Jeju Island is the highest rain-prone area in Korea that possesses affluent water resources, but future climate changes are predicted to further increase vulnerabilities as resultant of increasing of extreme events and creating spatial-temporal imbalance in water resources. Therefore, this study aimed to provide basic information to establish a proper water resources management plan by evaluating the effects of climate change on water resources using climate change scenario. Direct runoff ratio for 15 years (2000~2014) was analyzed to be 11∼32% (average of 23%), and average direct runoff ratio for the next 86 years (2015∼2100) was found as 28%, showing an increase of about 22% compared to the present average direct runoff ratio (23%). To assess the effects of climate change on long-term runoff, monthly runoff variation of future Gangjeong watershed was analyzed by dividing three time periods as follows: Present (2000∼2030), Future 1 (2031∼2070) and Future 2 (2071∼ 2100). The estimated results showed that average monthly runoff increases in the future and the highest runoff is shown by Future 2. Extreme values has been expected to occur more frequently in the future as compared to the present.

This study was carried out to investigate the characteristics of suspended solid concentration in small forest watershed, Hwacheon, Gangwondo. For five rainfall events from July 2013 to August 2013, rainfall, discharge, and suspended solid load has been measured. The results showed that the fist flush effect was observed for suspended solid in each rainfall event, sediment rating curve was obtained with y=3.029x1.573 at rising limb and y=12.902x1.8827 at falling limb, and EMC (event mean concentration) of suspended solid was calculated to 9.4 mg/L. EMC was compared to the values from the watershed that has various land use types and EMC from forest watershed was much lower that from the crop, paddy or low covered forest watershed.

본 연구의 목적은 이중편파 레이더 강우자료와 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM (KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 유출해석을 수행하고, 침수실적자료와의 비교를 통해 레이더 강우자료의 효용성을 검토하는데 있다. 남강댐 유역(2,293 km²)을 대상으로, 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 비슬산 레이더 강우자료를 사용하였다. 분포형 모형은 28개 지점 강우와 레이더 강우를 이용하여 보정되었으며, R² (coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI (volume conservation index)를 이용하여 적용성을 평가하였다. 모형의 보정결과, R², ME, VCI의 평균이 지점강우 를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 1.09, 레이더 강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 0.96의 결과를 보였다. 태풍 산바에 의한 하천범람 침수실적자료의 두 침수지역(신연지구와 문대/신기지구)과 레이더와 지상강우에 의한 유출분석 결과를 비교하였다. 신연지구와 문대/신기지구 두 침수지역에서 레이더강우가 지상강우보다 더 많은 지역강우를 발생시켜 지표유출량을 더 크게 모의하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 수위관측소가 존재하는 문대/신기지구의 경우, 지점강우보다 레이더 강우가 침수지역내 수위관측소의 실제 첨두유량에 가깝게 모의하였으며, 하천수위도 0.72 m 높게 모의하였다.

미계측유역의 유출량 모의는 수문학 분야에서 필수적인 사항이다. 강우-유출 모형을 이용하여 신뢰성 있는 유출량을 모의하기 위한 핵심사항은 강우-유출 모형의 매개변수를 추정하는 것이다. 하지만 현재 우리나라는 불충분한 수문자료로 인해 매개변수 추정에 어려움이 존재한다. 본 연구의 목표는 불확실성 반영을 위한 Bayesian 통계기법 기반의 강우-유출 모형의 매개변수를 지역화 하는 것이다. 그 방법은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 세계적으로 널리 사용되고 있는 Sacramento 강우-유출 모형에 Bayesian Markov Chain Monte Carlo 기법을 연계한 Bayesian Sacramento 강우-유출 모형을 사용하여 계측유역을 대상으로 13개 매개변수를 최적화하고 각 매개변수의 사후분포를 도출하였다. 둘째, 매개변수와 유역특성인자 사이에 회귀특성을 얻기 위해 다중선형회귀분석을 적용하여 유역특성을 고려한 지역화 매개변수를 결정하였다. 다중회귀분석을 통하여 산정된 지역화 매개변수를 계측유역에 전이하여 유출량을 모의 후 통계적 효율기준인 N-S계수, 일치계수 및 상관계수를 사용하여 지역화 매개변수 검증을 수행하였다.

