본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지 (30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 전국 R인자 분석에서 낙동강 유역이 가장 작은 값을 한강유역이 큰 값을 갖는 것으로 분석되었다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 단위면적당 평균토양유실량은 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다. 토지피복별 면적비를 고려하면 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 $1,038km^2$정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 $93.5km^2$, $168.1km^2$, $327.4km^2$ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다.
본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지 (30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 전국 R인자 분석에서 낙동강 유역이 가장 작은 값을 한강유역이 큰 값을 갖는 것으로 분석되었다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 단위면적당 평균토양유실량은 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다. 토지피복별 면적비를 고려하면 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 $1,038km^2$정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 $93.5km^2$, $168.1km^2$, $327.4km^2$ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다.
This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and t...
This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and the whole country R factor was estimated according to the frequency. In the analysis of estimating the whole country R factor, Nakdong river has the smallest vaule, but Han river has the biggest value. According to the result of analyzing soil loss, soil loss occurred in a grass land, a bare land and a field in size order, and also approximately 17.2 ton/ha soil loss happened on the whole area. The average soil loss amount by the unit area takes place in a bare land and a grass land a lot. The total amount of soil loss in 5-year-frequency rainfall yields 15,000 ton and, what is more, a lot of soil loss happens in a paddy field, a forest and a crop field. The grade map of soil loss hazard is drawn up by classifying soil loss hazard grade by 5. As a result of analyzing soil loss, the moderate area which is the soil loss hazard grade 2 takes up the largest part, 72.8% of the total soil loss hazard area, on the contrary, the severe soil loss hazard area takes up only $1,038km^2$ (1.1%) of the whole area. The severe soil loss hazard area by land cover shows $93.5km^2$ in a bare land, $168.1km^2$ in a grass land and $327.4km^2$ in a crop field respectively.
This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and the whole country R factor was estimated according to the frequency. In the analysis of estimating the whole country R factor, Nakdong river has the smallest vaule, but Han river has the biggest value. According to the result of analyzing soil loss, soil loss occurred in a grass land, a bare land and a field in size order, and also approximately 17.2 ton/ha soil loss happened on the whole area. The average soil loss amount by the unit area takes place in a bare land and a grass land a lot. The total amount of soil loss in 5-year-frequency rainfall yields 15,000 ton and, what is more, a lot of soil loss happens in a paddy field, a forest and a crop field. The grade map of soil loss hazard is drawn up by classifying soil loss hazard grade by 5. As a result of analyzing soil loss, the moderate area which is the soil loss hazard grade 2 takes up the largest part, 72.8% of the total soil loss hazard area, on the contrary, the severe soil loss hazard area takes up only $1,038km^2$ (1.1%) of the whole area. The severe soil loss hazard area by land cover shows $93.5km^2$ in a bare land, $168.1km^2$ in a grass land and $327.4km^2$ in a crop field respectively.
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문제 정의
향후에서는 작성된 한국토양유실도에 대한 정확도 향상을 위해 현재 사용된 USGS DEM자료과 WAMIS의 토지피복도 자료를 대체하여 환경부 DEM 및 중분류토지피복도 자료를 이용하고 농업과학기술원의 정밀토양도와 산림청의 산림입지도 등의 자료를 이용하여 K인자를 재산정할 계획이다. 또한 지면식생피복인자와 토양보존인자가 여러 연구자마다 각기 다른 값을 이용하는데 이에 대한 연구를 추가로 수행하고자 한다.
본 연구에서는 현재 가용한 공간자료를 이용하여 한국 토양유실도를 작성하고, 이를 바탕으로 Gupta(2001)가 제시한 토양유실 등급도를 작성하여 토지피복별에 따른 토양유실 위험지역을 분석하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 연구에서는 현재 가용한 공간자료를 이용하여 한국토양유실도를 작성하고, 이를 바탕으로 토양유실 등급도를 작성하여 토지피복별에 따른 토양유실 위험지역을 분석하는 것을 목적으로 하고 있다.
제안 방법
USLE 모형은 농업지역의 토양유실량을 산정하기 위하여 Wischmeier와 Smith(1965)에 의해 강우에 의한 토립자의 이탈 및 운송에 의한 개념을 기초로 하여 처음 제안하였다.
기상청 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지의 30년간의 자료를 이용하여 우리나라의 전국 R값을 빈도별로 산정하였다. 빈도분석은 2년, 3년 5년,…,200년까지 산정하였고 DEM, 정밀토양도, 토지피복도를 이용하여 RUSLE의 각 인자별 주제도를 작성하였다.
