월별 FAO Penman-Monteith 기준증발산량 변화 연구

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

금강 중 ${\cdot}$ 하류의 오염 양상과 수질평가

임창수,조경제,신재기,Rim, Chang-Soo,Cho, Kyung-Je,Shin, Jae-Ki 한국하천호수학회 2000 생태와 환경 Vol.33 No.1

금강 중${\cdot}$하류의 본류와 지류에서 수질오염의 특성과 변동양상을 파악하기 위하여 1998년 3월부터 1999년 6월까지 총 8회 조사하였다. 환경요인 중 질소, 인 및 chl-a의 변동이 다른 요인에 비해 증감양상이 뚜렷하였고 특히 무기 N${\cdot}$P의 영향은 지류 중 갑천, 미호천 및 석성천이 가장 큰 것으로 관찰되었다. 수질은 수문요인과도 관련성이 높아 평수량이하의 유량이 장기화되거나 비교적 유량이 적은 저수기${\sim}$갈수기에 급격하게 악화되었고 계절적으로 12월${\sim}$3월에 현저하였다. 중${\cdot}$하류에서 $NH_{4}$와 SRP는 하류로 유하하면서 급격하게 감소(1,476${\to}$577 ${\mu}g$ N/l, 117${\to}$11 ${\mu}g$ P/l)하였고 chl-a는 지수적으로 증가(9.0${\to}$64.4 ${\mu}g/l$하는 경향이 뚜렷하였다. 반면에 $NO_{3}$와 $BOD_{5}$는 정점간에 큰 차이가 없었고 일정하였다. 식물플랑크톤의 생장에 대한 제한영양염은 N${\cdot}$P 농도의 변화 뿐만 아니라 TN/TP 또는 DIN/SRP비가 본류에서 각각 42와 544로서 비교적 높아 N보다는 P가 제한인자로 볼 수 있었다. 유기물의 간접적인 지표인 $BOD_{5}$ 평가에서 본류 및 지류가 III급수로 판정되었으나 특히 갑천의 경우는 V급수 이상이었다. 그 외 chl-a, 투명도, TN 및 TP로서 수질을 평가한 결과 전반적으로 부영양 수준을 초과한 것으로 나타났다. 금강 중 중${\cdot}$하류에서 수질오염의 전개양상은 갑천과 미호천을 포함한 지류로부터 높은 N${\cdot}$P 영양염의 유입 영향이 주된 요인으로 볼 수 있었고 반면에 하류에는 만성적인 식물플랑크톤의 번무가 관찰되어 이에 대한 주요 오염원의 수질관리가 시급하였다. In order to understand the trend and assessment of water pollution, seasonal water quality was determined in the main river and the tributaries from midstream to downstream of the Kum River from March 1998 to June 1999. Among environmental factors, the variation of nitrogen, phosphorus and chlorophyll-a was distinctive on an aspect of increase and decrease relatively to others, and particularly the impact of inorganic N ${\cdot}$ P inflowing into the main river was observed to be more significant at the Kapchon, Mihochon and Soksongchon among the tributaries. Water quality was highly related to hydrologic factor, and it was more deteriorated when water discharge maintains for a long time below normal flow or relatively at low condition of minimum and drought flow. These phenomena were remarkablee from December to March of the next year. $NH_4$ and SRP were decreased dramatically flowing toward the lower part of the river and chl-a was increased exponentially. While, the variations of $NO_3$ and $BOD_5$ were regular from midstream to downstream and there was no significant difference between the stations. Limiting nutrient for Phytoplankton growth seemed to be P than N because the ratio of TN/TP or DIN/SRP was relatively high as 42 or 544 in the main river, respectively. The main river and tributaries were ranked to be third grade, based on the assessment of BOD as an indirect indicator of organics, but particularly Kapchon was ranked to be over fifth grade. In addition, the inflow of high N ${\cdot}$ P nutrients from tributaries including Kapchon and Mihochon seemed to be major factor of the development of water pollution of the Kum River. On the other hand, persistent bloom of phytoplankton in lower part of the river was observed. As a conclusion, management of water quality for main source of pollution is urgent.

