장기유출해석을 위한 SWAT 모형 적용에 관한 연구

Abstract

수도권 지역의 신도시 개발에 따른 유역의 도시화와 인구 증가는 유역의 피복상태를 변화시키고, 생태계에 영향을 미치는 수문학적 과정과 하천수질의 변화를 초래하게 된다. 지표면의 침투, 침루 및 토양함수량을 변화시키고, 차단저류량과 요지저류량(depression storage) 등을 변화시킴으로서 유출량과 수질을 변화시키게 되는 것이다. 이와 같은 수문학적과정을 평가하기 위해서는 수문모형을 사용하는데 본 연구에서는 미국 농림부에서 개발한 SWAT모형을 이용하였다. SWAT모형은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 인위적, 자연적인 물순환 구조변화와 지표수-지하수 연계 해석 등을 개선하여, 강우·증발산·토양수분·지표수·지하수의 시공간적 분포를 정량적으로 산정하는 장기유출 해석 모형이다. 또한, 본 모형의 적용을 위하여 GIS를 이용한 공간정보를 처리하여 수문모형의 매개변수를 결정하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 본 연구에서는 ArcView GIS를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 대상유역은 판교유역으로서 신도시 개발이 한창 진행되고 있는 지역으로서, 개발 과정에 따라 수문특성, 유출특성, 수질변화 특성 등이 계속하여 변화되고 있으며, 개발이 완전히 종료된 이후의 특성을 예측할 필요가 있는 유역이다. 본 연구에서는 SWAT를 이용하여 판교 신도시 개발에 따른 장기유출량을 예측하였고 모델의 매개변수를 최적화하였으며, 그 결과 본 모델이 장기유출량해석 및 판교유역의 수문변화를 평가하는데 유용하게 적용될 수 있는 지 여부를 판단하도록 할 예정이다.; As the river basins are urbanized with growing population due to development of new towns in the capital areas, the surface conditions of the river basins changes, affecting the hydrological process and river water quality only to influence the ecology. In other words, the ground surfaces are infiltrated and percolated by water, while soil moisture, blocking and depression storages are varied to change outflow and water quality. In order to assess such hydrological process, this study used the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model developed by the US Department of Agriculture. The SWAT model is a long-term runoff analysis model which interprets change of the natural water cycle structure and interlinkage between surface and ground waters to quantitatively calculate the temporal and spatial distributions of raindrops, evaporation, soil moisture, surface water and ground water. In order to apply this model, the spatial information based on the GIS is processed to determine the parameters of the hydrological model. This study used the ArcView GIS for construction of the input database. The subject region or Pangyo basin is being developed vigorously now, and in this process, hydrological characteristics, outflow characteristics and water quality are changing continuously. So, it is necessary to predict the conditions of runoff after completion of the development. This study used the SWAT to predict the long-term runoff in Pangyo new town by optimizing the parameters of the model, and thereby, determine whether this model could be useful to analyze the long-term runoff and assess the hydrological changes effectively in Pangyo new town.