본 연구에서는 Gupta(2001)가 제시한 4등급에서 미소침식위험지역의 아래 등급인 1ton/ha･yr이하의 침식지역을 포함하여 5개 등급으로 구분하여 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 유역 지형특성에 관계되는 인자(LS)는 DEM 자료에 대하여 Remortel 등(2001)에 의해서 ArcInfo의 AML(Arc Macro Language)로 개발된 LS 인자 산정 프로그램을 사용하여 계산하였다.
빈도분석은 2년, 3년 5년,…,200년까지 산정하였고 DEM, 정밀토양도, 토지피복도를 이용하여 RUSLE의 각 인자별 주제도를 작성하였다.
이들 자료를 이용하여 RUSLE의 공간특성인자를 산정하였으며, 유역별 강우-유출 침식성인자 및 공간특성인자는 와 같다.
작성된 주제도를 바탕으로 [그림 2]와 같이 5년빈도의 한국토양유실량 분포도를 작성하였다. 작성된 한국 토양유실량 분포 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 순서로 평균 70.
토양유실 위험 등급도 작성은 Gupta가 제시한 분류 등급과 미소침식위험지역의 아래 등급인 1ton/ha･yr이하의 침식지역을 포함하여 5개 등급으로 구분하여 분석을 수행하였다.
대상 데이터
빈도별에 따른 R인자를 산정하기 위한 강우량 자료는 기상청의 58개 관측소를 대상으로 1977년부터 2006년의 30년간의 강우량 자료를 수집하여 1시간 최대에서 24시간 최대강우량 자료를 추출하고 30분 강우강도는 지역적설계강우의 시간적 분포(건설교통부, 2000)의 계수를 이용하여 국립방재연구소에서 개발한 FARD(Frequency Analysis of Rainfall Data)를 사용하였다.
이 인자는 경작지 형태와 더불어 경사에도 영향을 받게 되며, 토지피복형태별에 따른 P값을 Dawen 등(2003)이 제시한 자료를 이용하였다.
토양유실도 작성을 위한 기본공간자료는 지형분석을 위한 DEM, 토양이 강우에 의한 침식에 저항하는 능력을 나타내는 K 값을 산정하기 위한 토양도, 그리고 지표면의 피복상태를 나타내는 토지피복도자료가 필요하다. 이들 기본공간자료 중 지형특성을 분석하기 위한 DEM 자료는 USGS의 Level-2 자료를 이용하였다. 토양의 구성성분, 유기물함량, 토양의 구조, 및 투수성 등 토양 특성을 나타내는 토양도는 농업과학기술원의 정밀토양도(1/25,000) 자료를 이용하였고, 지면피복자료는 WAMIS의 2000년 토지피복도 자료를 이용하였다.
토양의 구성성분, 유기물함량, 토양의 구조, 및 투수성 등 토양 특성을 나타내는 토양도는 농업과학기술원의 정밀토양도(1/25,000) 자료를 이용하였고, 지면피복자료는 WAMIS의 2000년 토지피복도 자료를 이용하였다.
데이터처리
빈도분석에 이용한 분포형은 Normal, Gamma2, LogNormal 등 12개의 방법을 적용하였고, K-S, X2검정, 그리고 CVM검정을 통해 적합도 분석을 수행하여 2변수 대수정규 분포에 의해 모든 기상관측소의 자료를 빈도분석하였고, 이 자료를 바탕으로 5년빈도의 R 인자를 과 같이 산정하였다.
성능/효과
단위면적당 평균토양유실량 분석에서 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있으나, 5년빈도 강우 특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났고, 실제로는 논, 산림, 그리고 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다.
단위면적당 평균토양유실량 분석에서 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있으나, 5년빈도 강우 특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다.
분석결과 에서 보는바와 같이 토양유실위험 등급 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 1,038km2 정도인 것으로 분석되었다.
분석결과 토양유실위험 등급 2등급인 보통지역이 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험 지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%정도인 것으로 분석되었다.
유역별 R값을 분석 결과 한강유역의 평균 R값이 377.3로 가장 크고 섬진강, 영산강, 금강 및 낙동강 유역의 평균 R값은 각각 332.2, 324.7, 322.3 및 254.1(J/ha • mm /hr)로 분석되었다.
작성된 주제도를 바탕으로 [그림 2]와 같이 5년빈도의 한국토양유실량 분포도를 작성하였다. 작성된 한국 토양유실량 분포 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 순서로 평균 70.7, 66.7, 49.5ton/ha의 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약 17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다.