본 연구의 목적은 고해상도 정량적강수추정치(QPE)를 이용하여 도시유출해석을 수행하고 소배수분구별 강우와 유출량의 공간 변동성을 분석하여 적용성을 평가하는 것이다. 대상유역은 강남역을 중심으로 하는 5개 배수분구(서초3, 4, 5, 역삼, 논현)을 선정하였으며, 유역면적은 7.4 km2이다. QPE 생산을 위해 KMA AWS (34소), SKP AWS (156소), 광덕산 레이더 자료를 통해 서울지역의 강우자료를 구축하였으며 크리깅 기법과 조건부합성 방법을 적용하여 4가지 QPE (QPE1: KMA AWS, QPE2: KMA+SKP AWS, QPE3: 광덕산 레이더, QPE4: QPE2+QPE3)를 생산하였다. 시공간 해상도는 10분, 250 m이며, 2013년 7월에 발생한 6개 호우를 대상으로 하였다. 복잡한 실제 관망을 도시유출해석모형에 입력하기 위해 773개 맨홀과 772개 소배수분구, 1,059개 하수관거로 재구성하여 분석을 수행하였다. QPE2와 QPE4는 QPE1에 비해 소배수구역별 면적강우량의 변동폭이 최대 1.9배까지 차이가 나타나 작은 유역에서도 강우공간변동성이 있음을 확인하였다. 또한 소배수구역별 첨두유량 분석결과에서도 강남과 서초 AWS에 비해 QPE2와 QPE4의 변동폭이 최대 6배 큰 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 대상지역과 같이 수km2 이하의 도시유역에서도 강우와 첨두유량의 공간변동성이 발생함을 알 수 있었으며, 정확한 도시유출해석을 위해서는 고해상도 강우자료를 활용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

This study evaluated the effect of water level of water resources on water quality in Ulsan. Two reservoirs, Sayeon Dam and Hoeya Dam, were selected and water quality of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were analyzed from 2012 to 2014. And the characteristics of precipitation were also analyzed for 70 years (1945~2014) because runoff of non-point pollutant was strongly affected by precipitation. As a result, water deterioration of Sayeon Dam and Hoeya Dam were affected in accordance with lowering water level. For example, the concentrations of COD and TN was negatively correlated with the water level when the water level of Sayeon Dam was gradually decreased in 2013. The TN concentration was increased to 1.432 mg/L from 0.875 mg/L while the lowest water level of Sayeon Dam was recorded 45 m in 2014. Additionally the concentration of COD and TN was sensitively increased with 0.213 mg/L/m and 0.058 mg/L/m on account of non-point pollutant runoff. It is indicated that hereafter a control of non-point pollutant runoff is the critical factors to maintain water resources because the contribution of non-point pollutant is expected to increase due to the frequent heavy rain events. Therefore, it is necessary to map out a specific plan for non-point pollutant control based on analyses of runoff characteristics, water pollution sources and reduction plans in water pollutants and to establish a water modelling and database system as a preventive action plan.

본연구는치수구조물의규모를결정하는가장기초가되는분석과정인설계홍수량산정방법중실측홍수량을바탕으로 산정하는 홍수량 빈도해석방법과 설계강우법, 강우-유출해석 후 연최대 첨두홍수량 빈도해석방법을 비교 분석하는데 그 목적이있다. 이를위하여기존의설계홍수량 산정방법인설계강우법과강우량을이용하여유출을모의하고최대유출량을 빈도해석하는 방법을 비교·분석하였다. 대상 유역은 상대적으로 강우량과 유출량 자료의 기록이 오래된 7개 유역(남강댐 유역, 소양강댐 유역, 안동댐 유역, 임하댐 유역, 섬진강댐 유역, 충주댐 유역, 합천댐 유역)을 선정하였다. 실측 유출량 빈도해석자료를참값으로가정하여분석한결과섬진강댐유역, 합천댐유역, 임하댐유역, 안동댐유역에서는본연구에서 제시한강우-유출해석후연최대첨두홍수량빈도해석방법이상대적으로홍수량빈도해석값에가까운결과를나타내었고, 남강댐유역, 소양강댐유역, 충주댐유역에서는기존의설계강우법이실측유출량빈도해석값에더가까운결과를나타냈 다. 이러한결과로볼때지금까지사용되어온설계강우법이최선의방법은아니며상대적으로유역면적이작은지역에서는 금회 연구에서 제안하는 강우-유출해석 후 연최대 첨두홍수량 빈도해석방법이 좋은 결과를 나타냈다고 볼 수 있다.

