SWAT모형을 이용한 지석천 유역의 유출량 모의
Streamflow Simulation for the Basin of Jiseok Stream Using SWAT Model
초록/요약
하천의 효율적인 유지 및 관리를 위해서 가장 필수적인 자료 중의 하나는 정확한 유출량을 파악하는 것이다. 우리나라의 경우 수문관측이 이루어지고 있으나 수문자료가 매우 부족한 실정이다. 측정이 이루어지지 않고 있는 유역의 경우 면적비유량법 및 강우-유출모형을 통해서 유출량을 산정하고 있다. 면적비유량법의 경우는 대상 소유역의 특성을 전혀 반영할 수 없는 단점이 있으며, 강우-유출모형의 경우 HEC-1, HEC-HMS, SWMM 등 여러 가지 모형을 사용하고 있으며, 이들 모형의 경우 GIS와 연계가 불가능하여 정확한 토지이용과 토양의 특성의 반영이 어렵다. 그러나 SWAT 모형의 경우 GIS 내에서 모의를 하게 되므로, 토지이용 및 토양도와 같은 기존의 모형에서 적용할 수 없었던 GIS 자료를 활용할 수 있다는 장점이 있다. GIS와 연동하여 모의를 함으로서 시?공간적 변화를 고려할 수 있으므로 수문자료가 없거나 측정 장비의 한계로 측정값을 신뢰하지 못하는 유역에 적용하는 것은 의미가 있다고 판단된다. 또한 유역을 소유역으로 분할하며, 소유역 내에서 수문학적 응답 단위(Hydrologic Response unit : HRU) 단위로 계산이 가능하여 더욱 세밀한 유출량 모의가 가능하다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 지석천 유역에 적용하였다. 그 결과 일 유출량의 경우 상관계수가 0.7, 월 유출량의 경우 상관계수가 0.9이상의 값의 얻음으로서 모의 값이 실제 하천의 유출량을 잘 반영함을 알 수 있었다. 남평지점의 경우 하류보의 영향으로 유황분석시 156일 이후의 수위-유량곡선식에 의한 자료는 신뢰도가 떨어져 156일까지의 자료와 모의 자료를 비교한 결과 상관계수는 0.996이며, RMSE는 11.91m3/s였다. 따라서 산림과 논, 밭이 주를 이루는 지석천유역에 SWAT모형의 적용가능성은 높은 것으로 판단된다.
more초록/요약
One of essential data for efficient maintenance and management of rivers is to find out correct outflow quantity. In case of Korea, hydrological survey is carried out but hydrological data is very lacking. In case of basins without measurements, outflow quantity is calculated through specific discharge and rainfall-runoff model. In case of specific discharge, it has disadvantage of no proper reflection of characteristics of the object basins and in case of rainfall-runoff model, we use various models such as HEC-1, HEC-HMS, and SWMM but in cases of these models, it is difficult to reflect characteristics of correct land use and soils because it is impossible to connect with GIS. However, in case of SWAT model, it has advantages to be able to use GIS data which was not possible to apply in the existing models such as land use and level of soils because it simulates within GIS. It is judged to be meaningful to apply this to basins with unreliability of measurement values due to absence of hydrological data or limits of measurement equipments because we can consider changes of time and space as we simulate in connection with GIS. In addition, it is possible to simulate more detailed outflow quantity because it is possible to calculate in Hydro-logic Response unit (HRU) within a basin by dividing basins in a subbasin. In this study, SWAT model was applied to basin of Jiseok river. As the result, in case of daily runoff, correlation coefficient was 0.7 and in case of monthly runoff, correlation coefficient was obtained over 0.9 and therefore, it was noted that simulation value reflects actual outflow quantity of rivers very well. In case of Nampyrong region, data per the equation of rating curve after 156 days had lower reliability during discharge-durotion analysisdue to impacts of downstream beam and as the result of comparison between data up to 156 days and simulation data, correlation coefficient was 0.996 and RMSE was 11.91m3/s. Therefore, it was judged that possibility of application of SWAT model in Jiseok river basin, which is mainly composed of forest, rice paddy, and fields, is high.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 연구동향 = 3
2. 이론적배경 = 5
2.1 SWAT모형의 개요 = 5
2.2 SWAT모형의 구조 = 6
1) 수문순환의 토지부분 = 6
2) 수문순환의 추적 = 8
2.3 기상 = 8
1) 에너지 = 8
(1) 일사량 = 9
(2) 온도 = 11
(3) 풍속 = 14
2) 눈 = 15
2.4 수문 = 16
1) 지표 유출 = 17
(1) 유출량 : SCS 유출곡선법 = 18
(2) 유출 체적 : Green & Ampt 침투법 = 19
(3) 첨두 유출량(Peak runoff rate) = 20
2) 증발산 = 20
(1) 차단저류(canopy storage) = 21
(2) 잠재증발산(potential evapotranspiration) = 22
(3) 실제증발산(actual evapotranspiration) = 25
3) 토양수(soil water) = 26
4) 지하수 = 29
(1) 지하수 시스템 (groundwater system) = 29
(2) 얕은 대수층(shallow aquifer) = 29
(3) 깊은 대수층(deep aquifer) = 30
5) 토지 피복/ 식물성장(land cover/plant growth) = 31
2.5 추적 = 32
1) 주 하천 및 하도에서의 추적 = 32
2) 저수지 추적 = 34
3. 연구 대상지역 = 35
4. SWAT모형의 입력자료 구축 = 37
4.1 대상유역의 기상자료 = 37
4.2 대상유역의 지형자료 = 41
1) 수치표고모델((Digital Elevation Model) = 41
2) 토지이용도 = 42
3) 토양도 = 46
5. SWAT모형의 적용결과 = 48
5.1 모형의 보정 및 검정 = 50
5.2 유황분석 = 54
6. 결론 = 57
Abstract = 61