수생태계 건강성 자료를 이용한 InVEST habitat quality 모델 적용성 평가

이지완,우소영,김용원,박종윤,김성준,Lee, Jiwan,Woo, Soyoung,Kim, Yongwon,Park, Jongyoon,Kim, Seongjoon 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.9

Ecosystem biodiversity is rapidly being lost due to changes in habitat, fragmentation of habitat, climate change, and land use changes by human activities. Recently, attempts have been made to approach the watershed management level to secure the health of the watershed, but studies on how to approach biodiversity and habitat management are still in lack. The purpose of this study is to evaluate the habitat quality of Geum river basin using Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) habitat quality model. The results of habitat quality was verified to eco-natural map and ecological watershed health evaluation results. The habitat quality of watershed was evaluated from 0 to 0.86 and the results showed that habitat quality was higher in upstream than downstream. Compared the habitat quality value in each eco-natural grade, the average habitat quality of 1st, 2nd and 3rd grades were 0.80, 0.76 and 0.71 respectively. The results of the correlation analysis with ecological watershed health data, the coefficient of determination (R²) was 0.58, and the person coefficient was 0.76. The results of this study may be used as foundation data to support habitat protection and implementation of long-term biodiversity-related policies.

SESSION 16 . Computer Controlled System ( CCS ) ; Development of a Four - Wheel Steering Controller

이지완,한민홍 ( Ji Wan Lee,Min Hong Han ) 대한산업공학회 1994 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.1994 No.-

폭염과 하천 수질의 공간적 평가

이지완,김세훈,한대영,신형진,임혁진,김성준,Lee, Jiwan,Kim, Sehoon,Han, Daeyoung,Shin, Hyungjin,Lim, Hyeokjin,Kim, Seongjoon 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.9

본 연구는 폭염과 하천수질과의 상관성을 평가하기 위한 것이다. 기상청 91개의 기상관측소의 일 최고기온 과 환경부 수질관측망 918개에 대한 13개의 하천수질인자(DO, BOD, COD, TOC, TN, DTN, NH4-N, NO2-N, NO3-N, TP, DTP, PO4-P, Chl-a)를 대상으로 분석하였다. 최고기온과 수질인자에 대한 상관성 분석을 수행하였으며, DO, Chl-a, T-N의 상관계수(R²)가 0.782, 0.609, 0.691로 가장 높은 상관성을 나타내었다. 폭염과 수질인자 간의 공간적 영향 분석을 위해, 일 최고기온을 이용하여 폭염강도(heat wave intensity, HWI)와 폭염지속시간(heat wave duration, HWD)를 산정하였다. 공간적 영향 평가는 핫스팟 분석과 공간통계분석을 실시하였다. 핫스팟 분석결과 폭염지수(HWD, HWI)는 낙동강 하류유역에 대해 높은 공간상관성을 나타내었으며 수질인자 중 Chl-a, TN이 동일한 결과를 나타내었다. 폭염에 따른 수질 영향 지역 공간 통계분석 결과 공간적인 변동성이 가장 뚜렷하게 나타나는 수질인자는 DO인 것으로 분석되었다.

유역모델을 이용한 농업용수 신속회귀수량 산정 연구

이지완,정충길,김다예,맹승진,정현식,조영식,김성준,Lee, Jiwan,Jung, Chunggil,Kim, Daye,Maeng, Seungjin,Jeong, Hyunsik,Jo, Youngsik,Kim, Seongjoon 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.5

In this study, we tried to present a method for calculating the amount of regression using a watershed modeling method that can simulate the hydrological mechanism of water balance analysis and agricultural water based on watershed unit. Using the soil water assessment tool (SWAT), a watershed water balance analysis was conducted considering the simulation of paddy fields for the Manbongcheon Standard Basin (97.34 km²), which is a representative agricultural area of the Yeongsan river basin. Before evaluating return flow, the SWAT was calibrated and validated using the daily streamflow observation data at Naju streamflow gauge station (NJ). The coefficient of determination (R²), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root-Mean-Square Error (RMSE) of NJ were 0.73, 0.70, 0.64 mm/day. Based on the calibration results for three years (2015-2017), the quick return flow and the return rate compared to the water supply amount for the irrigation period (April 1 to September 30) were calculated, and the average return flow rate was 53.4%. The proposed method of this study may be used as foundation data to optimal agricultural water supply plan for rational watershed management.