본 연구에서는 SWAT 모형을 이용해 용담댐 유역을 대상으로 k-fold cross validation 기법을 사용하여 신뢰성 있는 RCP 기반의 미래 유출량을 산정하고 이를 과거 연구와 비교하여 SWAT 모형을 이용한 기후변화 유량 전망 결과의 차이의 요인에 대해 살펴보았다. 그 결과, 총유출량은 baseline 대비 2040s, 2080s 기간에 RCP8.5 시나리오에서는 17.7%, 26.1% 증가, RCP4.5 시나리오의 경우에는 21.9%, 44.6% 증가할 것으로 전망되었다. 이를 선행 연구와 비교해 본 결과 같은 모형을 사용했음에도 불구하고 유량 전망치의 경우 연구결과 간 최저 10.3%에서 최대 53.2% 차이를 보였다. SWAT 모형에는 물리적 기반 모형으로 27개의 많은 매개변수가 존재하고 사용자마다 모형을 구축하는 과정에서 차이가 많이 발생할 수 있다. 향후 이러한 차이요인을 저감하여 표준화된 유량시나리오 생성을 위한 노력이 필요하다.

Estimation of runoff peak is needed to assess water availability, in order to support the multifaceted water uses and functions, hence to underscore the modalities for efficient water utilization. The magnitude of storm rainfall acts as a primary input for basin level runoff computation. The rainfall-runoff linkage plays a pivotal role in water resource system management and feasibility level planning for resource distribution. Considering this importance, a case study has been carried out in the Hancheon basin of Jeju Island where distinctive hydrological characteristics are investigated for continuous storm rainfall and high permeable geological features. The study aims to estimate unit hydrograph parameters, peak runoff and peak time of storm rainfalls based on Clark unit hydrograph method. For analyzing observed runoff, five storm rainfall events were selected randomly from recent years’ rainfall and HEC-hydrologic modeling system (HMS) model was used for rainfall-runoff data processing. The simulation results showed that the peak runoff varies from 164 to 548 m3/sec and peak time (onset) varies from 8 to 27 hours. A comprehensive relationship between Clark unit hydrograph parameters (time of concentration and storage coefficient) has also been derived in this study. The optimized values of the two parameters were verified by the analysis of variance (ANOVA) and runoff comparison performance were analyzed by root mean square error (RMSE) and Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) estimation. After statistical analysis of the Clark parameters significance level was found in 5% and runoff performances were found as 3.97 RMSE and 0.99 NSE, respectively. The calibration and validation results indicated strong coherence of unit hydrograph model responses to the actual situation of historical storm runoff events.

The grid-based water balance of watershed scale was assessed in the mountainous area of Pyosun catchment in Jeju Island after analyzing precipitation, evapotranspiration, and runoff from January 2008 to December 2013. The existing results of direct runoff, evapotranspirtion, and groundwater recharge comparing to precipitation were presented 22.0%, 25.6%, and 52.4%, respectively, in Pyosun catchment. However, this study indicated each component shows 14.5%, 24.2%, and 61.0%, respectively, in the mountainous area of Pyosun catchment. Therefore, groundwater recharge rate in the mountainous area appears higher than 10% comparing to the overall catchment. It would be analyzed that the amount of direct runoff is relatively small. Moreover, this difference could be generated because of the spatial discontinuities in the process of estimating the total amount of precipitation in the mountainous area. Therefore, the grid-based spatial analysis to maximize the spatial continuity would be useful for providing a more reasonable result when the total amount of water resources are evaluated in mountainous areas in the future.

