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[국내논문] 논의 저류효과를 고려한 유역수문모델링 - HSPF Surface-Ftable의 적용 -
Watershed-scale Hydrologic Modeling Considering a Detention Effect of Rice Paddy Fields using HSPF Surface-Ftable 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.60 no.5, 2018년, pp.41 - 54  

성충현 (Bureau of watershed modeling and management, St. Johns River Water Management District) ,  오찬성 (Rural Research Institute, Korea Rural Community Corporation) ,  황세운 (Department of Agricultural Engineering, (Institute of Agriculture and Life Science) Gyeongsang National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A method to account a detention in a rice paddy field in hydrologic modeling was tested at plot and watershed scales. Hydrologic Simulation Program - Fortran (HSPF) and its one of surface runoff modeling method, i.e Surface-Ftable, were used to simulate a inundated condition in a rice paddy culture ...

Keyword

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문제 정의

  • 본 연구에서는 미국 환경청(US EPA)에 의해 지속적으로 개발 및 개선되고 있는 HSPF 의 최신버전인 HSPF 12.4 모형의 Surface-Ftable 기반 습지모의방법을 적용하여 논에서의 저류현상 구현하고 유역단위 수문모의에 대한 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위해 새만금유역의 포장단위 및 유역단위 대상지역을 선정하여 수문해석에 적용하고 그 모의성능을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 HSPF 최신버전에서 갱신된 Surface-Ftable을 이용한 논 저류효과의 고려가 유역모델링에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위해 여타 자동보정 등의 모델링 과정과 입력자료를 기존 연구(KRC, 2016)와 동일하게 적용하여 결과를 비교하였다. Table 10은 각 지점에 대한 두 가지 경우의 모델링 결과를 적용한 오차 통계를 비교한 표이다.

가설 설정

  • 2개 관행시험포장 자료를 이용하여 Surface-Ftable을 구성하고, 이를 유역모형에 확대적용하였다. 본 연구에 적용된 유역은 양질의 관측자료가 확보된 소유역으로 시험포장에 적용된 새만금 유역의 평균적인 논 영농관리가 적용되었다고 가정하고 논 시험포장에서 도출한 매개변수들을 동일하게 적용하였다. 전주천과 정읍천 유역의 경우 새만금 유역의 상류 소하천유역으로서 기존 농어촌연구원 새만금 연구 (KRC, 2016; 2017)에서 구축된 바 있다.
  • 본 연구에서 구축한 전주천 유역모형에서 지표유출 부분에 Surface-Ftable을 적용하지 않은 기존의 방법으로 단순 치환하여 모의결과를 비교⋅평가하였다. 더불어 유역모형 관개량의 경우 기존 연구(KRC, 2016; 2017)의 모의 가정을 적용하였으며, 영농기 관행 물관리 방법을 일률적으로 적용하여 연 관개량은 동일하다. 모의결과, 논의 저류효과를 고려할 경우 논에서의 지표유출 즉, 논 물꼬를 통한 유출이 저류효과를 적용하지 않은 경우 대비 평균 약 20% 수준으로 작게 나타나는 한편, 중간유출과 기저유출이 각각 45%와 8.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존 대표적 유역모형은 무엇인가? 유역수문모델은 주로 해외에서 개발되어 국내에서 활용되고 있다. 기존 대표적 유역모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF (Hydrological Simulation Program– Fortran) 모형들을 기본으로 하고 국내 현실을 반영하여 SWAT-AGRIMAN (Kim et al., 2005)과 HSPF-paddy (Jeon etal.
논의 역할은? 논은 홍수조절, 지하수 함양, 수질정화, 토양침식 방지 등의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 2016년 기준 국내 논 면적은896천 ha 로 국토의 약 8.
PERLND 모듈의 지표유출 모의 방법은 무엇이 있는가? PERLND 모듈의 지표유출 모의 방법은 총 3가지가 제공된다. 가장 일반적으로 이용되는 첫 번째 방법은 지표면의 경사에 따른 중력 흐름으로 유출을 모의하는 방법이고, 나머지 모의방법들은 지표면 경사가 완만해서 중력흐름을 유출로 가정하는 것이 적절하지 않은 경우에 적용하는 방법들로서, 평탄지의 습지에 의한 저류효과를 모의하기 위해 적용되어 왔다. PERLND모듈의 남은 두가지 지표유출 계산방식은 멱함수(power function) 방법과 Surface-Ftable을 적용하는 방법이다(USEPA, 2001).
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참고문헌 (19)

