[논문]수리·수문해석 모델을 활용한 농업용수 회귀수량 추정

신지현; 남원호; 윤동현; 양미혜; 정인균; 이광야

doi:10.5389/ksae.2023.65.6.001

수리·수문해석 모델을 활용한 농업용수 회귀수량 추정
Estimating the Return Flow of Irrigation Water for Paddies Using Hydrology-Hydraulic Modeling 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.65 no.6, 2023년, pp.1 - 13

신지현 (Department of Convergence of Information and Communication Engineering, Hankyong National University) , 남원호 (School of Social Safety and Systems Engineering, Institute of Agricultural Environmental Science, National Agricultural Water Research Center, Hankyong National University) , 윤동현 (Department of Convergence of Information and Communication Engineering, Hankyong National University) , 양미혜 (Department of Convergence of Information and Communication Engineering, Hankyong National University) , 정인균 (Korea Water Environment Research Institute) , 이광야 (Institute of Agricultural Science, Chungnam National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Irrigation return flow plays an important role in river flow forecasting, basin water supply planning, and determining irrigation water use. Therefore, accurate calculation of irrigation return flow rate is essential for the rational use and management of water resources. In this study, EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model) modeling was used to analyze the irrigation return flow and return flow rate of each intake work using irrigation canal network. As a result of the EPA-SWMM, we tried to estimate the quick return flow and delayed return flow using the water supply, paddy field, drainage, infiltration, precipitation, and evapotranspiration. We selected 9 districts, including pumping stations and weirs, to reflect various characteristics of irrigation water, focusing on the four major rivers (Hangang, Geumgang, Nakdonggang, Yeongsangang, and Seomjingang). We analyzed the irrigation period from May 1, 2021 to September 10, 2021. As a result of estimating the irrigation return flow rate, it varied from approximately 44 to 56%. In the case of the Gokseong Guseong area with the highest return flow rate, it was estimated that the quick return flow was 4,677 103 m3 and the delayed return flow was 1,473 103 m3 , with a quick return flow rate of 42.6% and a delayed return flow rate of 13.4%.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Location of reservoirs by basins
표 Table 1 Specifications of reservoirs in study area
그림 Fig. 2 Flowchart of the study
표 Table 2 Major water management methods and characteristics of the study area
그림 Fig. 3 EPA-SWMM modeling method for estimating irrigation return flow
그림 Fig. 4 Example of EPA-SWMM modeling
그림 Fig. 5 Results of irrigation and drainage analysis in 2021
표 Table 3 Results of monthly irrigation and drainage analysis from May to September 2021
그림 Fig. 6 Temporal changes of quick return flow and delayed return flow in 2021
표 Table 4 Results of water balance analysis in paddy field in 2021
그림 Fig. 7 Results of irrigation return flow rate analysis in 2021
표 Table 5 Results of quick and delayed return flow average analysis from May to September 2021
표 Table 6 Results of irrigation return flow analysis in 2021
그림 Fig. 8 Comparison of monthly quick and delayed return flow rate

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 농업용수 공급 모의가 가능한 EPA-SWMM 모델 기반 회귀수량 산정 모델링 방법을 제시하고, 양수장 및 취입보가 포함된 복합지구를 대상으로 신속회귀수량과 지연 회귀수량을 산정하고자 한다. 전국 4대강 권역 중심의 9개 대상지구를 선정하였으며, 2021년 5월 1일부터 9월 10일까지 관개기를 대상으로 EPA-SWMM 모의분석을 진행하였다.

제안 방법

본 연구에서는 Fig. 2에 도시한 바와 같이 저수율, 강수량, 증발산량 등 자료를 EPA-SWMM 모델에 적용하여 공급량, 관개량, 배수량 등을 산정하였으며, 재배관리용수량과 배분 관리용수량 및 침투량을 활용한 수원공 단위의 농업용수 회귀수량 산정 연구를 수행하였다.
EPA-SWMM 모의를 위해 농업기반시설관리시스템 저수율 및 단위용수량, 기상자료, 증발산량, 침투량 등 입력자료를 구축하였으며, 모의 시 공급량, 침투량, 초기수심 및 관리수심 등 제어조건을 적용하였다. EPA-SWMM 모의결과를 활용하여 수로와 포장단위 물수지분석을 수행하였으며, 수원공 공급량, 배수량, 침투량, 강수량 및 증발산량 분석을 통해 신속회귀수량과 지연회귀수량을 산정하였다.
본 연구에서는 수로 네트워크를 활용한 수원공 단위 농업 용수 회귀율 산정을 위하여 EPA-SWMM 모델링 방법을 제시하고, 전국 4대강 권역 중심의 9개 지구를 대상으로 2021년 5월부터 9월까지 관개기의 농업용수 회귀율을 추정하였다. EPA-SWMM 모의를 위해 농업기반시설관리시스템 저수율 및 단위용수량, 기상자료, 증발산량, 침투량 등 입력자료를 구축하였으며, 모의 시 공급량, 침투량, 초기수심 및 관리수심 등 제어조건을 적용하였다. EPA-SWMM 모의결과를 활용하여 수로와 포장단위 물수지분석을 수행하였으며, 수원공 공급량, 배수량, 침투량, 강수량 및 증발산량 분석을 통해 신속회귀수량과 지연회귀수량을 산정하였다.

