$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 경안천 유역($255.44km^2$)을 대상으로 미래 토지이용변화가 수문-수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. Landsat TM(1987, 1991, 1996, 2004), $ETM^+$(2001) 위성영상으로부터 시계열 토지이용도를 작성하고, CA-Markov 기법을 이용하여 2030, 2060, 2090년도의 미래 토지이용변화를 예측하였다. 모형의 입력 자료인 수문 기상자료와 지형자료(DEM, 토양도, 하천도 등), 수질자료(SS, T-N, T-P)를 구축하고 1999, 2000년 자료를 이용하여 모형의 보정을 실시하였으며, 2001, 2002년에 대하여 검증하였다. 검보정 결과, 유출량에 대해 모형 효율성 계수는 0.59, 수질항목(Sediment, T-N, T-P)에 대한 결정계수는 0.88, 0.72, 0.68로 분석되었다. 미래 토지이용변화에 따른 유출량과 비점오염 부하량의 변화를 분석한 결과, 도시화가 진행되면서 2004년을 기준(76.3)으로 유역 평균 CN값이 2030년 76.9, 2060년 77.1, 2090년 77.4로 증가하면서 유출량이 1.4%, 2.0%, 2.7% 증가하는 것으로 분석되었다. 또한, 비점오염원의 증가로 유사량과 T-N, T-P 부하량은 2004년을 기준으로 2030년 51.4%, 5.0%, 11.7% 증가하였으며, 2060년 70.5%, 8.5%, 16.7% 2090년에 74.9%, 10.9%, 19.9% 증가하는 것으로 분석되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is to assess the impact of future land use change on hydrology and water quality in Gyungan-cheon watershed ($255.44km^2$) using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. Using the 5 past Landsat TM (1987, 1991, 1996, 2004) and $ETM^+$ (2001) satellite images, tim...

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 미래 수자원 영향평가에 기후변화 시나리오를 적용하기 위한 선행연구로서 하천의 유출 및 비점오염 부하량에 직접적인 영향을 미치는 토지이용 정보를 이용하여 미래 토지이용의 변화가 수문·수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다.
  • 4로 증가하였다. 또한 본 연구에서는 수문과 수질에 영향을 미치는 불투수 면적(Impervious Area)을 도심지와 나지에 대하여 고려하고, 그 변화를 살펴보았다. 경안천 전체유역에 대해 2004년 불투수 면적은 59.
  • 본 연구에서는 과거 꾸준한 토지이용의 변화가 이루어진 경안천 유역을 대상으로 과거 20여년 간의 토지피복도 분석결과와 구축된 수문기상자료 및 GIS자료(DEM, 하천도, 토양도 등)를 기반으로 SWAT모형과 CA-Markov 기법을 이용하여 미래 토지이용의 변화가 하천유출 특성 및 수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