  1. Cho, J. Y., and J. K. Choi, 2001. Nitrogen and phosphorus losses from a broad paddy field in central Korea. Communications in Soil Science and Plant Analysis 32(15-16): 2395-2410. doi:10.1081/CSS-120000380 

  2. Cho, J. Y., J. K. Son, C. H. Song, S. A. Hwang, Y. M. Lee, S. Y. Jeong, and B. Y. Chung, 2008. Integrated nutirent management for environmental-friendly rice production in salt-affected rice paddy fields of Saemangeum reclaimed of South Korea. Paddy and Water Environment 48(3): 301-306. doi:10.1007/s10333-008-0124-z 

  3. Cho, J. Y., and K. W. Han, 2002. Nutrient losses from a paddy field in central Korea. Water Air Soil Pollution 134: 215-228. doi:10.1023/A:1014119807982 

  4. Kim, N. W., S. C. Shin, and Y. S. Won, 2005. Development of SWAT-AGRIMAN model. Proceedings of Korean Water Resources Association (in Korean). 

  5. Kim, N. W., K. W. Park, and C. K. Kim, 2010. Application of SWAT-AGRIMAN. Magazin of Water Resources Association 43(7): 25-30 (in Korean). 

  6. Kim, M. K., S. I. Kwon, G. B. Jung, S. C. Hong, M. J. Chae, S. G. Yun, and G. H. So, 2013. Small-scale pond effects on reducing pollutants load from a paddy field. Korean Journal of Environmental Agriculture 32(4): 355-358 (in Korean). 

  7. Seo, C. S., S. W. Park, S. M. Kim, M. S. Kang, S. J. Lim, and K. S. Yun, 2002. Development of CREAMS-PADDY model for simulating pollutants from irrigated paddies. Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers 44(3): 146-156 (in Korean). 

  8. Seong, C. H., S. Hwang, C. S. Oh, and J. P. Cho, 2017. Developing surface water quality modeling framework considering spatial resolution of pollutant load estimation for Saemangeum using HSPF. Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers 59(3): 83-96 (in Korean). 

  9. Yoon, C. K., B. H. Kim, J. H. Joen, and H. S. Hwang, 2002. Characteristics of pollutant loading from paddy field area with Groundwater irrigation. Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers 44(5): 116-126 (in Korean). 

  10. Yoon, K. S., J. Y. Cho, J. K. Choi, and J. G. Son, 2006. Water management and N, P losses from paddy fields in Southern Korea. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA), 42(5): 1205-1216. doi:10.1111/j.1752-1688.2006.tb05295.x 

  11. Jeon, J. H., J. K. Choi, K. S. Yoon, and C. K. Yoon, 2005. The comparison of water budget and nutrient loading from paddy field according to the irrigation methods. Korean Journal of Limnology 38(1): 118-127 (in Korean). 

  12. Jeon, J. H., G. Y. Chun, A. S. Donigian, and K. W. Jung, 2007. Development of the HSPF-Paddy model to estimate watershed pollutant loads in paddy farming regions. Agricultural Water Management 90(1-2): 75-86 (in Korean). 

  13. KRC (Korea Rural Community Corporation), 2015. Assessing the agricultural non-point source pollution reduction measures of the Saemangeum watershed using watershed modeling, Research Report. 

  14. KRC (Korea Rural Community Corporation), 2016. Water quality assessment considering the role of reclaimed agricultural land in Saemangeum watershed, Research Report. 

  15. KRC (Korea Rural Community Corporation), 2017. Water quality assessment considering the land-use scenarios and water management of reclaimed agricultural land in Saemangeum, Research Report. 

  16. MOE (Ministry of Envrionment), 2014. Modeling framework for assessing water quality in the Saemangeum watershed (II). 

  17. MOE (Ministry of Envrionment), 2015. Modeling framework for assessing water quality in the Saemangeum watershed (III). 

  18. Seong, C., Y. Her, and B. L. Benham, 2015. Automatic calibration tool for hydrologic simulation program- FORTRAN using a shuffled complex evolution algorithm. Water 7(2): 503-527. doi:10.3390/w7020503 

  19. U.S. Environmental Protection Agency (USEPA), 2001. Hydrological Simulation Program - Fortran (HSPF) User's Manual Version 12, Washington, D.C., USA. 

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