DOI QR코드

DOI QR Code

Estimation of Runoff Curve Number for Chungju Dam Watershed Using SWAT

SWAT을 이용한 충주댐 유역의 유출곡선지수 산정 방안

  • Kim, Nam-Won (Hydrology Research Div., Korea Institute of Construction Technology) ;
  • Lee, Jin-Won (Hydrology Research Div., Korea Institute of Construction Technology) ;
  • Lee, Jeong-Woo (Hydrology Research Div., Korea Institute of Construction Technology) ;
  • Lee, Jeong-Eun (Hydrology Research Div., Korea Institute of Construction Technology)
  • Published : 2008.12.31

Abstract

The objective of this study is to present a methodology for estimating runoff curve number(CN) using SWAT model which is capable of reflecting watershed heterogeneity such as climate condition, land use, soil type. The proposed CN estimation method is based on the asymptotic CN method and particularly, it uses surface flow data simulated by SWAT. This method has advantages to estimate spatial CN values according to subbasin division and to reflect watershed characteristics because the calibration process has been made by matching the measured and simulated streamflows. Furthermore, the method is not sensitive to rainfall-runoff data since CN estimation is on a daily basis. The SWAT based CN estimation method is applied to Chungju dam watershed. The regression equation of the estimated CN that exponentially decays with the increase of rainfall is presented.

본 연구에서는 기후조건, 토지이용 및 토양조건 등의 유역의 비균질성을 고려할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 홍수량 계산에 활용될 수 있는 유출곡선지수를 산정하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 Hawkins 등(1993)이 제시한 점근 유출곡선지수 산정법을 기반으로 하되, 실측 홍수량 시간자료를 직접 이용하지 않고 SWAT에 의한 모의 지표 유출량 일자료를 이용하는 점이 특징이다. SWAT 모형이 지표유출성분량을 산정할 수 있고 소유역 분할에 따른 공간모의 및 유역의 비균질 특성을 반영할 수 있는 장점을 이용한 것이며, 또한 일자료를 이용함으로써 단기사상 자료의 오류에 따른 영향을 최소화할 수 있다. 이 방법에 의해 산정된 유출곡선지수는 모형에 의한 유출량 모의치와 관측치의 적합 과정을 거친 것으로 대상 유역의 유출 특징이 반영된 것이다. 본 제안 방법을 충주댐 상류유역에 대해 적용하여 전체유역 및 임의 소유역의 유출곡선지수를 산정하였고, 이를 강우량에 따라 지수함수형으로 감소하는 회귀식을 제시하였다.

