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SWAT을 이용한 기후변화에 따른 보령댐의 물부족 평가
Water shortage assessment by applying future climate change for boryeong dam using SWAT 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.12, 2018년, pp.1195 - 1205  

김원진 (건국대학교 공과대학 사회환경플랜트공학과) ,  정충길 (건국대학교 공과대학 사회환경플랜트공학과) ,  김진욱 (건국대학교 공과대학 사회환경플랜트공학과) ,  김성준 (건국대학교 공과대학 사회환경플랜트공학과)

초록
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본 연구에서는 보령댐 유역($163.6km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델, GCM (General Circulation Model) 기후변화 시나리오와 다중회귀분석으로 산정한 미래 방류량을 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 물부족을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며, SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2007~2010)과 검증(2010~2016)을 실시하였다. 기후변화를 반영하기 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP (Representative Concentration Pathway)4.5와 RCP 8.5 시나리오를 SPI와 극한 가뭄지수로 분석하여 RCP 8.5 BCC-CSM1-1-M을 극한 가뭄 시나리오로 선정하였다. 2005년부터 2016년까지의 일별 관측자료로 다중회귀분석하여 월별 방류량 추정식을 만들었고, 1월부터 12월까지 각 식들의 결정계수 $R^2$는 0.57 이상으로 나타났다. 선정된 극한 가뭄 시나리오 기상자료를 방류량 추정식에 대입하여 미래기간 일별 방류량을 구축하였다. SWAT 수문평가 결과, S3 (2037~2046) 기간 봄철 저수량이 34.0% 감소하는 것으로 분석되었다. Runs 이론을 바탕으로 물부족의 심도를 구한 다음 재현기간에 따른 빈도해석을 하였다. 5~10년 빈도의 심도로 발생하는 물부족이 미래기간에 발생하는 빈도로 보령댐의 물부족을 평가하였다. 물부족 평가 결과, S3 (2037~2046) 기간에서 5~10년 빈도의 심도를 가지는 물부족이 기준기간(2007~2016) 보다 2회 더 발생하였으며 S3 (2037~2046)에 물부족 계획 수립이 필요하다고 판단하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the study, the water shortage of Boryeong Dam watershed ($163.6km^2$) was evaluated under future climate change scenario. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was used considering future dam release derived from multiple linear regression (MLR) analysis. The SWAT was calibrated an...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 보령댐의 미래 물부족 평가, 즉 기후변화를 고려한 보령댐의 용수공급 취약성을 연구 목적으로 삼고 보령댐 유역을 대상 지역으로 설정하여 SWAT 모델의 매개변수검·보정을 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SWAT란 무엇인가? SWAT (Soil and Water Assessment Tool)은 미국 농무성농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)에서 개발된 일 단위의 모의가 가능한 유역단위의 준 분포형 모형이다. 이 모형은 물리적 기반의 장기 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출의 영향을 예측하기 위해 개발되었으며 물수지 방정식에 근거를 두고 강수, 증발산, 지표유출, 기저유출, 지하수, 토양수분 등에 대한 모의를 각 수문반응단위(HRUs, Hydrologic Response Units) 별로계산 할 수 있다(Arnold et al.
기후변화가 야기하는 문제점은? 기후변화는 수문·순환 예측을 불확실하게 하며, 이수 및 치수를 기반으로 하는 수자원계획 수립에 어려움을 증가시킨다. 또한 지구온난화로 인한 기후변화로 한반도 및 전 세계적으로 집중호우, 돌발홍수, 극한가뭄 등 자연재해가 발생하여 피해가 증가하고, 대규모 인적피해와 경제적 손실을 가져오고, 그 규모와 피해액은 꾸준히 증가하는 추세이다(KMA, 2012).
SWAT의 용도와 성능은? SWAT (Soil and Water Assessment Tool)은 미국 농무성농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)에서 개발된 일 단위의 모의가 가능한 유역단위의 준 분포형 모형이다. 이 모형은 물리적 기반의 장기 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출의 영향을 예측하기 위해 개발되었으며 물수지 방정식에 근거를 두고 강수, 증발산, 지표유출, 기저유출, 지하수, 토양수분 등에 대한 모의를 각 수문반응단위(HRUs, Hydrologic Response Units) 별로계산 할 수 있다(Arnold et al., 1996).
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참고문헌 (12)

  1. Ahn, S. R., Park, G., Shin, Y. H., and Kim, S. J. (2009). "Assessment of the potential water supply rate of agricultural irrigation facilities using MODSIM-For Geum River basin." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 42. No. 10, pp. 825-843. 

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

  3. Cossins, G., and Hegerty, K. L. (1977). "The application of transient analysis to future urban water supply dams." Hydrology Symposium, The institution of Engineers, Australia, Nat. Conf. Pub. No. 77/5, pp. 98-102. 

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  5. Jeong, H. G., Kim, S. J., and Ha, R. (2013). "Assessment of Climate Change Impact on Storage Behavior of Chungju and Regulation Dams Using SWAT Model." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 46, No. 12, pp. 1235-1247. 

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  7. McKee, T. B., Doesken, N. J., and Kleist, J. (1993). "The relationship of drought frequency and duration to time scales." In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, Vol. 17, No.22, pp. 179-183. 

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  9. Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., and Williams, J. R. (2001). Soil and water assessment tool theoretical documentation version 2000. TWRI Report TR-191, Texas Water Resources Institute, College Station, Texas. 

  10. Park, M., Yoon, Y. N., and Lee, D. R. (1999). "An application of drought frequency formula for the determination of reservoir capacity and the evaluation of water supply capability." In Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference, pp. 56-61. 

  11. Park, N. Y., Choi, J. Y., Yoo, S. H., and Lee, S. H. (2013). "Assessment of Anti-Drought Capacity for Agricultural Reservoirs using RCP Scenarios." Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers, Vol. 55, No. 3, pp. 13-24. 

  12. Yoon, S. H., and Won, M. S. (2016). "Correlation Analysis of Forest Fire Occurrences by Change of Standardized Precipitation Index." The Korean Association of Geographic Information Studies, Vol. 19, No. 2, pp. 14-26. 

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