This study is daytime and nighttime runoff image data caused by heavy rain on May 27, 2013 at Oedo Water Treatment Plant of Oedo-Stream, Jeju to compute runoff by applying Surface image velocimeter (SIV) and analyzing correlation according to current. At the same time, current was comparatively analyzed using ADCP observation data and fixed electromagnetic surface current meter (Kalesto) observed at the runoff site. As a result of comparison on resolutions of daytime and nighttime runoff images collected, correlation coefficient corresponding to the range of 0.6~0.7 was 6.8% higher for nighttime runoff image compared to daytime runoff image. On the contrary, correlation coefficient corresponding to the range of 0.9~1.0 was 17% lower. This result implies that nighttime runoff image has lower image quality than daytime runoff image. In the process of computing current using SIV, a rational filtering process for correlation coefficient is needed according to images obtained.

This study analyzed the velocimetry of runoff and measured the flood discharge by applying the SIV (Surface Image Velocimetrer) to the daytime and nighttime flow image data with special reference to Seong-eup Bridge at Cheonmi stream of Jeju during the flow by the severe rainstorm on May 27, 2013. A 1000W lighting apparatus with more than 150 lux was installed in order to collect proper nighttime flow image applied to the SIV. Its value was compared and analyzed with the velocity value of the fixed electromagnetic wave surface velocimetry (Kalesto) at the same point to check the accuracy and applicability of the measured velocity of flow. As a result, determination coefficient R2 values were 0.891 and 0.848 respectively in line with the velocity distribution of the daytime and nighttime image and the flow volume measured with Kalesto was approximately 18.2% larger than the value measured with the SIV.

국내 하천특성은 기후변화에 의한 계절별 기후변동성과 급속한 경제성장으로 인한 급격한 토지피복의 변화에 의하여 영향을 받아왔다. 이와 관련하여, 하천관리는 수자원이용 등 인간의 활동 뿐 아니라 생태계측면에서도 그 중요성이 커지고 있다. 하천관리의 첫 번째 단계인 직접유출과 기저유출을 포함한 하천특성을 이해하는 것은 지속적인 하천환경을 조성하기 위하여 지대한 기여를 할 수 있다. 그러므로 본 연구의 목적은 효율적인 하천관리를 위해 직접유출과 기저유출을 정량화하여 하천에 미치는 기여도를 산정하는 것이다. 이를 위하여 한강수계에 위치한 71개의 유량관측소에 대하여 BFLOW와 WHAT 프로그램을 이용하여 기저유출 분리를 수행하였다. 그 결과 한강수계의 기저유출비는 0.42에서 0.78의 범위를 가지며, 기저유출비가 50%를 넘는 관측소는 전체 관측소의 76%를 차지하였다. 그러나 산출된 기저유출비는 댐, 저수지, 호수로부터의 방류량과 같은 인위적 영향 때문에 과다산정 되었을 가능성이 있다. 본 연구는 추후 국가적 차원에서 하천관리의 효율성과 안전성을 개선하기 위하여 전략적으로 하천 기능을 조절하는데 기여를 할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 VfloTM을 이용하여 북한의 미계측지역에 대한 매개변수 설정 및 일관적인 분포형 강우적용을 통해 실강우 특성을 반영한 침수분석 결과를 도출한다. 연구대상은 임진강 수계로 유역면적의 2/3가 한 지역에 포함이 되며 사실상 미계측지역으로 분류된다. 위 수계의 수문자료가 거의 없어 매개변수 보정 및 검정할 자료가 사실상 없으므로 분석하는 주체에 따라 강우-유출모형 구축에 있어 차이가 발생하므로 홍수량 산정 절차 및 매개변수 결정에 대한 표준화가 필요하다. 분포형 강우는 광덕산 레이더의 Long-ranged Radar(반경 480 ㎞)를 이용하여 회령, 선봉 및 일부 지역을 제외한 북한 수계 전역에 걸쳐 분포형 강우를 본 원에서 생산하고 있으며 분포형 모델을 이용하여 강우사상별 북한 지역의 침수현황을 도출하는 프로세스를 구축하였다. 또한, 기연구된 북한의 확률강우량도를 토대로 각 빈도별 침수현황을 도출하였으며 북한 내 발생하는 홍수에 대해 개략적인 침수현황 제시가 가능하다. 위 연구를 토대로 통일 대비 북한의 홍수 재난 현황 및 이에 대한 대처 자료로써 효용이 있을 것으로 판단이 되며 지속적인 모니터링을 통해 북한 재난 DB를 구축해 나갈 것이다.