가설 설정

  • 먼저, Markov Chain모델은 어떤 변수들이 가지고 있는 과거의 동적 특성을 분석함으로써 그 변수들의 미래에 있을 변화를 연속적으로 예측하기 위한 수학적 기법이다. Markov 분석은 바로 이전 단계의 시스템 상태에 의해서만 현재의 시스템 상태가 영향을 받고 그 이전의 상태에 의해서는 전혀 영향을 받지 않는 Markov Chain이라는 확률과정을 가정한다. 여기서, 시간적인 개념을 포함하는 임의 사상의 행렬에 대하여 확률적 분석이 가능할 때 각 사상의 확률 변수열(Xt)를 추계확률과정(Stochastic Process)이라한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CA-Markov 기법이란 무엇인가? CA-Markov 기법은 Markov Chain 모델과 Cellular Automata(CA)의 이론적 체계가 결합한 수학통계적기법이다. 먼저, Markov Chain모델은 어떤 변수들이 가지고 있는 과거의 동적 특성을 분석함으로써 그 변수들의 미래에 있을 변화를 연속적으로 예측하기 위한 수학적 기법이다.
과거 꾸준한 토지이용의 변화가 이루어진 경안천 유역을 대상으로 과거 20여년 간의 토지피복도 분석결과와 구축된 수문기상자료 및 GIS자료(DEM, 하천도, 토양도 등)를 기반으로 SWAT모형과 CA-Markov 기법을 이용하여 미래 토지이용의 변화가 하천유출 특성 및 수질에 미치는 영향에 대해 분석한 결과는 어떠한가? 1. Landsat TM, ETM+ 시계열 위성영상을 선정하고 토지피복도를 작성하였다. 미래 토지이용변화를 예측하기 앞서, CA-Markov 기법에 대한 검증을 실시하였다. 실제 작성한 2004년도 토지이용도와 과거 토지이용도를 CA-Markov 기법에 적용하여 예측된 2004년도 토지이용도를 비교 분석한 결과, 추이변화의 경향이 잘 나타나는 것으로 분석되었다. CA-Markov 기법을 적용하여 작성한 2030, 2060, 2090년의 토지이용변화는 일정시간이 경과됨에 따라 추이변화는 수렴되었으며, 2004년을 기준으로 도시화에 따른 산림의 감소(-49.65 km2/2090년)와 주거지(+16.10 km2/2090년) 및 나지(+7.19 km2/2090년)의 증가가 뚜렷하게 나타났다. 2. 경안천 수위관측소를 유역 출구점으로 하여 수문(유출량) 및 수질(SS, T-N, T-P) 실측자료를 구축하고, 1999~2002년까지 모형의 보정 및 검증을 통해 모형의 적용성을 평가하였다. 그 결과, 총 유출량에 대한 모형 효율성 계수는 0.59, 결정계수가 0.69로 모의치가 실측치의 경향을 잘 반영하는 것으로 분석되었으며, 수질항목(Sediment, T-N, TP)에 대한 결정계수는 0.88, 0.72, 0.68로 높은 상관성을 보이는 것으로 분석되었다. 3. 미래 토지이용변화에 따른 수문분석 결과, 기준년도(2004년)에 비해 도심지의 증가와 산림의 감소, 우수의 불투수지역 확대 등의 토지피복 변화에 따라 불투수면적은 2004년을 기준으로 전체 면적의 10.6%를 차지하였으나, 2030년 13.0%, 2060년 14.3%, 2090년 14.8%로 증가하였다. 또한 유역 평균 CN값이 2004년 76.3에서 76.9, 77.1, 77.4로 점차 증가함에 따라 총 유출량이 2030년 1.4%, 2060년 2.0%, 2090년 2.7% 증가하는 것으로 분석되었다. 4. 미래 토지이용변화에 따른 비점오염 부하량의 변화는 2004년을 기준으로 유사량이 51.4%로 크게 증가함에 따라 T-N, T-P 부하량 또한 5.0%, 11.7% 증가하는 것으로 나타났으며, 2060년 유사량과 T-N, T-P 부하량은 70.5%, 8.5%, 16.7% 2090년 74.9%, 10.9%, 19.9% 증가하는 것으로 분석되었다. 또한 하천 흐름에 따른 지점별 유사량의 변화 추세를 분석한 결과, 도심지 확장에 따른 토지이용의 변화가 컸던 WQ #2 지점(6, 7, 8, 9번 소유역)에서 큰 폭의 증가량을 보이며, 하류로 갈수록 점차 증가하는 것을 알 수 있었다.
도심지의 증가와 산림 및 농경지의 감소는 무엇을 야기하는가? 최근 급격한 도시화·산업화가 진행되고 인구가 증가하면서 토지이용의 변화를 가져왔다. 그로인한 도심지의 증가와 산림 및 농경지의 감소는 우수의 불투수지역 확대와 유수기능을 저하 시키며, 물순환 체계 왜곡에 따른 하천 유출량의 변화와 함께 비점오염원에 의한 수질악화 등의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 현상은 해당유역의 치수대책 및 하천정비 계획에 직접적인 영향을 미치게 되므로, 과거로부터 현재 그리고 미래 토지이용의 변화에 따른 하천유역의 유출특성 변화를 정량적으로 구명하여야만 효율적인 하천유역관리에 능동적으로 대처할 수 있다(이용준 등, 2007).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (30)

  1. 김남원, 정일문, 원유승(2006) 완전연동형 SWAT-MODFLOW 모형을 이용한 지표수-지하수 통합 유출모의. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제26권, 제5B호, pp. 481-488 

  2. 김범철, 전만식, 최종수(2003) 상수원지역의 비점오염원 관리. 2003년도 세계 물의 해 기념 '지속가능한물 이용을 위한 심포지엄' 발표논문집, 유네스코한국위원회, pp. 179-214 

  3. 김성준 (2002) 수자원 분포의 시공간적 변동. 한국농림기상학회지, 한국농림기상학회, 제4권, 제3호, pp. 175-196 

  4. 김성준, 박근애, 정인균, 권형중(2003) WMS HEC-1을 이용한 안성천 평택수위 관측소 상류유역의 수문 경년변화 분석. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제4호, pp. 609-621 

  5. 김성준, 이용준(2007) 면적규모 및 공간해상도가 CA-Markov 기법에 의한 미래 토지이용 예측결과에 미치는 영향. 한국지리정보학회지, 한국지리정보학회, 제10권 제2호, pp. 58-70 

  6. 김철겸, 김남원(2004) 산림식생에 따른 유역 물수지 영향 평가. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제37권, 제9호, pp. 737-744 

  7. 이길성, 정은성, 박선배, 진락선(2005) 학의천 유역의 토지이용변화에 대한 유출량 및 수질의 변화. 2005년도 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 664-668 

