다양한 강우강도 및 패턴에 따른 WEPP 모형의 유출 ‧ 첨두유출 ‧ 토양유실량 평가

국문 초록 (Abstract)

최근 강우강도 및 패턴이 변화함에 따라 전세계적으로 토양유실이 증가하고 있다. 그 결과, 수생태계 건전성이 악화되고, 농업작물이 피해를 입어 수확량이 감소된다. 그동안 유출 및 토양유실을 예측하거나 비점오염원을 감소시키는 연구가 많이 수행되어왔다. USLE는 수년간 토양유실을 산정하는데 사용되어왔으나, 강우강도나 패턴변화를 적용하기에는 적절하지 못했다. 물리적 기반인 WEPP 모형은 다양한 강우강도 및 패턴변화를 적용하는데 적절하다. 본 연구에서는 WEPP 모형을 이용하여 Huff의 4분위, 다양한 강우간격, 설계강우에 따른 토양유실, 유출, 첨두유출을 산정하였다. 5분간격 강우 데이터와 60분 간격 강우 데이터를 비교한 결과 토양유실은 24%, 유출은 19%, 첨두유출은 16%가 차이나는 것으로 나타났다. 유출 및 토양유실이 5분 간격 강우량에서 실측치와 가장 유사한 것으로 나타나 강우데이터의 간격이 짧을수록 더 정확하게 모의할 수 있는 것으로 나타났다. Huff의 4분위를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량을 산정한 결과 토양유실량, 유출량, 첨두유출량 모두 3분위에서 가장 높게 발생하는 것으로 나타났다. 강원도 홍천지역 빈도별 확률강우를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량의 변화를 모의하였다. 2년 빈도와 300년 빈도에서 강우량은 167% 증가하였다. 유사량과 유출량, 첨두유출량은 각각 906.2%, 249.4%, 183.9% 증가하여 유사량의 증가율이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 보이는 바와 같이 WEPP 모형을 이용하여 향후 기후변화에 따른 유출 및 토양유실의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, changes in rainfall intensity and patterns have been causing increasing soil loss worldwide. As a result, the water ecosystem becomes worse and crops yield are reduced with soil loss and nutrient loss with it. Many studies have been proposed to estimate runoff and soil loss to predict or decrease non-point source pollution. Although the USLE has been used for many years in estimating soil losses, the USLE cannot reflect effects on soil loss of changes in rainfall intensity and patterns. The WEPP, physically based model, is capable of predicting soil loss and runoff using various rainfall intensity. In this study, the WEPP model was simulated for sediment yield, runoff and peak runoff using data of 5, 10, 30, 60 minute term rainfall, Huff's method and design rainfall. In case of rainfall interval of 5 minutes and 60 minutes, the sediment and runoff values decreased by 24% and 19%, respectively. The peak rate runoff values decreased by 16% when rainfall interval changed from 5 minutes to 60 minutes, indicating the peak rate runoff values are affected by rainfall intensity to some degrees. As a result of simulating using Huff's method, all values (sediment yield, runoff, peak runoff) were found to be the greatest at third quartile. According to the analysis under various design rainfall conditions (2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300 years frequency), sediment yield, runoff, and peak runoff of 906.2%, 249.4% and 183.9% were estimated using 2 year to 300 year frequency rainfall data.