[표지]
기후변화 대비 수자원 적응 기술 보고서
발간사 / 배덕효
극한사상에 따른 토양유실 저감 및 복원을 위한 기술적 가이드라인
Technical guideline for reduction and remediation of soil loss due to extreme events
목차
제1장 서론 15
1.1. 토양유실 저감/복원 기술 개발 필요성 16
1.2. 토양유실 저감/복원 기술 동향 분석 17
1.3. 토양유실 산정 모델 조사 19
1.3.1. USLE (Universal Soil Loss Equation) 19
1.3.2. RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) 21
1.3.3. KORSLE (Korean Soil Loss Equation) 21
1.3.4. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 22
1.3.5. WEPP (Water Erosion Prediction Project) 23
1.3.6. SATEEC (Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control) 24
1.3.7. STEPL (Spreadsheet Tool for the Estimation of Pollutant Load) 25
1.3.8. SEMMA (The soil Erosion Model for Mountain Area) 26
1.3.9. EUROSEM (European Soil Erosion Model) 27
1.3.10. CREAMS (Chemical, Runoff and Erosion for Agricultural Management System) 28
제2장 토양유실 예측 및 모의 방법 개선 29
2.1. 필지/유역 단위 지형인자 추출 모듈 기술 30
2.1.1. 지형인자 추출 모듈 기술 개발 배경 30
2.1.2. 지형인자 추출 모듈 기술 적용 방법 31
2.2. 실측 하천단면을 고려한 수문 모의 38
2.2.1. 실측 하천단면 모의 기술 개발 배경 38
2.2.2. 국내 하천단면 특성을 고려한 수문 모의 기술 개발 39
2.3. 하천단면 정보 적용을 위한 S/W 44
2.3.1. 하천단면 정보 적용을 위한 S/W 개발 배경 44
제3장 토양유실 저감 및 복원 방법 47
3.1. 농업 비점오염원 관리 필요성 48
3.1.1. 점오염원 및 비점오염원 (Point Source and Non-Point Source) 48
3.1.2. 농업 비점오염원 (Agricultural Non-Point Source) 49
3.1.3. 농업 최적관리기법 정의 및 사례 52
3.2. 최적관리기법 종류 및 적용 방법 56
3.2.1. 침사지 (Sediment Basin) 56
3.2.2. 초생수로 (Grassed Waterway) 57
3.2.3. 사방댐 (Check Dam) 59
3.2.4. 초생대 (Filter Strips) 60
3.2.5. 인공 습지 (Wetland Creation) 61
3.2.6. 테라스 (Terracing) 62
3.2.7. 식생매트 투수롤 (Vegetation mat with Infiltration roll) 64
3.2.8. 다발형 식생수로관 (Roll type Vegetation Channel) 64
3.2.9. 볏짚매트 (Rice Straw Mat) 65
3.3. 최적관리기법 적용 모듈 69
3.3.1. Web-based VFSMOD system 69
제4장 적용방법 사례 71
4.1. 강원도 양구군 해안면 유역 72
4.1.1. 대상 유역 72
4.1.2. 적용 기술 72
4.1.3. 기술 적용 결과 74
4.2. 한강유역 (소양댐/충주댐) 76
4.2.1. 대상 유역 76
4.2.2. 적용 기술 77
4.2.3. 기술 적용 결과 79
4.3. 낙동강유역 (안동댐/임하댐) 82
4.3.1. 대상 유역 82
4.3.2. 적용 기술 83
4.3.3. 기술 적용 결과 86
제5장 결론 및 고찰 91
참고문헌 94
판권기 97
[뒷표지] 98
표 1.1. OECD 토양유실량 분류 기준 16
표 1.2. 국내 토양유실 관련 논문연구 현황 18
표 1.3. 국외 토양유실 관련 논문연구 현황 19
표 2.1. 하천단면 입력 자료 변수 43
표 3.1. 점오염원 및 비점오염원 특징 48
표 3.2. 강원도 지역 경사도별 고랭지 밭 분포비율 및 면적 50
표 3.3. 농업 비점오염원의 영향인자 50
표 3.4. 양구군 만대지구 비점오염 저감사업 현황 51
표 3.5. 경작 경사도 범위에 따른 USLE 보전관리인자 63
그림 1.1. 기후변화에 따른 토양유실 발생 위험 증가 16
그림 1.2. KORSLE 표토 정보 시스템 22
그림 1.3. WEPP 모형의 개요 24
그림 1.4. SATEEC ArcView GIS 시스템의 개요 25
그림 1.5. STEPL WEB에 의한 직접, 기저 유출량과 오염부하 산정 26
그림 1.6. EUROSEM 모형의 연산 과정 27
그림 2.1. 필지단위 HRU 분할 기술 개발 필요성 30
그림 2.2. QGIS를 활용한 디지타이징 과정 (1) 31
그림 2.3. QGIS를 활용한 디지타이징 과정 (2) 32
그림 2.4. QGIS를 활용한 디지타이징 과정 (3) 32
그림 2.5. 국토정보플랫폼 웹 화면 33