대상 데이터

1과 Table 1은 권역별 연구 대상지구의 위치와 저수지 제원을 나타낸 것이며, 한강 권역의 안성고삼 및 안성금광 지구, 금강 권역의 계룡경천 지구, 낙동강 권역의 상주지평 및 호민만운 지구, 영산강⋅섬진강 권역의 영광불갑, 영광백수, 영광 및 곡성구성 지구를 대상으로 하였다
본 연구에서는 수로 네트워크를 활용한 수원공 단위 농업 용수 회귀율 산정을 위하여 EPA-SWMM 모델링 방법을 제시하고, 전국 4대강 권역 중심의 9개 지구를 대상으로 2021년 5월부터 9월까지 관개기의 농업용수 회귀율을 추정하였다. EPA-SWMM 모의를 위해 농업기반시설관리시스템 저수율 및 단위용수량, 기상자료, 증발산량, 침투량 등 입력자료를 구축하였으며, 모의 시 공급량, 침투량, 초기수심 및 관리수심 등 제어조건을 적용하였다.
본 연구에서는 농업용수 공급 모의가 가능한 EPA-SWMM 모델 기반 회귀수량 산정 모델링 방법을 제시하고, 양수장 및 취입보가 포함된 복합지구를 대상으로 신속회귀수량과 지연 회귀수량을 산정하고자 한다. 전국 4대강 권역 중심의 9개 대상지구를 선정하였으며, 2021년 5월 1일부터 9월 10일까지 관개기를 대상으로 EPA-SWMM 모의분석을 진행하였다. EPA-SWMM 모의결과 시점부 공급량, 배수량, 침투량, 강수량 및 증발산량을 활용하여 신속회귀수량과 지연회귀수량을 추정하고 회귀율을 분석하고자 한다.
전국 4대강(한강, 금강, 낙동강, 영산강⋅섬진강) 권역을 중심으로 관개용수의 다양한 특성이 반영될 수 있도록 보조수원공 양수장과 취입보를 포함한 총 9개의 대상지구를 선정하였다

데이터처리

전국 4대강 권역 중심의 9개 대상지구를 선정하였으며, 2021년 5월 1일부터 9월 10일까지 관개기를 대상으로 EPA-SWMM 모의분석을 진행하였다. EPA-SWMM 모의결과 시점부 공급량, 배수량, 침투량, 강수량 및 증발산량을 활용하여 신속회귀수량과 지연회귀수량을 추정하고 회귀율을 분석하고자 한다.

성능/효과

결국 농업용수 공급이 많으면 회귀수량이 증가하고 가뭄의 경우 공급량이 줄어들어 회귀수량이 감소하는 특징이 있다. 대상지구의 농업용수 회귀율은 약 44%에서 56%의 범위로 나타났다. 상주지평 지구의 회귀율이 43.

참고문헌 (36)

Alberto, T., G. Aurora, and M. Carlo, 2019. Using EPASWMM to simulate intermittent water distribution systems.？Urban Water Journal 15(10): 925-933. doi: 10.1080/1573062X.2019.1597379.

상세보기
An, H. U., H. S. Kang, W. H. Nam, and K. Y. Lee, 2019.？Estimation of irrigation return flow from paddy fields based？on the reservoir storage rate. Korean Journal of Agricultural？Science 47(1): 19-28. (in Korean). doi: 10.7744/kjoas.20190083.

원문보기 상세보기
Baffaut, C., and J. W. Delleur, 1989. Expert system for？calibrating SWMM. Journal of Water Resources Planning？and Management 115(3): 278-298. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9496(1989)115:3(278).