강우-유출 모형을 이용하여 직접유출량을 산정할 경우, 유역의 유효우량을 산정하기 위하여 NRCS-CN 방법을 주로 사용한다. 유출곡선지수(CN)을 이용하여 유역의 유효우량을 산정하는 대표적인 방법은 유역의 평균 CN값을 산정하고 유효우량을 산정하는 방법으로 가중평균 CN 방법이라 한다. 하지만, 이 방법은 유효우량을 과다 또는 과소 산정하게 된다. 본 연구에서는 NRCS-CN 방법을 통하여 우리나라 유역 특성에 적절한 유효우량 산정방법을 제시하기 위하여 유역의 경사효과를 고려한 CN값을 적용하여 유효우량을 산정하였으며, 유역의 유효우량을 산정하기 위한 2가지의 가중평균방법(가중평균 CN 방법, 가중평균 유효우량 방법)을 적용하였다. 강우-유출의 관측사상에 대한 자료를 이용하여 관측 직접유출량을 추정하고, 통계학적 오차분석 및 Skill Score 분석을 통하여 여러 가지 수문조건 및 지형특성에 대한 유출곡선지수 및 유효우량을 비교·분석하였다. 본 연구 결과, 경사도를 고려하여 CN값을 보정할 경우 유효우량이 전반적으로 크게 산정되었으며, 가중평균 유효우량 방법은 가중평균 CN 방법보다 유역의 유효우량을 전반적으로 크게 산정하는 것을 확인하였다. 통계학적 오차 분석을 수행한 결과, 전체적으로 수문조건 및 지형특성을 고려하였을 경우 경사도로 보정한 CN값을 적용한 가중평균 유효우량 산정방법이 관측 직접유출량과 높은 정확성을 가지는 것으로 나타났다. 또한, Skill Score 분석에 의하면, 유역경사로 보정한 CN값을 이용한 가중평균 유효우량 방법이 기존의 방법(가중평균 CN 방법)에 비해 상대적으로 관측값에 가까운 값을 제공하는 것으로 나타났다.

우리나라는 기후변화로 인해 강우의 변동성이 커지며 강우관측시스템이 지역적으로 불균형하고 시험유역을 제외한 대부분의 저수지 상류 유역이 미계측유역인 관계로 강우량, 유출량, 증발량 및 신뢰성 있는 관측 유입량이 절대적으로 부족하다. 이로 인해 유역의 특성을 반영한 강우-유출 관계를 유도하는데 문제점이 초래되고 있으며, 댐 및 저수지의 계획 및 설계 운영에 필요한 유입량 예측이 어려운 실정이다. 본 연구는 미계측유역 유입량의 정량적ㆍ정성적 분석방안을 수립하기 위해서 기존에 개발된 모형 IHACRES 모형, Sacramento 모형 및 Tank 모형을 이용하여 저수지의 유입량을 산정하고 각 모형의 매개변수를 지역화 하고자 한다. 지역화를 위해서 대상유역의 지형특성인자인 유역면적, 유로연장, 유역평균표고, 유역평균경사 및 단일형상계수와 회귀 분석하여 지역화시키고, 지역화를 통하여 산정된 매개변수를 각 모형에 적용하여 대상유역의 유입량을 재산정하여 처음에 산정한 유입량 값과 비교하여 각 모형의 지역화 가능성을 비교하였다.

