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화학적 수문곡선 분리기법을 이용한 낙동강 최상류 유역 기저유출량 산정
Base Flow Estimation in Uppermost Nakdong River Watersheds Using Chemical Hydrological Curve Separation Technique 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.36 no.6, 2020년, pp.489 - 499  

김령은 (부경대학교 지구환경시스템과학부 (환경공학전공)) ,  이옥정 (부경대학교 환경공학과) ,  최정현 (부경대학교 지구환경시스템과학부 (환경공학전공)) ,  원정은 (부경대학교 지구환경시스템과학부 (환경공학전공)) ,  김상단 (부경대학교 환경공학과)

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Effective science-based management of the basin water resources requires an understanding of the characteristics of the streams, such as the baseflow discharge. In this study, the base flow was estimated in the two watersheds with the least artificial factors among the Nakdong River watersheds, as d...

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문제 정의

  • 이후 단계 (4)에서 (6)의 과정을 통해 강수량이 때 SC가 가 되도록 고안한 것이다. N에 여러 숫자를 대입하여 일 SC의 최대, 최소의 영향이 최소화되는 N을 찾고자 하였다.
  • 본 연구는 화학적 수문곡선 분리를 이용하여 낙동강 최상류 유역의 기저유출을 산정하였다. 낙동강 단위유역 중 낙본 B와 남강A 유역을 유량과 SC 관계를 통해 인위적 요소가 적은 유역으로 선별하였다.
  • (1996)은 전기전도도가 총 하천유량을 직접유출과 기저 유출로 분리하는데 가장 효과적인 단일 매개변수임을 보고한바 있으며, 더 나아가 Kendall and Caldwell (1999)은 안정형 동위원소가 일반적으로 수문분석에서 가장 정확한 화학 추적기임을 제시하기도 하였다. 본 연구에서는 SC를 이용하여 기저 유출을 분리하고자 하였다. SC는 특성상 유역이 대형 저수지 하류에 위치하거나 인위적인 활동이 많은 유역에는 적합하지 않다.
  • 본 연구에서는 상기 연구들과는 다른 접근방법, 즉 화학적 수문곡선 분리방법을 이용하여 기저유출을 산정하고자 하였다. 이 방법은 유량과 전기전도도(Specific Conductance, SC) 자료만을 사용하여 하천유출로부터 기저유출을 분리할 수 있으며, 유역 크기에 제약을 받지 않고 적용할 수 있다는 장점이 있다.
  • 외적 요인이 거의 없는 강우유출수의 SC를 산정하기 위해 해당 유역의 최상류에 위치한 지류의 관측자료를 이용하여 을 결정하고자 하였다. 총 4개의 지류를 대상으로 계산한 는 다음과 같다(Table 3).
  • 에 따라 기저 유출비가 다른 결과를 보이는데, 식 (6)의 질량 균형 접근법으로부터 가 작을수록 기저유출비가 커지는 것을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 기저유출비를 최대한으로 반영한 결과를 나타내기 위해 N이 3∼7까지의 결과 중  평균값이 가장 작게 나온 3년 동안의 자료를 사용하여 연구를 진행하였다. N을 3년으로 하여 계산한 일 는 Fig.

가설 설정

  • 을 분석 기간 동안 일정한 값으로 가정한 이유는 직접 유출에 의한 SC이므로 토양 속을 경유함에 따른 추가적인 화학작용에 의한 SC의 변화가 하천의 SC와 비교하면 작을 것이라 기대하기 때문이다. 세 번째 가정은 유역의 장기간에 걸친 변화를 반영하기 위함이다(Miller et al., 2014).
  • 위의 산정방법에서 N이 1인 경우, 2004년 1월 1일부터 2004년 12월 30일은 과거 1년간의 자료가 존재하지 않기 때문에 해당 기간의 일 는 2004년 12월 31일의 일  와 동일한 값을 가지는 것으로 가정하였다.
  • 강수량이 적다면 직접유출이 발생하지 않고 모두 기저유출 성분으로 토양으로 흡수될 수도 있기 때문이다. 이에 강우사상이 발생한 날 중에 유량이 없는 날을 찾기 위해 위의 단계 (2)의 과정을 수행하였으며, 이로부터 을 계산하여 강수량이  이하이면 해당 강우는 모두 기저유출로 이동된다고 가정하였다. 이후 단계 (4)에서 (6)의 과정을 통해 강수량이 때 SC가 가 되도록 고안한 것이다.
  • 화학적 수문곡선 분리방법을 적용하기 위해 (1) 다른 물질의 영향은 무시하고 (2) 는 대상기간 동안 일정한 값으로,(3)는 시간에 따라 변하는 값으로 가정하였다 (Sklash and Farvolden, 1979). 다른 물질의 영향을 무시한다는 가정은 유역이 인위적인 영향을 받지 않았다고 가정하는 것을 의미한다.
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