상세보기
Bang, N. K., W. H. Nam, J. H. Shin, H. J. Kim, K. Kang,？S. C. Baek, and K. Y. Lee, 2020. Water balance analysis？of pumped-storage reservoir during non-irrigation period for？recurrent irrigation water management. Journal of the？Korean Society of Agricultural Engineers 62(4): 1-12. (in？Korean). doi: 10.5389/KSAE.2020.62.4.001.

원문보기 상세보기
Causape, J., D. Quilez, and R. Aragues, 2006. Irrigation？efficiency and quality of irrigation return flows in the Ebro？river basin: An overview. Environmental Monitoring and？Assessment 117: 451-461. doi: 10.1007/s10661-006-0763-8.

상세보기
Choi, J. D., and Y. H. Choi, 2002. Return flow rate？estimation of irrigation for paddy culture in Chuncheon？Region of the North Han river basin. Journal of Korean？National Committee on Irrigation and Drainage 9(2): 68-77.？(in Korean).
Choo, T. H., 2004. A study on return flow ratio of irrigation？for a paddy field in pumping station by water balance？model. Journal of Korea Water Resources Association 37(2):？249-255. (in Korean). doi: 10.3741/JKWRA.2004.37.3.249.

원문보기 상세보기
Chung, S. O., and K. J. Park, 2004. Irrigation return flow？measurements and analysis in a small size paddy area.？Journal of Korea Water Resources Association 37(7):？517-526. (in Korean). doi: 10.3741/JKWRA.2004.37.7.517.

원문보기 상세보기
Doorenbos, J., and W. O. Pruitt, 1977. Guidelines for？predicting crop water requirements. FAO Irrigation and？Drainage Paper no. 24, Food and Agricultural Organization,？Rome.
Im, S. J. 2000. Modeling irrigation return flow from paddy？fields on agricultural watersheds. Ph. D. diss., Seoul？National University.
Im, S. J., and S. W. Park, 2006. Prediction of daily？streamflow on agricultural watersheds. Journal of Korean？National Committee on Irrigation and Drainage 3(2): 86-94.？(in Korean).
Im, S. J., S. W. Park, and C. E. Park, 1998. Estimating？the return flow of irrigation water for paddies. Proceedings？of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference？87-91. (in Korean).
Jafari, H., E. Raeisi, M. Zare, and A. A. K. Haghighi,？2012. Time series analysis of irrigation return flow in a？semi-arid agriculture region, Iran. Archives of Agronomy？and Soil Science 58(6): 673-689. doi: 10.1080/03650340.2010.535204.

상세보기
Kang, S. M., 2016. Return flow analysis in reservoir？irrigation district. Ph. D. diss., Konkuk University.
Kim, C. G., S. C., Shin, H. J. Kim, and N. W. Kim, 2002.？Estimating irrigation net water consumption and return？flow rate by irrigation water use. Journal of the Korean Society of Civil Engineers 2002(11): 1427-1430. (in Korean).
Kim, H. Y., W . H. Nam, Y. S. Mun, H. U. An, J. G. Kim,？Y. C. Shin, J. W. Do, and K. Y. Lee, 2022. Estimation？of irrigation return flow from paddy fields on agricultural？watersheds. Journal of Korea Water Resources Association？55(1): 1-10. (in Korean). doi: 10.3741/JKWRA.2022.55.1.1.

원문보기 상세보기
Kim, H. Y., W. H. Nam, Y. S. Mun, N. K. Bang, and？H. J. Kim, 2021. Estimation of irrigation return flow on？agricultural watershed in Madun reservoir. Journal of the？Korean Society of Agricultural Engineers 63(2): 85-96. (in？Korean). doi: 10.5389/KSAE.2021.63.2.085.

원문보기 상세보기
Kim, I. J., 2014. Design of water level monitoring network？for economic water conservation from agricultural？reservoir. Ph. D. diss., Konkuk University.
Kim, T. C., H. C. Lee, and J. P. Moon, 2010. Estimation？of return flow rate of irrigation water in Daepyeong？pumping district. Journal of the Korean Society of？Agricultural Engineers 52(1): 41-49. (in Korean). doi:？10.5389/KSAE.2010.52.1.041.