본 연구에서는 지표수문모형(Land Surface Models)의 하나인 CoLM(Common Land Model)의 국내 적용을 위해 낙동강 유역에 대한 해상도별 2009년 하천 일유량 모의결과의 예측도를 평가하였다. 우리나라는 지역이 좁으나 지형의 변화가 많으므로, 적정한 예측결과를 제공하기 위하여 지표수문모형의 해상도를 높일 필요가 있으나, 가용한 국내 고해상도 자료가 제한적이며 지표수문모형에 대한 해상도별 국내 적용성 평가에 대한 연구는 많지 않은 형편이다. 따라서 낙동강유역에 대한 CoLM 계산망 구축에 필요한 지표경계조건자료(Surface Boundary Conditions)와 기상관측자료를 4개 해상도(4, 8, 15, 30km)별로 구축하였다. 이를 위하여, 다양한 저장형식, 지도투영법, 해상도 등을 갖는 방대한 양의 지점 및 격자형태 원자료의 처리를 보다 효율적으로 수행하기 위하여 GIS를 기반으로 프로그래밍화한 공간정보처리기술을 구축하였다. CoLM은 최신의 토양-식생-대기순환 모형중의 하나로서 기존의 CoLM에 횡방향 지표수-지하수 연계 흐름모의 모듈이 추가된 최신의 지표수문모형으로, 수문 및 에너지 순환 모의예측성이 높고 격자의 크기에 따른 해상도별 하천 일유량 예측모의가 가능하므로, CoLM에 의한 낙동강 본류 6개 지점에서의 4개 해상도별 하천 일유량 예측모의결과를 비교평가하였다. 향후 대상 유역에서의 장기유출모의 또는 미래 기후변화 시나라오에 대한 예측을 위한 적정해상도의 결정은 본 연구의 결과를 바탕으로 계산시간 및 입력자료 등의 관리를 종합적으로 고려하여 결정할 수 있을 것으로 기대한다.

기후변화는 기온과 강수량의 변화를 초래하여 수자원의 시공간적 변화를 야기한다. 이러한 변화는 홍수 및 가뭄 등 수재해 발생에 영향을 미치게 되므로, 이러한 영향을 평가하기 위한 가장 기초적인 방법은 장기 관측자료를 이용하여 경향성을 분석하는 것이다. 다만, 관측된 수문자료의 경우 국가 혹은 해당 관측소 지점마다 관측기간, 관측방법 등이 상이하여 자료의 일관성을 유지하기 힘들며 신뢰성이 낮은 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 아시아 지역의 과거 관측자료 및 수문모형을 통해 생산된 수문자료를 이용하여 과거 기후 및 수문자료의 경향성을 분석하였다. 본 연구를 위해 관측자료는 APHRODITE 기온과 강수량 자료를 이용하였으며, 수문모형은 VIC 모형을 이용하였다. 평가를 위해 대상지역을 쾨펜의 기후대로 구분하여 평가를 수행하였으며, 경향성 분석은 선형회귀식을 이용한 방법과 Mann-Kendall test를 이용하였다. 평가 결과, 아시아 전역의 연유출량이 감소하는 것으로 나타났으며, 기후대 분석 결과 Af, Am, Bs, Bs, Cs, Cw, Dw, Df에서 감소 경향, Cf, ET 증가 경향, Aw, Ds는 경향이 없는 것으로 나타났다. 그 중 연평균 유출량이 가장 높은 Af, Am 기후대의 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났으나 Aw지역은 감소율이 적었다. 특징적인 것은 1∼2년에 한번씩 강수량이 많고 적은 해가 반복적으로 나타났다. 건조지역인 B기후대도 감소하는 경향이 나타났으며, 그 중 Bs 지역이 크게 감소하는 것으로 나타났다. C기후대에서도 여름철이 건조한 Cs지역과 겨울철이 건조한 Cw지역은 감소하는 것으로 나타났으나, 건조한 기간이 없는 Cf 지역은 증가하였다. D 기후대(Ds, Dw, Df)는 다소 감소하는 경향이 나타나며, 그중 Ds 지역은 경년 변화가 점점 크게 나타나는 경향이 나타났다. 이러한 연평균 유출량의 감소는 향후 아시아 지역의 가뭄 및 물부족에 더욱 취약해질 것으로 판단된다.

