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SWAT 모델을 이용한 외남천 유역의 토사 및 총인 유출량 분석
Assessment of sediment and total phosphorous loads using SWAT in Oenam watershed, Hwasun, Jeollanam-do 원문보기

한국지역지리학회지 = Journal of the Korean Association of Regional Geographers, v.22 no.1, 2016년, pp.240 - 250  

이태수 (전남대학교 사회과학대학 지리학과)

초록
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본 연구에서는 섬진강의 지류이자 주암호로 유입되는 외남천 유역의 수량 및 수질을 분석하기 위하여 2012년부터 2013년까지 2년 간 수량과 수질 모니터링을 실시하였다. 수질은 부유토사와 총인에 대해 분석하였으며 기존 연구를 참조하여 수량 및 오염물질의 분석, 오염원과 토지이용과의 관계를 규명하고자 하였다. 유출량은 일반적으로 강수량의 크기에 따라 비슷한 패턴으로 반응하였으나 기상데이터(광주광역시)와의 지리적 차이 때문에 일부 차이를 보이기도 하였다. 측정된 데이터를 기반으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용하여 유역을 모의하였다. 2012년 데이터를 이용하여 모델을 보정하고 2013년 데이터를 이용하여 모델 검정을 실시하였다. 모델 보정 결과 수량 및 총인의 실측값과 예측값의 결정계수($R^2$)는 각각 0.6644와 0.5176으로 나타났고 모델 검정 결과에서는 다소 높은 0.7529와 0.7057을 보였다. 소유역별 토사유출량과 총인유출량을 분석하여 유역 관리에 있어 가장 중점을 두어야 할 지역을 선정하였다. 토지이용별 총인 배출량은 전체 유역면적의 5%를 차지하는 밭이 총인배출량의 53.6%를 차지하였고 그 다음으로 주거지 및 축산지역이 23.5%를 차지하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Monitoring for water quantity and quality was conducted in this study for 2 years (2012~2013) in Oenam Stream which is a tributary of Seomjin River and upstream of Juam Lake. Suspended solid and total phosphorous(TP) were monitored and analyzed, then water quantity and quality as well as their relat...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구에서는 주암호로 유입되는 하천 중 외남천 유역에 대한 수량 및 수질 샘플링을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 이 연구에서 획득한 자료는 기존 연구(최동호, 2012; 최동호 등, 2012)에서 실행한 모니터링 데이터와의 비교, 분석을 통하여 외남천 유역의 수량 및 수질의 특성을 분석하고자 하였다. 또한 비점오염의 원인과 토지이용과의 관계, 유역 내의 비점오염원의 공간적 분포 등을 파악하는데 있어 모델링 기법을 이용하였다.
  • 이 연구에서는 강우 시 혹은 기저유출 시 발생하는 비점오염의 배출량을 측정하고 토지이용과의 관계 그리고 유역 내의 비점오염 유출량의 특성을 살펴보았다. 하지만 수문연구에서 가장 중요한 기상데이터가 연구 지역과의 지리적 차이가 큼으로 인해 발생하는 오차는 향후 이 지역의 유역 특성 분석에 어려움이 될 것으로 보인다.
  • 이 연구에서는 주암호로 유입되는 하천 중 외남천 유역에 대한 수량 및 수질 샘플링을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 이 연구에서 획득한 자료는 기존 연구(최동호, 2012; 최동호 등, 2012)에서 실행한 모니터링 데이터와의 비교, 분석을 통하여 외남천 유역의 수량 및 수질의 특성을 분석하고자 하였다.
  • 이 연구에서는 측정된 자료를 바탕으로 모델링을 실행함으로써 외남천 유역의 비점오염원에 대한 공간적 패턴을 살펴보았다. SWAT 모델을 이용하여 유역을 소유역 단위로 분할하고 각 소유역의 비점오염 배출량을 예측하였고 이 중 토사와 총인이 다량으로 배출되는 소유역을 파악하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비점오염원의 특징은? 수질의 보존 및 향상에 있어서 비점오염원의 관리는 매우 중요하게 대두되어 왔다. 비점오염원은 오염원의 정확한 위치와 규모, 그리고 배출된 오염물질이 유역의 배출구에 도달하는 비율을 정확히 산정하기가 쉽지 않고 오염원을 파악하기가 어렵기 때문에 모델링 기법을 통한 전체적인 유역 관리가 필요하다. 특히 유역 내에 산재되어 있는 비점오염원, 예컨대 농경지, 축사, 거주지 등에서 배출되는 비점오염원을 파악하고 관리하는 것이 무엇보다 중요하다.
SWAT이란? , 1998)모델을 이용하였다. SWAT은 연속형 모델이자 공간분포형 모델로 GIS(Geographic Information System) 데이터를 이용하여 유역 경계 및 하천을 도출하고 각 소유역을 구분하여 보다 자세한 유역의 현황을 파악할 수 있는 모델이다. 특히 SWAT은 HRU(Hydrologic Response Unit) 개념을 이용하여 소유역을 각각의 토지이용-토양-경사의 쌍으로 만들어지는 여러 개의 집합체 단위로 다시 나누어 각 소유역을 더욱 세분화하여 분석할 수 있는 장점이 있다.
SWAT 모델의 장점은? SWAT은 연속형 모델이자 공간분포형 모델로 GIS(Geographic Information System) 데이터를 이용하여 유역 경계 및 하천을 도출하고 각 소유역을 구분하여 보다 자세한 유역의 현황을 파악할 수 있는 모델이다. 특히 SWAT은 HRU(Hydrologic Response Unit) 개념을 이용하여 소유역을 각각의 토지이용-토양-경사의 쌍으로 만들어지는 여러 개의 집합체 단위로 다시 나누어 각 소유역을 더욱 세분화하여 분석할 수 있는 장점이 있다. SWAT 모델을 이용한 유역 모델링 사례는 국내・외로 여러 연구가 있으며(한웅규 외, 2009; Lee et al.
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참고문헌 (13)

