하여 지표유출량을 산정하며, 측방유출량은 Kinematic Storage Model을 이용한다.
침투는 토층을 최대 10개 층까지 세분화하여 선형저수량 추적기법을 사용하여 계산한다. 잠재증발산량을 산정하기 위하여 Hargreaves 방법, Priestley-Taylor 방법과 Penman-Monteith 방법을 제공하며, 작물과 토양의 증발산을 분리하여 모의하기 위해 Ritchie(1997) 방법을 이용한다.
수문순환에서 토지부분은 각 소유역의 주 하천에 물과 유사, 영양물질 및 살충제의 부하량을 조절한다. 침식과 유사량은 수정범용토양침식공식(Modified Universal Soil Loss Equation, MUSLE)에 의해 추정된다. USLE가 침식에너지의 지표로서 강우를 사용하는 반면에 MUSLE는 침식과 유사량을 모의하기 위해 총유출량을 사용한다.
성능/효과
검보정된 결과를 보면 SS, TN, TP 모두 7~8월의 모의치가 실측치보다 과대평가됨을 알 수 있는데 이는 집중호우나 장마 등이 토양유실량 초과 산정에 기여하여 과대하게 모의되었다고 판단된다(표 6). SS에 비해서 TN, TP는 다소 차이가 나타나는 시기가 있는데 이는 특정시기에 불명의 모염원이 하천으로 유입되었을 가능성과 모델 모의시 발생하는 오차의 원인으로 다음과 같다.
경작관리 전후를 살펴보면 경작관리 후 에는 TN, TP 부하량이 살충제와 비료 등의 영향으로 인하여 증가된 것을 확인 할 수 있었다(그림 12). 대상 유역과 같이 경지율이 높은 유역에서는 논 등의 농경지로 인한 수질의 부하량의 경향, 흐름이 바뀌게 되어서 검보정이 어려워진다.
마지막으로 경작관리 자료는 대상지역의 특성에 맞는 경작관리 자료를 구축하여 적용하였다. 그 결과 저수지 적용자료 적용 시는 4-5월 시기의 관개를 위하여 방류를 시도한 패턴을 확인 할 수 있었으며, 점오염원, 경작관리를 미적용·적용을 비교하면 약 10%의 오차가 발생해 유역의 실제적인 상황에 근접하게 적용하기 위해서는 대상유역내의 정확한 자료의 구축과 적용이 중요하다고 판단된다.
대상 유역의 전체적으로 보면 강우시의 유출에 의한 비점오염원이 대부분 영향을 미치며 환경기초 시설에 의한 점오염원 영향은 비점오염원에 비해 적은 것으로 분석 되었다 (그림 11). 하지만 환경기초시설중 시설용량이 17,500 m3/day으로 가장 큰 안성 하수처리장이 가동된 2003.
먼저 보정시 사용된 수질 측정망 자료가 월 1회 측정 밖에는 이루어지지 않아 오염원 유출이 많이 일어나는 장마 시기까지 고려하는데 무리가 있다. 또한 점 오염원 유입량은 유량의 크기에 의해서 많은 영향을 받는데 모의된 유량값을 사용하여 부하량을 산정하기 때문에 오차가 발생 할 가능성이 있지만, 비교 자료간의 총 부하량이나 결과들을 볼 때 정성적인 판단은 할 수 있었다.
이를 살펴보면 홍수기의 유출량을 저수지가 충분히 저류함으로서 공도지점에서의 유출량이 저수지 고려시에 적게 모의된 것을 알 수 있다. 즉, 상류유역의 두 저수지가 강우시에는 저류, 비강우시에는 관개수 방류기능을 수행하면서, 저수지가 없는 경우의 3개년에 대한 하천유출량 편차를 594.0 mm에서 395.9 mm로 줄이는 역할을 하였다. 그림 11~12에서 보는 바와 같이, 저수지 고려유무에 따라 관개기가 시작되는 4월부터는 저수지에 의한 저류 및 방류 조절패턴을 살펴볼 수 있다.
후속연구
대상 유역과 같이 경지율이 높은 유역에서는 논 등의 농경지로 인한 수질의 부하량의 경향, 흐름이 바뀌게 되어서 검보정이 어려워진다. 따라서 농경지에 대한사항을 모형에 반영 시켜야 좀 더 실질적인 모의가 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SWAT모형의 구성은?
