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WEPP 모형을 이용한 우회수로 및 식생수로의 유출 및 토사유출 저감 평가
Evaluation of Runoff and Sediment Yield Reduction with Diversion Ditch and Vegetated Swale Using WEPP Model 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.44 no.11, 2011년, pp.863 - 873  

최재완 (국립환경과학원 수질총량연구과) ,  신동석 (국립환경과학원 수질총량연구과) ,  김익재 (한국환경정책평가연구원) ,  임경재 (강원대학교 지역건설공학과)

초록
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전세계적으로 토사유출은 심각한 문제로 알려져 있다. 환경관리자, 농부 및 다른 토지소유자들을 위해 다양한 모델링 테크닉이 개발되어왔고, 토양유실 저감을 위해 다양한 site-specific 최적관리기법의 효율을 산정하여 활용하였다. 물리적기반인 WEPP 모형은 시 공간적으로 작은 유역과 필지에서 발생하는 토양유실을 산정할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 WEPP watershed version을 이용하여 강원도 홍천군 자운리에 위치한 연구지역에 빗물 우회수로와 식생수로를 적용하였다. 우회수로 적용시 유출량과 토사유출량은 각각5.8%, 29.6% 저감되었으며, 식생수로 적용시 각각 9.8%, 14.5% 저감되었다. 식생수로와 우회수로를 혼합한 식생우회수로는 유출량과 토사유출량이 각각 11.8%, 40.4% 저감되었다. 본 연구의 결과와 같이 WEPP 모형은 유출량과 토사유출량 저감효과를 산정하고, site-specific 토사유출저감 최적관리기법 수립에 유용할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It has been known that soil erosion caused by water has been a serious problem worldwide. Thus various modeling techniques for conservationists, farmers, and other land users have been developed and utilized to estimate effects of numerous site-specific Best Management Practices on soil erosion redu...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구의 목표는 연구대상 유역에 대해 적용성이 평가된 WEPP 모형을 이용하여 우회수로와 식생수로 적용에 따른 토사유출 저감효과를 정량적으로 평가하여, 향후 비슷한 환경을 가진 유역에서의 토사 유출 저감 최적관리 기법 적용 및 효율 평가의 기초 자료를 제시하고자 한다.
  • WEPP 모형은 아직 모든 BMP에 대한 평가를 하기에 한계를 가지고 있으며, 매개변수에 대한 연구가 부족하다. 본 연구는 연구지역에서 발생하는 토사유출과 저감효과를 산정하는 방식을 제시하고자 하는 것이 목적이며, 절대적 저감효율을 제시하고자 하는 것은 아니다. 향후 WEPP 모형의 개선(BMP 시설 모의)과 매개변수에 대한 연구가 이루어진다면 다양한 환경에서 비점 및 저감시설의 효율 산정이 가능할 것으로 예상된다.
  • 본 연구의 목적은 고랭지 밭에서 발생하는 유출 및 토사유출을 저감시키기 위해 설치하는 비점오염 저감시설인 우회수로와 식생수로의 저감효과를 평가하는데 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고랭지 밭에서 발생하는 유출 및 토사유출을 저감시키기 위해 설치하는 비점오염 저감시설인 우회수로와 식생수로의 저감효과를 평가한 본 연구 결과는? 1) 우회수로를 평가한 결과 총 유출이 2,691.9 m3, 토사유출이 20,905.2 kg으로 나타났다. 우회수로 적용 후 총 유출은 5.8% 저감되었으며, 총 토사유출은 29.6% 저감되었다. 빗물우회수로 적용시 토사유출 저감률이 유출 저감률에 비해 높은 것으로 나타났다. 밭 면적이 크거나 경사가 급한 지역의 경우 우회수로의 수를 증가시키는 적절한 토사유출관리가 필요하다. 2) WEPP 모형의 break point 기능으로 초지를 구성하고, Channel에 식생 및 배수로를 설정하여 폭 5 m, 10 m의 식생수로를 적용하였다. 식생수로 5 m를 적용하여 평가한 결과 총 유출이 2,635.5 m3, 토사유출이 27,435.8 kg으로 나타났다. 폭 5 m의 식생수로 적용 후 총 유출은 5.9% 저감되었으며, 총 토사유출은 6.3% 저감되었다. 식생수로 10 m를 적용하여 평가한 결과 총 유출이 2,526.9 m3, 토사유출이 25,050.5 kg으로 나타났다. 식생수로 10 m 적용 후 총 유출은 9.8%, 총 토사유출은 14.5% 저감되었다. 식생수로는 빗물우회수로에 비해 많은 시공비용 및 토지매입비용이 요구되므로 설치 시 생산성을 고려하여 적절한 규모를 선정해야할 필요가 있다. 3) 식생수로와 우회수로를 혼합한 형태인 식생우회수로를 적용하여 유출 및 토사유출의 저감률을 평가한 결과 총 유출은 11.8% 저감되었고, 총 토사유출은 40.4% 저감되었다. 저감량은 총 유출이 331.6 m3,총 토사유출이 11,821.2 kg으로 나타났다. 유출 대비 토사유출의 저감률이 기존의 우회수로나 식생수로를 설치하는 경우보다 큰 것으로 나타나 고랭지 밭에 식생우회수로를 적용하는 경우 효과적으로 토사유출을 저감시킬 수 있다.
Page, 1988에 따르면 WEPP 모형은 어떤 것인가? WEPP 모형은 세류와 세류사이에서의 유출을 구분하며, 면상류보다는 세류의 흐름과 세류의 수리를 바탕으로 전단응력을 계산한다(Page, 1988). WEPP 모형에서 유출은 침투와 지표유출로 구분할 수 있는데 침투는 비정상 간헐 강우(unsteady intermittent rainfall)를 위한 GreenAmpt Mein-Larson (GAML) 모형을 이용해 계산하며, 지표유출은 강우강도가 침투율을 초과할 경우 발생하며 Kinematic wave 방정식을 사용하여 계산한다.
유역 내 토사유출현황 및 저감시설의 효율을 평가하기 위한 가장 정확한 방법은 무엇이며, 단점은? 유역 내 토사유출현황 및 저감시설의 효율을 평가하기 위해서는 토지이용별, 지형별, 작물별, 시간별 장기 모니터링을 수행하는 것이 가장 정확한 방법이지만, 큰 유역에서의 장기 모니터링은 수행하기 어려운 경우도 많으며, 인건비와 장비 등 많은 비용이 요구된다. 또한 정부에서는 수질오염총량관리를 위한 개발 사업으로서 비점오염원 최적관리지침, 비점오염원관리지역 평가 등 비점오염원관리를 위해 다양한 지침 및 계획을 수립하고 있으나, 실제로 시·군에서 비점오염원 저감시설에 대한 효율을 정량적으로 산정하기 어려운 실정이다.
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참고문헌 (21)

  1. 강원도청(2010). 소양호 비점오염관리지역 관리대책 시행계획. 강원도청 보고서. 

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  6. 최재완, 현근우, 이재운, 신동석, 김기성, 박윤식, 김종건, 임경재(2009). "WEPP Watershed Version을 이용한 홍천군 자운리 농경지 토양유실 예측 및 경사도에 따른 토양유실량 평가." 수질보전 한국물환경학회, 수 질보전 한국물환경학회, 제25권, 제3호, pp. 441-451. 

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