Terra MODIS NDVI를 활용한 3월말 논지역 건조상태에 따른 가뭄표현 가능성 연구

이지완,이용관,김성준,LEE, Ji-Wan,LEE, Yong-Gwan,KIM, Seong-Joon 한국지리정보학회 2017 한국지리정보학회지 Vol.20 No.3

본 논문의 목적은 Terra MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 이용하여 3월 하순 논 지역의 건조상태를 평가함으로써 식생지수의 가뭄표현 가능성을 확인하는데 있다. 2000년부터 2015년까지의 평균 NDVI와 해당연도 NDVI를 활용한 DCI(Dry Condition Index)를 개발하여 논지역의 건조상태를 분석하였다. 전국을 대상으로 3월 16일부터 5월 25일까지의 16일 간격 DCI를 산정하여 시공간적 건조도를 평가하였으며, 특히 4월 7일(3/23-4/7) DCI는 가뭄년에 대하여 논 지역이 건조함을 잘 나타냄을 확인하였다. 4월 7일의 건조상태 DCI 값은 0.04-0.08 으로 나타났고, 정상상태는 -0.04~0.01이었다. 본 연구에서 개발한 DCI는 초봄의 논 건조 상태를 평가에 대한 지표로서의 활용이 가능할 것으로 판단된다. The purpose of this study is to diagnose the possibility of future drought expression by late March dryness in rice paddy areas using Terra MODIS NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). We tested the degree of dryness by comparing the 2000-2015 average NDVI with yearly NDVI, which we name DCI (Dry Condition Index). The 16-day interval DCIs from March 6 to May 25 were evaluated with spatio-temporal expression of South Korea. In particular, we find that the DCI for April 7 (March 23 to April 7) offered reasonable prediction of paddy dryness during drought years. The April 7 DCI value for dry conditions ranged from 0.04 to 0.08 while the DCI for normal conditions ranged from -0.04 to 0.01. The DCI can be one of the indicators used to evaluate the dryness of rice paddy areas at the beginning of the spring season.

SWAT을 이용한 미래기후변화에 따른 금강유역의 지하수위 거동 평가

이지완,정충길,김다래,김성준,Lee, Ji Wan,Jung, Chung Gil,Kim, Da Rae,Kim, Seong Joon 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.3

본 연구에서는 금강유역($9,645.5km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 기후 변화 시나리오에 따른 미래 기간(2020s: 2010~2039, 2050s: 2040~2069, 2080s: 2070~2099 )의 지하수위 변화를 평가하였다. 이를 위해 SWAT 모형의 검 보정은 11년(2005~2015)동안의 유역내 2개 댐지점(대청댐, 용담댐)의 일별 유입량 및 저수량, 5개 관정지점(JSJS, OCCS, BEMR, CASS, BYBY)의 일단위 지하수위 관측자료, 3년 5개월(2012년 8월~2015년 12월) 동안의 3개 보지점(세종보, 공주보, 백제보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 2개 댐의 유입량 및 저수량 검보정 결과, Nash-Sutcliffe 모델효율(NSE)은 각각 0.57~0.67, 0.87~0.94, 결정계수($R^2$)는 각각 0.69~0.73, 0.63~0.73의 범위를 보였으며, 3개 보의 유입량 및 저수량의 NSE는 각각 0.68~0.70, 0.94~0.99, $R^2$는 각각 0.83~0.86, 0.48~0.61로 검보정 되었다. 5개 지점의 지하수위에 대한 $R^2$는 0.53~0.61이었다. 유역 전체의 미래 기온은 기준년도(1976~2005) 대비 2080s RCP 8.5 시나리오에서 최고 $4.3^{\circ}C$ 상승하고 강수량은 6.9% 증가하였으며, 미래 지하수위는 5개 지하수위 관측지점 중 금강 상류 3개 지점(JSJS, OCCS, BEMR)에서 각각 -13.0 cm, -5.0 cm, -9.0 cm 감소하였고, 금강 하류 2개 지점(CASS, BYBY)에서는 각각 +3.0 cm, +1.0 증가하였다. 미래 지하수위는 유역 내 강수량의 계절별 공간적 편차에 따른 지하수 충전량의 차이에 기인한 것으로 판단된다. The purpose of this study is to evaluate the groundwater level behavior of Geum river basin ($9,645.5km^2$) under future climate change scenario projection periods (2020s: 2010~2039, 2050s: 2040~2069, 2080s: 2070~2099) using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Before future evaluation, the SWAT was calibrated and validated using 11 years (2005~2015) daily multi-purpose dam inflow at 2 locations (DCD, YDD), ground water level data at 5 locations (JSJS, OCCS, BEMR, CASS, BYBY), and three years (2012~2015) daily multi-function weir inflow at 3 locations (SJW, GJW, BJW). For the two dam inflow and dam storage, the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) was 0.57~0.67 and 0.87~0.94, and the coefficient of determination ($R^2$) was 0.69~0.73 and 0.63~0.73 respectively. For the three weir inflow and storage, the NSE was 0.68~0.70 and 0.94~0.99, and the $R^2$ was 0.83~0.86 and 0.48~0.61 respectively. The average $R^2$ for groundwater level was from 0.53 to 0.61. Under the future temperature increase of $4.3^{\circ}C$ and precipitation increase of 6.9% in 2080s (2070~2099) based on the historical periods (1976~2005) from HadGEM3-RA RCP 8.5 scenario, the future groundwater level shows decrease of -13.0 cm, -5.0 cm, -9.0 cm at 3 upstream locations (JSJS, OCCS, BEMR) and increase of +3.0 cm, +1.0 cm at 2 downstream locations (CASS, BYBY) respectively. The future groundwater level was directly affected by the groundwater recharge by the future seasonal spatial variation of rainfall in the watershed.