  1. 오창열.진영훈.노경범.박성천, 2005, "강우시 섬진강 유역의 비점오염원 유출특성", 대한토목학회 정기학술대회 논문집, 2005년 10월. 

  2. 이지민.류지철.강현우.강형식.금동혁.장춘화.최중대.임경재, 2012, SWAT모형을 이용한 유량 및 유사 예측 정확성 평가 및 최적관리 기법 효과 분석, 한국농공학회논문집, 54(1), 99-108. 

  3. 최동호.정재운.이경숙.최유진.조소현.박하나.임병진.장남익, 2012, "유량-부하량관계식을 이용한 주암호 외남천 유역의 유황별 유달율 산정", 한국환경과학회지 21(1), 31-39. 

  4. 최동호, 2012, "HSPF와 SWAT 모형의 자동보정 기능을 적용한 농촌유역 오염부하 추정", 전남대학교 석사학위 논문. 

  5. 정재운, 2005, "SWAT 모형에 의한 주암호 외남천 유역의 비점오염 부하 추정", 전남대학교 석사학위 논문. 

  6. 한국헌.윤광식.정재운.윤석군.김영주, 2005, "주암호 농촌 소유역 오염부하특성", 한국농공학회논문집 47(3), 77-86. 

  7. 한웅규.양성기, SWAT 모형에 의한 제주도 외도 유역의 토지이용변화에 따른 유출량 산정, 한국환경과학회지, 18(9), 1057-1063. 

  8. 홍수정.전진영.우수인.유상배.강현우.금동혁.장춘화.임경재, 2012, "SWAT Auto-Calibration을 이용한 강우크기에 따른 유출 특성 분석", 강원농업생명환경연구 24(3), 16-24. 

  9. 최재완.현근우.이재운.신동석.김기성.박윤식.김종건.임경재, 2009, "WEPP Watershed Version을 이용한 홍천군 자운리 농경지 토양유실 예측 및 경사도에 따른 토양유실량 평가", 수질보전 물환경학회지 25(3), 441-451 

  10. Arnold, J. G., Srinivasan, R., Muttiah, R. S. and Williams, J. R., 1998, Large Area Hydrologic Modeling and Assessment, Part1: Model Development. Journal of American Water Resources Association, 34(1), 73-89. 

  11. Novotny, V., and Olem, H. 1994. Water Quality: Prevention, Identification, and Management of Diffuse Pollution, New York, NY: Van Nostrand Reinhold. 

  12. Lee, T., Rister, M. E., Narasimhan, B., Srinivasan, R., Andrew, D. and Ernst, M. R., 2010, Evaluation and spatially distributed analyses of proposed cost-effective BMPs for reducing phosphorous level in Cedar Creek Reservoir, Texas, Transaction of ASABE, 53(5), 1619-1627 

  13. Wang, X., M. White, P. Tuppad, T. Lee, R. Srinivasan, T. Zhai, D. Andrews, and B. Narasimhan, 2013, Simulating sediment loading into the major reservoirs in Trinity River Basin, Journal fo Soil and Water Conservation, 68(5), 372-383. 

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