토양유실량 분포 분석결과 토지피복별로 초지, 나지밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약 17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다.
토지피복별 토양침식 위험등급도 구분에서 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다.
토지피복별 토양침식 위험등급도 구분에서는 보통 등급의 토양유실 위험지역이 모든 토지피복분류에서 가장 많은 것으로 분석되었다.
후속연구
따라서 본 연구의 정확도 검증 및 평가를 위해서는 각 토지피복별, 토양형별, 지형특성을 반영한 지속적인 모니터링이 수행되어야 할 것으로 사료된다.
한편, 강상혁(2008)은 2006년 7월 강원도 인제지역의 집중 호우에 따른 부유토사 유출 특징을 분석하고 이에 따른 주민 대응 방법을 모색한 연구를 수행한 바 있어 토양유실위험지역 분석과 더불어 2차로 발생하는 토석류의 유출현상에 대한 연구도 함께 이루어져야 할 것으로 사료된다.
향후에서는 작성된 한국토양유실도에 대한 정확도 향상을 위해 현재 사용된 USGS DEM자료과 WAMIS의 토지피복도 자료를 대체하여 환경부 DEM 및 중분류토지피복도 자료를 이용하고 농업과학기술원의 정밀토양도와 산림청의 산림입지도 등의 자료를 이용하여 K인자를 재산정할 계획이다. 또한 지면식생피복인자와 토양보존인자가 여러 연구자마다 각기 다른 값을 이용하는데 이에 대한 연구를 추가로 수행하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
P인자는 어떤 영향을 받게 되며, 무슨 자료를 이용하였나요?
이 인자는 경작지 형태와 더불어 경사에도 영향을 받게 되며, 토지피복형태별에 따른 P값을 Dawen 등(2003)이 제시한 자료를 이용하였다.
가속화된 침식현상은 무엇인가요?
자연적인 침식현상과 달리, 농경지나 도시, 도로개발 등 인간의 활동은 자연적인 침식보다 훨씬 큰 침식을 유발하며, 이를 가속화된 침식현상이라 한다. 개발사업은 자연상태가 아니라도 논이나 밭 등 오랫동안 경작하여 안정된 지표면의 토양 및 식생상태를 급속히 변화시킨다.
토양유실도 작성을 위한 기본공간자료는 어떤 자료가 필요한가요?
토양유실도 작성을 위한 기본공간자료는 지형분석을 위한 DEM, 토양이 강우에 의한 침식에 저항하는 능력을 나타내는 K 값을 산정하기 위한 토양도, 그리고 지표면의 피복상태를 나타내는 토지피복도자료가 필요하다. 이들 기본공간자료 중 지형특성을 분석하기 위한 DEM 자료는 USGS의 Level-2 자료를 이용하였다.
참고문헌 (16)
강상혁, 2008. 집중호우에 따른 부유토사 유출 특징 및 주민대응. 한국GIS학회지 16(1): 11-17.
Dawen Yang, Shinjiro Kanae, Taikan Oki, Toshio Koike and Katumi Musiake. 2006. Global potential soil erosion with reference to land use and climate changes, Hydrological Processes 17: 2913-2928.
Goldman, S.J., K. Jackson, and T.A. Bursztynsky. 1986. Erosion and Sediment Control Handbook, Mc-Graw Hill, pp.5.1-5.32.
Gupta, H. S. 2001. Terrain Evaluation for Eco-Restoration using Remote Sensing and GIS. http://agile.lsegi.unl.pt/conference/Brno2001/RemoteSensing.pdf. pp.424-434.
Lvovich.M. I.,Karasik,G. Ya,Bratseva,N. L.,Medvedeva,G. P.&Meleschko,A. V. 1991. Contemporary intensity of the world and intracontinental erosion. Meshduvedomstv. Geophisich. Comitet pri Prisedeume Akad. Nauk SSSR, Moskva.
Morgan, R. P. C. 1995. Soil erosion and conservation. Longman Group Ltd. ISBN 0-582-24492-7. pp.198.
Remortel, V. R., M. Hamilton and R. Hickey(2001). Estimating the LS factor for RUSLE through iterative slope length processing of DEM elevatin data. Cartography 30(1): 27-35.
Wischmeier. W. H. and D.D. Smith. 1965. Predicting rainfall erosion losses from cropland East of the Rocky Mountains. U.S. Dep. Agric., Agricultural Research Service. Agricultural Handbook. No.537.
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