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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 지형정보 자체에 포함되어 있는 민감도 및 불확실성은 무시하고, 지형정보의 유무에 따른 유출량의 오차에 관하여 연구하고자 하였다. 이를 위해 대상유역으로 충주댐 상류유역을 선정하였으며, 해석모형으로는 SWAT-K 모형을 이용하였다.
- 이후 각 HRU에서의 토양 속성정보는 토양통별로 구축된 토양 데이터베이스에서 그 정보를 불러오게 된다. 여기에서는 수치토양도의 공간정보와 속성정보에 관하여 간단히 기술하였다.
제안 방법
- 전국 토양도를 평균한 값은 다시 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다. 대상 유역의 소유역 7, 6, 9, 4, 3, 10, 5, 2, 8, 1번 유역의 순으로 토양도 미구축 유역이라 가정하여, soil과 관련된 각 해당 소유역의 각 HRU의 2가지 파일(.s이과 .mgt)에 구축된 3가지 속성정보를 적용하여 그 결과를 분석하였다.
- 이를 위해 대상유역으로 충주댐 상류유역을 선정하였으며, 해석모형으로는 SWAT-K 모형을 이용하였다. 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 면적평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다. 전국 토양도를 평균한 값은 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다.
- 적용하였다. 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 표 2의 속성정보를 면적 평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다. 전국 토양도를 평균한 값은 다시 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다.
- 따라서, 본 연구는 기본입력자료로 요구되는 지형정보가 없는 지역이 존재하며, 유출모의가 이루어져야 하는 상황이 발생할 경우 반드시 수행되어야 한다. 본 연구에서는 대상유역의 면적평균, 전국평균(토양의 수문학적 그룹 A, B)의 방법으로 작성한 토양속성정보를 적용하여, 토양도의 미구축 유역 이 증가함에 따라 연유출량의 오차를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 향후 계절별, 월별 유출량에 관한 연구가 추가적으로 수행되어야한다.
- 전국 토양도를 평균한 값은 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다. 이 3가지 속성정보에 따라 토양도의미 구축 유역 이 증가함에 따라 발생하는 연유출량의 오차를 고찰하였다.
- 이러한 속성정보를 구축하기 위해 기구축된 토양자료인 토양의 수문학적 그룹(A, B, C, D), 토양층 개수, 층별 자갈, 모래, 실트, 점토 비율 등을 이용하여, USDA ARS에서 제공하는 Soil water characteristics에서 유사토양을 검색하여 습윤용적 밀도, 토양층의 유효수분량, 포화수리 전도도를 유추하였다. 이러한 방법으로 모형 에서 요구하는 토양 속성정보를 정의한 후, 국내 실정에 적합한 토양 데이터베이스를 구축하여, 이를 모형에 적용하였다.
- SWAT-K 모형에서는 토양 데이터베이스 자료로 토양의 수문학적 그룹(A, B, C, D), 토양층 개수, 층별 자갈, 모래, 실트, 점토 비율, 습윤용적밀도, 토양층의 유효수분량, 포화수리전도도 등이 요구된다. 이러한 속성정보를 구축하기 위해 기구축된 토양자료인 토양의 수문학적 그룹(A, B, C, D), 토양층 개수, 층별 자갈, 모래, 실트, 점토 비율 등을 이용하여, USDA ARS에서 제공하는 Soil water characteristics에서 유사토양을 검색하여 습윤용적 밀도, 토양층의 유효수분량, 포화수리 전도도를 유추하였다. 이러한 방법으로 모형 에서 요구하는 토양 속성정보를 정의한 후, 국내 실정에 적합한 토양 데이터베이스를 구축하여, 이를 모형에 적용하였다.
- 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 표 2의 속성정보를 면적 평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다. 전국 토양도를 평균한 값은 다시 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다. 대상 유역의 소유역 7, 6, 9, 4, 3, 10, 5, 2, 8, 1번 유역의 순으로 토양도 미구축 유역이라 가정하여, soil과 관련된 각 해당 소유역의 각 HRU의 2가지 파일(.
- 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 면적평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다. 전국 토양도를 평균한 값은 토양의 수문학적 그룹을 국내 분포면적이 가장 큰 A그룹과 충주댐 유역에서의 분포면적이 가장 큰 B그룹으로 구분하였다. 이 3가지 속성정보에 따라 토양도의미 구축 유역 이 증가함에 따라 발생하는 연유출량의 오차를 고찰하였다.
- 지형정보 미구축 유역의 연유출량의 변화를 분석하기 위해 아래 3가지의 토양속성정보를 구축하여 모형에 적용하였다. 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 표 2의 속성정보를 면적 평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다.
대상 데이터
- 소유역 면적은 458~939 km2이다. 10개의 기상청 관측소에서 수문기상자료로 강우량, 상대습도, 태양복사량, 풍속, 최고/최저 기온을 수집하였다. DEM, 토지피복도, 토양도 격자크기는 500×500m 를 이용하였으며, 토지피복도(환경부 중분류)는 15개로 분류되었으며, 토양도(농업과학기술원 토양통 분류)는 160개로 분류되었다.