하안림 조성에 따른 중소하천의 수리특성 변화 및 하상변동 모의

이지완 ( Jiwan Lee ),정혁 ( Hyuk Jung ),정인균 ( Inkyun Jung ),정충길 ( Chunggil Jung ),이미선 ( Miseon Lee ),김해도 ( Haedo Kim ),이광야 ( Kwangya Lee ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

본 연구에서는 여러 가지 홍수형태를 이용하여 하천에 하안림 적용 시 하상의 침식과 퇴적의 형태를 파악하고자 하였다. 본 연구의 대상지역은 안성천 수계의 진위천과 오산천으로 Rosgen(1994)의 하천분류체계 중 1단계분류와 2단계분류를 적용하였다. 하천분류체계에 의해 선정한 4지점의 연구대상지역에 대하여 CCHE2D(Center for Computational Hydroscience and Engineering)모형을 이용한 하상변동 수치모의를 수행하였다. 하상변동 수치모의 결과를 토대로 하상변동결과 중 유속이 2 m/s 인 지점을 대상으로 하상변동을 방지를 위한 하안림 적용 시나리오를 CCHE2D 모형 내조도계수를 이용하여 작성하고 모의 하였다. 하안림 적용 전 홍수 7회 모의 시 진위천의 유속 분포는 0∼0.9 m/s 이었으나 적용 후 0∼1.9 m/s 로 1.0 m/s 가량 유속이 증가하는 것으로 나타났다. 유속이 증가함에 따라 하상의 침식은 1.36 m 증가하는 것으로 모의되었다. 통삼천의 경우 7회 모의 시 식재 전ㆍ후 유속분포가 0∼1.91 m/s 에서 0∼1.74m/s 으로 0.17 m/s 가량 유속이 감소하는 것으로 나타났다. 공세천과 수원천의 경우 적용 후 유속이 각각 0.09 m/s, 0.01 m/s 감소하는 것으로 나타났다. 하안림은 곡류부인 진위천과 통삼천에 적용하였을 때 하상의 변화가 크게 나타났으며 특히 통삼천의 경우 하상퇴적 경감효과가 있었다. 본 연구에서는 국내 하천에 적용하여 분류한 하천 유형별로 2차원 수리해석 모형을 통해 하천의 흐름특성과 하상변동을 분석하였다. 본 연구의 연구결과를 통해 하천분류체계를 이용하여 분류된 하천을 2차원 수리모형을 통한 하안림 조성 시 하상변동을 분석하여 하천복원 및 조성사업에 따른 하천 내 하안림 조성을 계획할 경우 실무적으로 널리 활용 될 것으로 기대된다.

논문 쓰는게 왜 이렇게 어려울까요?

