SWAT-CUP을 이용한 대청호 유역 장기 유출 유량 보정 및 검증

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본 연구에서는 용담댐 하류부터 대청댐상류까지 총 유역면적 3108.29 $km^2$ 유역을 대상으로 SWAT 모델을 적용하여 유출유량모의를 실시하는데 있어서최적의매개변수를추정하는방법을보고하고있다. SWAT 모델의 모의를 위해서는 방대한 양의 매개변수가 요구되며 이러한 매개변수의 최적값을 산정하는 것은 어려운 실정이다. 본 연구에서는 SWAT-CUP에서 제공하는 4가지 통계 알고리즘 중에서 GLUE와 SUFI-2의 2가지 내부 프로그램을 이용하여 각각 2,000회의 반복계산 결과를 통해 SWAT 모델을 최적으로 보정하기 위한 매개변수를 산정하고자 하였다. SUFI-2 및 GLUE 적용결과 선정된 매개변수 값에 의한 유출 결과는 실측 유량값과 비교하였을 때, NS (Nash-Sutcliffe) 값과 $R^2$값은 각각, 0.87 및 0.89 범위로 거의 같으며 두 가지 방법 모두 매우 우수한 모의결과를 나타내었다. RMSE, MSE 값 또한 거의 유사한 값을 나타내어 두 프로그램의 성능은 차이를 나타내지 않은 것으로 판단된다. SWAT-CUP 프로그램은 국내에서 현재까지 적용사례가 많지 않으나, 방대한 매개변수를 필요로 하고, 보정시 많은 시간과 반복 작업을 필요로 하는 모델을 보정하는 경우에 특히 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단되며, 모델 사용이 익숙하지 않는 경우에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

기타언어초록

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model was calibrated for the flow rate of the Deachung lake with a large area of 3108.29 $km^2$. Application of SWAT model requires significant number of input data and is prone to result in uncertainties due to errors in input data, model structure and model parameters. The SUFI-2 (Sequential Uncertainty Fitting Ver. 2) program and GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) program in SWAT-CUP (SWAT-Calibration and Uncertainty Program) are used to select the best parameters for SWAT model. Optimal combination of parameter values was determined through 2,000 iterative SWAT model runs. The Nash-Sutcliffe values and $R^2$ values were 0.87 and 0.89 respectively indicating both methods show good agreements with observed data successfully. RMSE and MSE values also showed similar results for both programs. It seems the SWAT-CUP has a great practical appeal for parameter optimization especially for large basin area and it also can be used for less experienced SWAT model users.

키워드

유역모델링 불확실성 분석 대청호 SWAT SWAT-CUP watershed modeling uncertainty analysis daechung lake GLUE SUFI-2

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