최근 지구온난화와 기후변화로 인하여 강우 패턴이 변하고 그로인해 국지성 호우로 인한 홍수 피해가 늘고 있다. 특히, 본 연구대상지역인 도암댐 유역 같은 경우, 독특한 지질 구조와 토지 이용으로 인하여 다량의 탁수유발물질이 발생하여 비점오염원 관리지역으로 지정되었다. 즉, 다른 지역에 비하여 강우시 침식에 따른 자연적인 토양 유실이 활발하게 일어나는 곳으로 유역의 토양, 지형 및 피복조건 등의 특성이 유실에 적합한 조건으로 형성되어 왔다. 댐 상류유역에 위치한 고랭지밭 등에서 우기시 다량의 토사가 유입되고 있는 지역으로 강우시 탁도가 급속히 증가하고 호수내 탁도를 급격히 증가시키고 수력발전을 위해 강릉남대천으로 방류되는 물로 인해 하류하천의 수질 악화로 이어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 기후변화에 따른 댐 유역의 유출 및 수질 변화를 예측하기 위하여 IPCC에서 제공하는 A1B 시나리오의 4개의 RCM 기후변수(강우, 최고온도, 최저온도, 습도)를 다중인공신경망(Multisite Artificial Neural Network Downscaling Model) 기법을 통하여 지역별 상세수문시나리오를 생산하였다. SWAT 모형을 이용하여 6년(2002~2004, 2006~2008) 동안의 일변 유출량 및 월별 수질(SS, T-N, T-P) 자료를 이용하여 모형의 보정 및 검증을 실시한 후, 예측된 기상 시나리오에 대해 2100년까지의 미래 수문학적 거동 변화 및 하천수질 변화를 전망하였다. 또한, 토지이용변화에 대한 5가지 시나리오 Partial Change of Forest to Urban(PCFU), Partial Change of Forest to Bare field(PCFB), Partial Change of Forest to Grassland(PCFG), Partial Change of Forest to Upland Crop(PCFUp), and Partial Change of Forest to Agriculture(PCFA)를 산정하여 기후변화와 토지이용변화를 고려한 유출 및 수질변화를 예측하였다.

본 연구에서는 장기간 지표유출량을 산출할 수 있는 SMI 기법(Soil moisture index model)의 적용성이 탐색된다. 장기간의 직접유출량을 산출하는 문제는 강우유출수 관리, 비점오염원 관리, 유역환경관리 등에서 매우 중요한 사안이다. 현재 장기간 강우유출수 모의를 위하여 우리나라에서 가장 널리 이용되는 방법은 유출계수법과 NRCS-CN방법이다. 하지만 유출계수법은 강수의 차단 및 유수의 저류효과를 고려할 수 없을 뿐 아니라 토양특성을 고려될 수 없다는 문제가 있으며 NRCS-CN방법은 선행강수량과 토지이용상태 및 토양특성을 고려될 수 있는 진보된 방법이나 기본적으로 강우사상별로 적용되도록 개발되었기 때문에 유역의 토양의 연속적인 토양함수조건을 고려하지 못하는 문제가 있다. SMI 기법은 이러한 연속적인 토양함수조건을 고려하여 장기간의 연속적인 강우유출량을 모의하기 위하여 개발되었다. 장기간 관측 자료가 있는 우리나라 6개 댐 상류 유역을 대상으로 SMI 기법의 매개변수를 추정할 수 있었으며, NRCS-CN 방법을 이용한 장기간 지표유출량 산정 결과와 비교하였을 때, SMI 기법의 지표유출량이 NRCS-CN 방법보다 현실성 있는 결과로 산출되었으며 강수량에 조금 더 민감함을 확인 할 수 있었다.