- SWAT-K 모형의 기본입력자료로 요구되는 토양도 자료는 농촌진흥청 농업과학기술원에서 제공하고 있는 정밀토양도(축척 1:25,000)를 기준으로 하고 있다. 그 이유는 SWAT-K 모형의 토양속성정보로 요구되는 자료가 토양분류 중 토양통(series name)으로 분류되어 조사되어 있기 때문이다.
- 본 연구의 대상유역은 충주댐 상류유역으로 선정하였으며, 그림 1에서 나타난 바와 같이 10개의 소유역으로 구분하였다. 소유역 면적은 458~939 km2이다.
데이터처리
- 비선형 유출모형의 수행능력을 평가하기 위해 수문곡선 비교의 기준으로 RMSE(평균제곱근오차)를 채택하였다. 이 통계치는 모형수행 결과 평균적으로 어느 정도의 유량만큼 오차가 발생하는지를 나타내는 지표로 일종의 평균치라고 할 수 있다.
이론/모형
- 따른 유출량의 오차에 관하여 연구하고자 하였다. 이를 위해 대상유역으로 충주댐 상류유역을 선정하였으며, 해석모형으로는 SWAT-K 모형을 이용하였다. 먼저, 충주댐 유역에 분포하는 토양도를 분포면적에 대하여 면적평균한 속성정보와 전국 토양도를 평균한 속성정보로 구축하였다.
성능/효과
- (1) 지표면 유출의 결과는 SCS 방법으로 모의되므로, 충주댐 유역 면적평균과 전국평균(토양의 수문학적 그룹 B)의 토양속성을 적용한 경우, RMSE의 거동은 똑같이 나타나지만, 저류 매개변수 S를 산정하는데 있어 포장용수량(Field capacity)과 토양층이 완전히 포화되었을 경우의 수분함량의 차이만큼 값의 차이를 나타내고 있다.
- (2) 토양속성정보 중 토양의 수문학적 구룹이 A로 분류된 경우, 미구축 유역이 증가함에 따라 지표면 유출이 계속 증가함을 확인할 수 있다.
- (3) 충주댐 유역의 출구점에서의 유출량을 분석한 결과, 실제 대상유역의 토양속성에 가까운 유역의 면적평균 속성정보를 적용한 경우가 다른 경우에 비해 오차가 훨씬 적게 나타났다. 미구축 유역이 약 30, 60 %일 경우에 각각 1.
- 10개의 기상청 관측소에서 수문기상자료로 강우량, 상대습도, 태양복사량, 풍속, 최고/최저 기온을 수집하였다. DEM, 토지피복도, 토양도 격자크기는 500×500m 를 이용하였으며, 토지피복도(환경부 중분류)는 15개로 분류되었으며, 토양도(농업과학기술원 토양통 분류)는 160개로 분류되었다. 생성된 HRU 개수는 2814개로 나타났으며, 토양데이터베이스는 앞서 기술한 방법으로 구축하였다.
- 대상유역의 출구점에서의 연유출량을 분석한 결과를 살펴보면, 실제 대상유역의 토양속성에 가까운 (1)의 경우가 (2)(3)의 경우에 비해 오차가 훨씬 적게 나타남을 확인할 수 있다. 따라서, 분석하고자 하는 대상유역의 일부 유역에 지형정보의 미구축 유역이 존재할 경우, 수문학적으로 동질한 유역의 속성정보를 이용하는 것이 타당하며, 본 연구의 대상유역인 충주댐 유역의 경우, 미구축 유역이 약 30, 60 %일 경우에 각각 1.4, 3.5 mm의 RMSE값을 나타내었다.
- 5mm의 RMSE값을 나타내었다. 따라서, 분석하고자 하는 대상유역의 일부유역에 지형정보의 미구축 유역이 존재할 경우, 수문학적으로 동질한 유역의 속성정보를 이용하는 것이 타당함을 확인하였다.
- 이는 지표면 유출이 SCS 방법으로 모의되지만, 그 차이는 저류매개변수 S를 산정하는데 필요한 포장용수량(Field capacity)과 토양층이 완전히 포화되었을 경우의 수분함량의 차이로 인한 것이다. 수문학적 구룹이 A로 분류된 경우(2), 미구축 유역이 증가함에 따라 지표면 유출이 계속 증가함을 확인할 수 있다. 대상유역의 출구점에서의 연유출량을 분석한 결과를 살펴보면, 실제 대상유역의 토양속성에 가까운 (1)의 경우가 (2)(3)의 경우에 비해 오차가 훨씬 적게 나타남을 확인할 수 있다.
후속연구
- 따라서, 본 연구는 기본입력자료로 요구되는 지형정보가 없는 지역이 존재하며, 유출모의가 이루어져야 하는 상황이 발생할 경우 반드시 수행되어야 한다. 본 연구에서는 대상유역의 면적평균, 전국평균(토양의 수문학적 그룹 A, B)의 방법으로 작성한 토양속성정보를 적용하여, 토양도의 미구축 유역 이 증가함에 따라 연유출량의 오차를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 대상유역의 면적평균, 전국평균(토양의 수문학적 그룹 A, B)의 방법으로 작성한 토양속성정보를 적용하여, 토양도의 미구축 유역 이 증가함에 따라 연유출량의 오차를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 향후 계절별, 월별 유출량에 관한 연구가 추가적으로 수행되어야한다.
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