원문보기 상세보기
Korea Water Resources Corporation, 1988. Yeongsan？River Basin investigation report. Daejeon, Korea.
Lee, H. C., 2007. Computation of irrigation return flow？in Geum river basin using water balance. M. S. diss.,？Chungnam National University.
Lee, J. W., C. G. Jung, D. Y. Kim, S. J. Maeng, H. S.？Jeong, Y. S. Jo, and S. J. Kim, 2022. A study on estimating？the quick return flow from irrigation canal of agricultural？water using watershed model. Journal of Korea Water？Resources Association 55(5): 321-331. (in Korean). doi:？10.3741/JKWRA.2022.55.5.321.

원문보기 상세보기
Lin, Y., and L. A. Garcia, 2012. Assessing the impact of？irrigation return flow on river salinity for Colorado's？Arkansas river valley. Journal of Irrigation and Drainage？Engineering 138: 406-415. doi: 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000410.

상세보기
Ministry of Agriculture and Forestry (MAF), 1998. Design？criteria of land and water development plan for agriculture:？Irrigation. Ministry of Agriculture and Forestry, Republic？of Korea (in Korean).
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs？(MOLTM), 2011. Long-term Korea national water？resources plan, 58-59. (in Korean).
Nam, W. H., E. M. Hong, and J. Y. Choi, 2016.？Assessment of water delivery efficiency in irrigation canals？using performance indicators. Irrigation Science 34(2):？129-143. (in Korean). doi: 10.1007/s00271-016-0488-6.

상세보기
Nam, W. H., J. Y. Choi, E. M. Hong, and J. T. Kim, 2013.？Assessment of irrigation efficiencies using smarter water？management. Journal of the Korean Society of Agricultural？Engineers 55(4): 45-53. (in Korean). doi: 10.5389/KSAE.2013.55.4.045.

원문보기 상세보기
Niazi, M., C. Nietch, M. Maghrebi, N. Jackson, B. R.？Bennett, M. Tryby, and A. Massoudieh, 2017. Storm water？management model: Performance review and gap analysis.？Journal of Sustainable Water in the Built Environment？3(2): 04017002. doi: 10.1061/JSWBAY.0000817.

상세보기
Poch-Massegu, R., J. Jimenez-Martinez, K. J. Wallis, and？F. Ramirez de Cartagena, 2014. Irrigation return flow and？nitrate leaching under different crops and irrigation？methods in Western Mediterranean weather conditions.？Agricultural Water Management 134: 1-13. doi:？10.1016/j.agwat.2013.11.017.

상세보기
Rossman, L. A., 2010. Storm water management model？user's manual version 5.0. National risk management？research laboratory, environmental protection agency,？Cincinnati, Ohio.
Rossman, L. A., 2017. Storm Water Management Model？Reference Manual Volume II - Hydraulics. U.S.？Environmental Protection Agency.
Shin, J. H., W . H. Nam, H. Y. Kim, M. H. Yang, and？I. K. Jung, 2022. Application of EPA-SWMM with？modulated controls for agricultural water balance analysis.？Journal of The Korean Society of Hazard Mitigation 22(3):？37-44. (in Korean). doi: 10.9798/KOSHAM.2022.22.3.37.

상세보기
Shin, J. H., W. H. Nam, N. K. Bang, H. J. Kim, H. U.？An, and K. Y. Lee, 2020a. Assessment of irrigation？efficiency and water supply vulnerability using SWMM.？Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers？62(6): 73-83. (in Korean). doi: 10.5389/KSAE.2020.62.6.073.

원문보기 상세보기
Shin, J. H., W. H. Nam, N. K. Bang, H. J. Kim, H. U.？An, J. W. Do, and K. Y. Lee, 2020b. Assessment of water？distribution and irrigation efficiency in agricultural？reservoirs using SWMM model. Journal of Korea Water？Resources Association 55(1): 1-10. (in Korean). doi: 10.5389/KSAE.2020.62.3.001.

원문보기 상세보기
Song, J. H., I. H. Song, J. T. Kim, and M. S. Kang, 2015.？Characteristics of irrigation return flow in a reservoir？irrigated district. Journal of the Korean Society of？Agricultural Engineers 57(1): 69-78. (in Korean). doi: 10.5389/KSAE.2015.57.1.069.

원문보기 상세보기
Wei, S. B., J. S. Park, and K. H. Rhee, 2012. Analysis？of rainfall runoff characteristics and sensitivity using？SWMM in urban area. Journal of Korean Society of Water？Science and Technology 20(2): 27-37. (in Korean). doi:？10.4491/KSEE.2015.37.1.14.

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증