수문 · 수질모의를 위한 모형으로 미국 농무성 농업연구소 (USDA Agricultural Research Service, ARS)에서 개발한 SWAT(Soil and Water Assesment Tool)모형을 선정하였다. SWAT모형은 준 분포형 장기 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출과 유사 및 농업화학물질의 거동에 대한 토지관리 방법의 영향을 예측하기 위해 개발된 모형으로 수문, 토양유실, 영양물질, 하도추적의 4가지 부모형으로 구성되어 있다. 이 중 수문 부모형에서는 토양과 토지이용조건에 의해 결정되는 수문반응단위 (Hydrologic Response Unit, HRU)로 SCS 유출곡선법과 Green & Ampt 침투법을 이용하여 지표유출량을 산정하며, 측방유출량은 Kinematic Storage Model을 이용한다.
SWAT모형에서 주요 구성요소인 수문 부모형 주요 내용은?
SWAT모형은 준 분포형 장기 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출과 유사 및 농업화학물질의 거동에 대한 토지관리 방법의 영향을 예측하기 위해 개발된 모형으로 수문, 토양유실, 영양물질, 하도추적의 4가지 부모형으로 구성되어 있다. 이 중 수문 부모형에서는 토양과 토지이용조건에 의해 결정되는 수문반응단위 (Hydrologic Response Unit, HRU)로 SCS 유출곡선법과 Green & Ampt 침투법을 이용하여 지표유출량을 산정하며, 측방유출량은 Kinematic Storage Model을 이용한다. 침투는 토층을 최대 10개 층까지 세분화하여 선형저수량 추적기법을 사용하여 계산한다. 잠재증발산량을 산정하기 위하여 Hargreaves 방법, Priestley-Taylor 방법과 Penman-Monteith 방법을 제공하며, 작물과 토양의 증발산을 분리하여 모의하기 위해 Ritchie(1997) 방법을 이용한다.
SWAT모형이란?
수문 · 수질모의를 위한 모형으로 미국 농무성 농업연구소 (USDA Agricultural Research Service, ARS)에서 개발한 SWAT(Soil and Water Assesment Tool)모형을 선정하였다. SWAT모형은 준 분포형 장기 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출과 유사 및 농업화학물질의 거동에 대한 토지관리 방법의 영향을 예측하기 위해 개발된 모형으로 수문, 토양유실, 영양물질, 하도추적의 4가지 부모형으로 구성되어 있다. 이 중 수문 부모형에서는 토양과 토지이용조건에 의해 결정되는 수문반응단위 (Hydrologic Response Unit, HRU)로 SCS 유출곡선법과 Green & Ampt 침투법을 이용하여 지표유출량을 산정하며, 측방유출량은 Kinematic Storage Model을 이용한다.
참고문헌 (17)
？강문성, 박승우(2003) 비점오염모델을 이용한 오염총량모의시스템의 개발 및 적용, 한국수자원학회지, 한국수자원학회, Vol. 36, No. 1, pp. 117-128.
Marlos J.M, White R.E., and Malcom B. (2003) Applying AVS2000 to predict runoff and phosphorus movement from an agricultural catchment to support the modelling of chlorophyll a production., 2nd International SWAT Conference proceeding, pp. 21-26.
Nasra A., Michael B., Philip J., Richard M., Gerard K., and Paul B. (2007) A comparison of SWAT, HSPF and SHETRAN/GOPC for modelling phosphorus export from three catchments in Ireland, Water Reserch, Vol. 41, No. 5, pp. 1065-1073.
Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., and Williams, J.R. (2002) Soil and Water Assessment Tool; the theoretical documentation, U.S Agricultural Research Service.
Saleh, A.J.G., Arnold, P.W., Gassman, L.M., Hauck, W.D., Rosenthal, J.R. and Williams, A.M.S. McFarland. (2000) Application of SWAT for the upper north bosque river watershed, Transactions of the ASAE, Vol. 43, No. 5, pp. 1077-1087.
Tomlin, C.D.S. (2003) The pesticide manual, 13th ed. BCPC.
Ritchie, A.G. (1997) Alternative to the Elovich equation for the kinetics of adsorption of gases on solids. J. Chem. Soc.-Farad. Trans. 73, pp. 1650-1653.
Jing, Y., Peter, R., K.C. A., Junm X., and Hong, Y. (2008) Comparing uncertainty analysis techniques for a SWAT application to the Chaohe Basin in China, Journal of Hydrology, Vol. 358, No. 1, pp. 1-23.
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