그림 2.6. 수치지형도를 활용한 필지단위 농경지 경계 구축 예시 33
그림 2.7. 경사도/경사장 측정 (좌:현장조사, 우 :고도프로필 기능) 34
그림 2.8. Google Earth Pro의 경로 Tool 정확도 평가 34
그림 2.9. SWAT 모형 데이터베이스 내 작물 정보 36
그림 2.10. 농경지 경계 raster 변환 (Polygon to raster 기능 활용) 36
그림 2.11. 새 토지이용도 구축 (Mosaic 기능 활용) 37
그림 2.12. hru 테이블 내 경사장/경사도 자료 입력 (좌:모형 자료, 우:실측 자료) 37
그림 2.13. 개선된 SWAT 모형의 HRU 생성 과정 37
그림 2.14. SWAT 모형의 하천단면 형상 38
그림 2.15. SWAT 모형의 홍수터 단면 형상 39
그림 2.16. 실제 하천단면 형상 (충주댐 예시) 39
그림 2.17. 한국형 Reach File 내 하천단면 정보 40
그림 2.18. GEO 파일 폴더 내 하천단면 형상 예시 (가화천) 40
그림 2.19. 하천단면 검색 기능 40
그림 2.20. 한국형 Reach File 내 하천단면 41
그림 2.21. 항공/위성 영상을 활용한 하천폭 및 홍수터폭 측정(안동댐 예시) 42
그림 2.22. 항공/위성 영상별 하천폭 (빨간색)과 홍수터폭 (주황색) 비교 42
그림 2.23. 개선된 SWAT 모형의 하천단면 형상 43
그림 2.24. 하천단면 입력자료 형식 43
그림 2.25. 하천단면 적용 시 SWAT 모형 실행 화면 44
그림 2.26. 하천단면 정보 적용 인터페이스 구동 과정 (1) 45
그림 2.27. 하천단면 정보 적용 인터페이스 구동 과정 (2) 46
그림 2.28. 하천단면 정보 적용 인터페이스 구동 과정 (3) 46
그림 3.1. 농업비점오염원 발생 사례 (토양유실 및 가축분뇨 방치) 49
그림 3.2. 구조적 최적관리기법 (좌 :저류시설, 우:콘크리트 배수로) 52
그림 3.3. 구조적 최적관리기법 (좌 :유속저감시설, 우:사면보호공) 53
그림 3.4. 구조적 최적관리기법 (좌 :개비온 옹벽, 우:호안공) 53
그림 3.5. 비구조적 최적관리기법 (좌 :초생대, 우:식생매트) 54
그림 3.6. 비구조적 최적관리기법 (좌 :수변구역, 우:작물전환) 54
그림 3.7. 비구조적 최적관리기법 (좌 :지피식물, 우:지표피복 55
그림 3.8. 최적관리기법 DB (3차년도 구축) 56
그림 3.9. 침사지 적용시 하류지점 SS 저감효과 57
그림 3.10. SWAT 모형 내 초생수로 변수 설정 화면 58
그림 3.11. SWAT 모형 내 초생대 변수 설정 화면 61
그림 3.12. SWAT 모형 내 테라스 변수 설정 화면 63
그림 3.13. SWAT 모형 내 볏짚피복 적용 과정 (1) 66
그림 3.14. SWAT 모형 내 볏짚피복 적용 과정 (2) 66
그림 3.15. SWAT 모형 내 볏짚피복 적용 과정 (3) 67
그림 3.16. 저감기법 효율 67
그림 3.17. Web-Based VFSMOD 화면 69
그림 3.18. Web-based VFSMOD 기능 및 모의 결과
그림 4.1. 강원도 양구군 해안면 유역 72
그림 4.2. 해안면 유역 내 농경지 디지타이징 73
그림 4.3. 해안면 유역 현장조사 73
그림 4.4. HRU 분할 기술 적용 결과 74
그림 4.5. 토양유실 산정 공식별 결과 비교 75
그림 4.6. 해안면 유역 유량 유사 보정 결과 75
그림 4.7. 충주댐 및 소양강댐 유역 위치도 76
그림 4.8. KRF 하천단면 정보 구조 분석 77
그림 4.9. 충주댐/소양강댐 유역에 대한 KRF 하천단면 정보 현황 78
그림 4.10. 실측 하천단면 적용을 위한 SWAT 모형 개선 78
그림 4.11. 하천단면 적용 전/후 하천 수심 (왼쪽)과 유속 (오른쪽) 산정 결과 79
그림 4.12. 실측 하천단면 적용 전/후 소유역별 유량 모의 결과 80
그림 4.13. 실측 하천단면 적용 전/후 소유역별 유사 모의 결과 80
그림 4.14. 기후변화 시나리오에 따른 유량 모의 결과 (왼쪽 :소양강댐 오른쪽:충주댐) 81
그림 4.15. 기후변화 시나리오에 따른 유사 모의 결과 (왼쪽 :소양강댐 오른쪽:충주댐) 81
그림 4.16. 안동댐 및 임하댐 유역 위치도 82
그림 4.17. 안동댐 및 임하댐 유역 농경지 경계 파일 구축 83
그림 4.18. 안동댐 및 임하댐 유역 토지이용도 재구축 84
그림 4.19. 실측 하천폭 및 홍수터폭 회귀식 개발 85
그림 4.20. HRU 분할 기술 확대 적용 결과 (안동/임하) 86
그림 4.21. 기후변화 시나리오 (RCP 4.5)에 따른 유량 및 유사 모의 결과 (안동댐) 87
그림 4.22. 기후변화 시나리오 (RCP 8.5)에 따른 유량 및 유사 모의 결과 (안동댐) 87
그림 4.23. 기후변화 시나리오 (RCP 4.5)에 따른 유량 및 유사 모의 결과 (임하댐) 88
그림 4.24. 기후변화 시나리오 (RCP 8.5)에 따른 유량 및 유사 모의 결과 (임하댐) 88
그림 4.25. 소유역별 유사발생 위험성 및 잠재성 평가 (좌 :안동댐, 우 :임하댐) 89
그림 4.26. 최적관리기법별 토양유실량 저감 효율 (좌 :안동댐, 우 :임하댐) 89
그림 4.27. 극한 사상에서의 토양유실 저감 효율 분석 89