Keywords

References

  1. 과학기술부 (2007). 지표수 수문성분 해석기술 개발, 한국건설기술연구원
  2. 김경탁 (1998). GIS 적용에 따른 유출응답에 관한연구, 인하대학교 대학원 박사학위 논문
  3. 김남원, 이병주, 이정은 (2007). “공간모의유량을 이용한 갈수량 거동 특성에 관한 연구.” 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27권, 제4B호, pp. 431-440
  4. 김남원, 이정우, 이병주, 이정은 (2007). “비선형 저류방정식을 이용한 일단위 하도추적법.” 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27호, 제4B호, pp. 534-542
  5. 김현식, 오윤근, 윤연중, 김한준 (2004). “GIS 기법을 활용한 유출곡선지수(CN) 산정.” 한국수자원학회 학술발표회논문집, 한국수자원학회, pp. 1251-1256
  6. 김홍태, 신현석 (2003). “신경망기법으로 분류한 토지피 복도의 CN값 산정 적용성 검토.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제4호, pp. 633-645
  7. 박정훈, 유철상, 김중훈 (2005). “SCS 방법 적용을 위한 선행토양함수조건의 재설정: 1. SCS 방법 검토 및 적용상 문제점.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제11호, pp. 955-962 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.11.955
  8. 배덕효, 이병주, 정일원 (2003). “위성영상 피복분류에 대한 CN값 산정(I) -CN값 산정-.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제6호, pp. 985-997
  9. 신계종, 김연준 (2000). “직접유출량 산정을 위한 GSIS 기법의 적용.” 한국측량학회지, 한국측량학회, 제18권, 제2호, pp. 199-209
  10. 육승우, 조용재, 김재호, 김상용 (2003). “CN값 산정시 GIS 활용에 관한 연구.” 한국수자원학회 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 963-966
  11. 오경두, 전병호, 한형근, 정성원, 조영호, 박수연 (2005). “산지 소유역 유출곡선지수.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제8호, pp. 605-616 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.8.605
  12. 유철상, 박정훈, 김중훈 (2005). “SCS 방법 적용을 위한 선행토양함수조건의 재설정: 2. 선행토양함수조건의 재설정.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제11호, pp. 963-972 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.11.963
  13. 윤태훈 (1991). “유효우량산정을 위한 곡선번호방법의 적용성.” 한국수문학회지, 한국수문학회, 제24권, 제2호, pp. 97-108
  14. 이병주, 배덕효, 정창삼 (2003). “위성영상 피복분류에 대한 CN값 산정(II)-적용 및 검정-.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제6호, pp. 999-1012
  15. 임경재 (2007). SWAT slope computation module, http://www.envsys.co.kr/∼swat/
  16. 정인균, 장은미 (2004). "공간해상도에 따른 유역평균 SCS-CN값 변화에 관한 연구." 한국GIS학회 GIS/RS 공동 춘계학술대회 논문집, 한국GIS학회, pp. 215-220
  17. 조홍제, 김정식 (1997). “TIN을 이용한 SCS법에 의한 유효강우량 산정에 관한 연구.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제30권, 제4호, pp. 357-366
  18. 조홍제, 김광섭, 이충희 (2001). “LANDSAT 영상을 이용한 CN값 산정에 관한 연구.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제34권, 제6호, pp. 735-743
  19. Arnold, J.G., Allen, P.M., and Bernhardt, G. (1993). "A comprehensive surface-groundwater flow model." Journal of Hydrology, Vol. 142, pp. 47-69 https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90004-S
  20. Arnold, J.G. and Fohrer, N (2005). "SWAT2000: current capabilities and research opportunities in applied watershed modeling." Hydrological Processes, Vol. 19, No. 3, pp. 563-572 https://doi.org/10.1002/hyp.5611
  21. Carsel, R., Imhoff, J., Hummel, P., Cheplick, J., and Donigan, A. (1997). PRZM 3.1 Users Manual, National Exposure Research Lab, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Athens, Georgia
  22. Choi, J.Y., Engel, B.A. and Chung, H.W. (2002). "Daily streamflow modelling and assessment based on the curve-number technique." Hydrological Processes, Vol. 16, pp. 3131-3150 https://doi.org/10.1002/hyp.1092
  23. DiLuzio, M., Srinivasan, R., and Arnold, J. (2001). ArcView Interface for SWAT2000: User's Guide, Blackland Research Center, Texas Agricultural Experiment Station, Temple, Texas
  24. Hawkins, R.H. (1993). "Asymptotic determination of runoff curve numbers from data." Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 119, No. 2, pp. 334-345 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1993)119:2(334)
  25. HEC-1 flood hydrograph package, users manual. (1985). U.S. Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, Sacramento, Calif
  26. Kim, N.W., and Lee, J. (2008). "Temporally weighted average curve number method for daily runoff simulation." Hydrological Processes, Vol. 22, No. 25, pp. 4936-4948 https://doi.org/10.1002/hyp.7116
  27. Knisel, W.G. (1980). CREAMS: A field scale model for chemicals, runoff, and erosion from agricultural management systems, USDA Conservation Research Report, Vol. 26, p. 643
  28. Krysanova, V., Wechsung, F. and Arnold, J.G. (2000). SWIM User Manual, Potsdam Institute for Climate Impact Research, Potsdam, Germany
  29. Leonard, R.A., Knisel, W.G., and Still, D.A. (1987). "GLEAMS: Groundwater loading effects on agricultural management systems." Trans. ASAE, Vol. 30, No. 5, pp. 1403-1428 https://doi.org/10.13031/2013.30578
  30. Mishra, S.K., Pandey, R.P., and Jain, M.K. (2008). "A Rain Duration and Modified AMC-dependent SCS-CN Procedure for Long Duration Rainfallrunoff Events." Water resources management, Vol. 22, No. 7, pp. 861-876 https://doi.org/10.1007/s11269-007-9196-6
  31. Natural Resources Conservation Service (NRCS) (1984). Computer program for project formulation-hydrology, Technical Release No. 20, Washington, D.C.
  32. Natural Resources Conservation Service (NRCS) (1986). Urban hydrology for small watersheds, Technical Release 55, Washington, D.C.
  33. Neitsch, S.L., Arnold, J.R., Williams, J.R., and King, K.W. (2002). Soil and water Assessment Tool, Theoretical Documentation, Version 2000, Grassland, Soil, and Water Research Laboratory, Agricultural Research Service, USDA Temple Texas. Published by Texas Water Resources Institute, College Station, TX. TWRI Report TR-191
  34. Schroeder, P.R., Dozier, T.S., Zappi, P.A., McEnroe, B.M., Sjostrom, J.W., and Peyton, R.L. (1994). The Hydrologic Evaluation of Kandfill Performance (HELP) Model: Engineering Documentation for Version 3, EPA/600/R-94/168b, September 1994, U.S. Environmental Protection Agency Office of Research and Development, Washington, DC
  35. U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service (1972). SCS-National Engineering Handbook, Section 4: Hydrology, p. 548
  36. Williams, J.R. (1990). "The Erosion-Productivity Impact Calculator (EPIC) Model: A Case History." Phil. Trans. Royal Soc. London (Part B: Biol. Sci.) 329(1255), pp. 421-428 https://doi.org/10.1098/rstb.1990.0184
  37. Young R.A., Onstad, C.A., Bosch, D.D, and Anderson, W.P. (1989). "AGNPS: a nonpoint source pollution model for evaluating agricultural watersheds." J. Soil and Water Cons., Vol. 44, No. 2, pp. 168-173

Cited by

  1. Comparative Analysis of Estimation Methods for Basin Averaged Effective Rainfall Using NRCS-CN Method vol.34, pp.2, 2014, https://doi.org/10.12652/Ksce.2014.34.2.0493
  2. Prediction of Water Quality Effect of Watershed Runoff Change in Doam Reservoir vol.33, pp.3, 2013, https://doi.org/10.12652/Ksce.2013.33.3.975
  3. Approach of Land Cover Based Asymptotic Curve Number Regression Equation to Estimate Runoff vol.65, 2016, https://doi.org/10.1002/ird.2047
  4. Numerical Estimations of Nakdong River Flows Through Linking of Watershed and River Flow Models vol.44, pp.7, 2011, https://doi.org/10.3741/JKWRA.2011.44.7.577
  5. Comparison of Natural Flow Estimates for the Han River Basin Using TANK and SWAT Models vol.45, pp.3, 2012, https://doi.org/10.3741/JKWRA.2012.45.3.301
  6. Comparing Calculation Techniques for Effective Rainfalls Using NRCS-CN Method: Focused on Introducing Weighted Average and Slope-based CN vol.34, pp.4, 2014, https://doi.org/10.12652/Ksce.2014.34.4.1171