단장천 유역에서 SWAT-CUP을 이용한 SWAT모형 검‧보정 (SWAT model calibration/validation using SWAT-CUP in Danjang-stream watershed)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 22권 / 9호 / 235 ~ 246페이지
· 저자명 : 이창훈, 이남주, 김종태

초록

본 연구에서는 SWAT-CUP을 이용하여 밀양댐 상류에 위치한 단장천 유역을 대상으로 목적함수에 따른 매개변수의 보정과 검정을 실시하고 그 적용성을 평가하였다. 단장천 유역은 낙동강 권역 중 하나의 표준유역으로써 유역 면적은 61.9 이며, 토지 이용은 산림 92.7 %, 농경지가 4.59 %를 차지한다. SWAT 모형의 구동을 위한 수치표고모델, 하천망도, 토지이용도, 토양도는 ArcGIS 10.5를 이용하여 구축하였다. 선정한 23개 매개변수를 SWAT-CUP의 SPE 알고리즘을 이용하여 목적함수를 1개씩 순차적으로 변경하여 1000회 반복 수행하였다. 연구결과, 유출량의 관점에서 보면 목적함수 PBIAS를 적용한 경우 가장 실측유출량과 동일한 결과를 보였으며, P-factor와 R-factor의 결과에서 보면 P-factor 0.88, R-factor 0.56으로 모두 같은 결과값을 보였다. 8개의 목적함수를 적용한 시나리오 중에서 최상의 매개변수 보정결과로써 목적함수 bR2은 P-factor는 0.88, R-factor는 0.56, R2는 0.66, NS는 0.66, PBIAS는 3.0으로 모의 결과가 가장 우수한 수준으로 나타났다. 그러나 같은 조건에서 SWAT-CUP을 이용한 자동보정을 수행하였을 때 8개의 목적함수를 적용하며, 유사한 범위의 매개변수 보정 결과를 나타내기도 했지만 전혀 다른 보정 결과를 나타내기도 하였다. 이러한 결과는 목적함수를 통해 정의되는 SWAT 모형의 불확실성을 나타내며, 향후 이에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

영어초록

In this study, the Soil and Water Assessment Tool Calibration and Uncertainty Programs (SWAT-CUP) were used to calibrate and validate the parameters according to the objective function for the Danjang-stream watershed located upstream of Miryang Dam, and the applicability was evaluated. The Danjang-stream watershed is one of the standard watersheds in the Nakdong River region. The area of the Danjang-stream watershed is a total of 61.9 square kilometers, and land use of the watershed accounts for 92.7% of forests and 4.59 % of agricultural land. Digital elevation models (DEMs), river network maps, land use maps, and soil maps for SWAT model operations were developed using ArcGIS (version 10.5). The 23 parameters selected were repeated a thousand times by sequentially changing the objective function one by one using the SWAT-CUP Parameter Estimator (SPE) Algorithm. As a result, in terms of runoff, when the objective function percent biases (PBIAS) were applied, the results were similar to those of the measured runoff. The results of the P-factor and R-factor showed the same results, with a P-factor of 0.88 and an R-factor of 0.56. As the best parameter correction result among the possible scenarios, in which the eight objective functions were applied, the objective function bR2 had a P-factor of 0.88, an R-factor of 0.56, an R2 of 0.66, Nash-Sutcliffe Efficiency(NS) of 0.66, and PBIAS of 3.0, showing the best simulation results. On the other hand, eight objective functions were applied when automatic correction using SWAT-CUP was performed under the same conditions. The parameter correction resulted in a similar range but with completely different correction results. These results indicate the uncertainty of the SWAT model defined through the objective function, but further research is needed.

참고자료

· 없음