  8. 이용준, 김성준(2007) 미래 토지이용변화 예측을 위한 개선된 CA-Markov 기법의 제안 및 적용. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27권, 제6D호, pp. 809-817 

  9. 임창호(2002) 셀루러오토마타 모형을 이용한 미시적 토지이용변화 예측. 국토계획, 대한국토도시계획학회, 제37권, 제4호, pp. 125-132 

  10. 임혁진(2005) CA-Markov기법을 이용한 기후변화에 따른 소양강댐 유역의 수문영향분석. 석사학위논문, 건국대학교 

  11. 유철상, 김경준, 김남원(2005) SWAT 모형의 적용을 위한 적정 강우계밀도의 추정. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제5호, pp. 415-425 

  12. 정재운(2005) SWAT 모형에 의한 주암호 외남천 유역의 비점오염 부하 추정. 석사학위논문, 전남대학교 

  13. 주용진, 박수홍(2003) 시계열영상을 이용한 토지이용 변화예측 확률모형의 구현. 한국지리정보학회지, 한국지리정보학회, 제37권, 제4호, pp. 373-385 

  14. 한국환경정책.평가연구원(2002) 비점오염원 유출저감을 위한 우수유출수 관리방안, 연구보고서 

  15. Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., and Williams, J.R. (1998) Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development, Journal of American Water Resources Association, Vol. 34, No. 1, pp. 73-89 

  16. Clarke, K.C., Hoppen, S., and Gaydos, L. (1996) Methods and techniques for rigorous calibration of a cellular automaton model of urban growth. Third International Conference/Workshop on Integrating GIS and Environmental Modeling. Santa Fe, New Mexico, January 21-25. Santa Barbara: National Center for Geographic Information and Analysis 

  17. Eckhardt, K., Breuer, L., and Frede, H.G. (2003) Parameter uncertainty and the significance of simulated land use change effects. Journal of Hydrology, Vol. 273, pp. 164-176 

  18. Fohrer, N., Moller, D. and Steiner, N. (2002) An interdisciplinary modelling approach to evaluate the effects of land use change. Physics and Chemistry of the Earth, Vol. 27, pp. 655-662 

  19. Gutowitz, H. (1991) Cellular Automata : Theory and Experiment. MIT Press, Cambridge 

  20. Kirsch, K.J. and Kirsch, A.E. (2000) Using SWAT to predict erosion and phosphorus loads in the Rock River Basin, Wisconsin, pp. 54-57 in Soil Erosion Research for the 21st Century, Proc. Int. 

  21. Marlos, J.M., Robert, E.W., and Bill, M. (2003) Applying AVS2000 to predict runoff and phosphorus movement from an agricultural catchment to support the modeling of chlorophyll A production, 2nd International SWAT Conference proceeding, pp. 21-26 

  22. Miller, S.N., Kepner, W.G., Mehaffey, M.H., Hernandez, M., Miller, R.C., Goodrich, D.C., Devonald, K.K, Heggem, D.T., and Miller, W.P (2002) Intergrating landscape assessment and hydrologic modeling for land cover change analysis, Journal of the American Water Resources Association, Vol. 38, No. 4, pp. 915-929 

  23. Nash, J.E. and Sutcliffe, J.E. (1970) River flow forecasting through conceptual models, Part I-A discussion of principles. Journal of Hydrology, Vol. 10, No. 3, pp. 282-290 

  24. Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., and Williams, J.R. (2001) Soil and Water Assessment Tool User's Manual Version 2000. Texas Water Resources Institute, College Station, Texas 

  25. Saxton, K.E., Rawls, W.J., Romberger, J.S., and Papendick, R.I. (1986), Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Science Society of America Journal, Vol. 50, No. 4, pp. 1031-1036 

  26. Turner, M.G. (1987) Spatial simulation of landscape change in Georgia. A comparison of three transition models. Landscape Ecology, Vol. 1, pp. 29-36 

  27. Williams, J.R. (1975) Sediment-yield prediction with universal equation using runoff energy factor, In present and prospective technology for predicting sediment yield and sources, ARS-S-40, USDA-ARS 

  28. Williams, J.R. (1995) The EPIC model, In Computer models of watershed hydrology, Singh, V.P., (ed.), Chapter 25: pp. 909-1000, Water Resources Publications 

  29. Wischmeier, W.H. and Smith, D.D. (1965) Predicting rainfall-erosion losses from cropland east of the Roky Mountains, Agriculture Handbook 282, USDA-ARS 

  30. Wischmeier, W.H. and Smith, D.D. (1978) Predicting rainfall-erosion losses : a guide to conservation planning, Agriculture Handbook 282, USDA-ARS 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기
다운로드
내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

관련 콘텐츠

유발과제정보 저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로