1. Title & Journal
Title: Large area hydrologic modeling and assessment part I: Model development
Journal: Journal of the American Water Resources Association (1998) 34, 73-89
Authors: Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., Williams, J.R.
2. Author's Background
Jeffrey G. Arnold
Supervisory Agricultural Engineer, Grassland Soil and Water Research Laboratory, United States Department of Agriculture (USDA)-Agricultural Research Service (ARS)
Ph. D. Purdue University (1992)
Interests:
- Development of river basin scale hydrologic and water quality models (SWAT - Soil and Water Assessment Tool)
- Determination of effects of spatial variability on hydrologic response
- Development of automated techniques for base flow separation and recession analysis
- Development of GIS interfaces for basin scale models to automate model inputs and spatially display model outputs
3. Summary
본 논문은 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)의 개발에 참여한 연구자들이 모델 개발과 구동, 가정과 한계에 대해 논의하고 모델의 구성을 설명하고자 하는 내용이다.
상대적으로 유역 면적이 넓은 지역에서의 수자원 개발과 관리는 기본적인 수리학적 과정에 대한 이해와 하천 유역 scale 수준에서의 예측 능력을 필요로 한다. 특히 기후 변화, 건조 지역에 대한 용수 공급 및 관리, 대규모 홍수 예방, 토지 이용도에 의한 영향 등의 여러 현재적-현실적 요인들은 대규모 유역에 대한 수리 모델의 개발에 대한 필요성을 증가시켜오소 있다.
이러한 요구에 부응하여 SWAT은 daily-time step으로 구동될 수 있는 conceptual model로서, 상대적으로 큰 유역의 치수, 퇴적물 관리, 농약 등 화학물질 사용량에 의한 영향 등을 예측하기 위해 개발되었다. 따라서 SWAT은 큰 유역으로부터 상대적으로 쉽고 즉각적으로 얻을 수 있는 일반적인 input data를 이용하며, 적절한 시간에 넓은 유역에 대한 예측을 해야 하므로 효율적인 계산 능력을 갖고 있다. 또, 유역 관리 방안의 변화에 의한 영향을 정량적으로 예측해야 하므로, 장기 예측 능력뿐만 아니라 continuous time simulation도 가능하다.
결과적으로 SWAT은 전체 유역을 소유역으로 분할한 후 각 소유역별로 수리, 기후, 침적, soil temperature, 작물 재배, 영양 물질, 농약 이용, 농업 관리 등 8개의 주요 model component를 통한 예측을 진행한다. 특히, 넓은 유역에 대한 용수 전달 및 관리 측면에서는 자연적 혹은 관개 목적 등에 의해 인위적으로 한 소유역에서 다른 소유역으로 용수가 전달되는 과정을 모의할 수 있는데, 최대 허용 용수 전달 가능량과 실제 용수 전달량 및 이동 중 손실량 등을 이용하여 소유역 및 전체 유역에 대한 물 수지를 더 정확하게 할 수 있다.
다만 이러한 SWAT은 강우 사상에 대한 input data가 불안정할 경우 예측값의 정확성이 떨어질 수 있으며, 전체 유역 내 소유역 간의 면적이 상대적으로 차이가 클 경우 order of magnitude에 의한 부정확성이 커질 수 있다. 또, 토양에 대한 정보가 충분히 정확하지 않을 경우 토지 이용도 등 유역 환경 변화와 이에 따른 강우 유출에 대한 정확성이 떨어질 수 있다.
4. Originality & Applications
본 논문은 SWAT 개발에 참여한 연구진들이 SWAT에 대해 소개하고 모델의 구성에 대한 구체적인 설명 등을 하기 위해 발표한 논문이다. 상대적으로 많은 citation 수 (756회)를 기록하고 있는 것으로 보아, SWAT 뿐만 아니라 유역 관리 모델 관련 연구에 많은 기여를 하고 있는 것으로 보이며, SWAT 모델에 대한 구동 원리 등을 공부할 때 SWAT manual과 더불어 학문적으로 도움이 될 것으로 예상된다.
5. Reviewer contact: 이승원 (swonlee@gist.ac.kr)