이지완(Lee, Jiwan) 대한토목학회 2022 대한토목학회지 Vol.70 No.3

안성천 중소하천의 하천분류 및 2차원 수리특성, 하상변동 모의

이지완 ( Ji Wan Lee ),이미선 ( Mi Seon Lee ),정인균 ( In Kyun Jung ),박근애 ( Geun Ae Park ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 한국지리정보학회 2011 한국지리정보학회지 Vol.14 No.4

본 연구에서는 안성천 유역의 중소하천에 Rosgen(1994)의 하천분류체계를 적용하여 하천을 분류하고, 분류된 하천 유형별로 2차원 수리해석 모형을 이용하여 수리특성 및 하상변동을 모의하였다. 하천분류체계를 안성천 유역의 진위천과 오산천에 적용한 결과 크게 C 유형과 E 유형으로 분류되었다. 분류된 유형의 2차원 수리모형 적용에 따른 수리특성 및 하상변동 분석을 위해 C 유형의 구간 중 진위천과 통삼천의 만곡구간, 공세천, E 유형중 수원천을 연구대상지역으로 선정하였다. 하천분류체계에 의해 선정한 연구대상지역에 대하여 CCHE2D 모형을 이용한 빈도별 홍수량에 따른 하상변동 수치모의를 수행하였다. 모형의 경계입력자료는 WMS HEC-1의 유출량 결과 자료를 이용하여 50, 80, 100년 빈도별 홍수량에 대하여 모의하였다. 모의 결과 비교적 하폭/수심비가 큰 C 유형의 경우 하천의 물리적 특성의 변화에 따른 하상변동의 침식 및 퇴적의 경향이 잘 나타난 것으로 분석 되었고, C 유형에 비해 작은 E 유형의 경우 변화에 따른 하상변동의 경향을 파악 할 수 없었다. 본 연구의 결과는 하천의 물리적 변화에 따른 흐름 및 하상변동을 예측하는 방법에 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. This study tries to find a streambed scouring and sedimentation characteristics through the Rosgen(1994)`s stream classification system while experiencing several flood events. The Jinwee and Osan streams, the tributaries of Anseongcheon were selected. The streams showed type C or type E. By the classification results, two Type C tributaries one Type C stream and one Type E tributary were selected. For the four selected stream reaches, the analysis of streambed change was implemented by using numerical model CCHE2D (Center for Computational Hydroscience and Engineering). To prepare the inlet boundary conditions of each stream, the WMS (Watershed Modeling System) HEC-1 was used and the streamflows of 50, 80, and 100-year return period were generated and the outlet boundary was set to an open boundary condition. The simulation results showed that when the flood pulse periodically the streambed changes also appears regularly. The results can be used to acquire the basic data for stream restoration.

SWAT 기반의 5대강 유역 건전성 평가

이지완 ( Jiwan Lee ),김용원 ( Yongwon Kim ),김세훈 ( Sehoon Kim ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

최근 기상이변으로 초래된 집중호우로 발생한 홍수피해가 대폭 증가하였으며, 가뭄도 이에 못지않게 증가였다. 기후 변화는 유역이 제공하는 수자원 함양능력, 청정지하수 제공능력, 하천생태적 유지능력, 식생피복을 통한 토사유출 방지능력 등에 악영향을 미쳐 유역 건전성과 회복능력을 약화시키고 결과적으로 유역관리 패러다임을 변화시킬 것으로 전망 되고 있다. 기존의 수자원관리를 위한 유역평가는 원활한 물공급, 수질개선, 생태계 보전 등 단편적인 접근방식으로 분석되어 왔으며, 유역생태계를 통해 연결되는 자연자원과 수자원간의 상호작용에 대한 고려는 부재하였다. 이에 본 연구에서는 5대강을 대상으로 각 유역이 가지는 자연적인 건전성을 평가하고 관리하기 위해 유역환경, 수문/수질, 서식지/수생태 등 다양한 평가지표를 이용하여 유역건전성 평가지수를 산정하였다. 또한 수량 및 수질의 상호작용을 고려하고, 장기간의 변화분석을 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 수문/수질모델링 결과를 활용하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문/수질 검보정을 위해 유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능 보의 실측방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 실측 지하수위, 토양수분 자료와 유역간의 도수를 고려하여 모형의 보정(2005-2009) 및 검증(2010-2017)을 실시하였다.