Characterization of Local Evapotranspiration Based on the Seasonal and Hydrometeorological Conditions

임창수,이종태,윤세의,Rim, Chang-Soo,Lee, Jong-Tae,Yoon, Sei-Uei Korea Water Resources Association 1996 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.29 No.2

여름우기와 겨울기간 동안에 준건조 기후 유역들(Lucky Hills 그리고 Kendall) 로부터 측정된 기상학적 그리고 토양 함수량 자료를 이용하여 증발산의 조절변수들 간에 상관관계와 매일의 실제 증발산량 산정을 위한 변수들의 영향을 연구하였다. 기상학적 요소와 토양 함수량의 중요도를 알아보기 위하여 단순, 다변량선형상관분석들이 적용되어졌으며, 얻어진 정보는 다변량선형상관모델을 개발하기 위하여 사용되어졌다. 유효 에너지와 대기 증기압 차는 두 다른 유역과 계절 기간 동안에 증발산을 지배하는 중요한 변수인 것으로 판명되어졌다. 그러므로 준건조 기후 지역에 있어서 증발산 과정의 중요한 변수로는 단순히 Penman에 의해서 제안된 잠재 증발산 모형의 에너지 항에 있어서 유효 에너지와 공기 동력 항에 있어서 대기증개압차인 것으로 나타났다. Meteorological and soil water content data measured from semiarid watersheds of Lucky Hills and Kendall during the summer rainy and winter periods were used to study the interrelationships between the controlling variables of the evapotranspiration, and to evaluate the effects of variables on daily actual evapotranspiration (ET) estimation. Simple and multiple linear regression (MLR) analyses were employed to evaluate the order of importance of the meteorological and soil water factors involved. The information gained was used for MLR model development. Theavailable energy and vapor pressure deficit were found to be the important variables to estimate actual ET (AET) for both periods and at both watersheds. Therefore, the important variables of evapotranspiration process in these semiarid watersheds appear to be simply the components of energy term in available energy and aerodynamic term in vapor pressure deficit of Penman potential evapotranspiration (PET) equation.

Pan 증발량 추세분포 분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.3B

본 연구에서는 pan 증발량 분포와 추세를 분석하였다. 이를 위하여 전국 56개 기후관측지점에서 1973년부터 1990년까지의 pan 증발량 자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 분석을 위하여 계절적 영향을 고려하여 1월, 4월, 7월 그리고 10월의 월평균 일별과 연평균 일별 pan 증발량 추세를 분석하였다. 연구결과 연평균 일별 pan 증발량은 56개 연구지역 중에서 38개 연구지역에서 감소추세를 보이고 있고, 1월 평균 일별 pan 증발량의 경우 33개 연구지역에서 pan 증발량 감소추세를 보이고 있다. 4월의 경우 38개 지역에서 증가추세를 보이고, 7월의 경우 47개 지역에서 감소추세를 보여서, 전반적으로 감소추세를 보이고 있다. 10월의 경우 35개 지역에서 증가추세를 보여서 전반적으로 증가추세를 보이고 있다. 따라서 전반적으로 연별과 1월, 7월은 pan 증발량이 감소추세를 보이고, 4월과 10월은 증가추세를 보이고 있다. 또한 인근에 위치한 권역별로도 다른 추세를 보이는 것으로 나타나서 지리지형적 요인이 pan 증발량 추세에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 11개 기후관측지점에서 1973년부터 200년까지의pan 증발량 자료와 기후요소자료를 수집하여 추세분석을 실시한 결과, 기온, 상대습도 그리고 풍속추세는 연별이나 월별 pan 증발량 추세와 서로 같거나 또는 상이한 경향을 보이나, 일사량 추세는 연 및 월별 모두에서 pan 증발량 추세와 동일한 경향을 보이고, 강수량 추세는 연 및 월별 모두에서 pan 증발량 추세와 상반된 경향을보였다. The spatial distribution of pan evaporation and pan evaporation trends have been studied. In this study, pan evaporation data from 1973 to 1990 for 56 climatological stations were analyzed. In addition to annual average daily pan evaporation, monthly average daily pan evaporation in April, July, October and January were analyzed, considering seasonal effect. The study results indicate that in case of annual average daily pan evaporation, 38 stations out of 56 stations show decreasing trend. In case of average daily pan evaporation in January, 33 stations show decreasing trend. in April, 38 stations show increasing trend. In July, 47 stations show decreasing trend. In October, 35 stations show increasing trend. Therefore, on the whole, pan evaporation tended to decrease in January, July, and annual basis. On the other hand, pan evaporation tended to increase in April and October. Furthermore, pan evaporation trend in each individual region shows also different trend even though the region is located nearby, indicating that there are geographical and topographical effects on pan evaporation trend. Pan evaporation data and climatic data from 1973 to 2006 for 11 climatological stations were used for trend analysis. Climatic variables such as temperature, relative humidity and wind speed show same or opposite trend direction compared with pan evaporation in annual or monthly basis. Annual and monthly solar radiation trends show the same direction compared with pan evaporation; however, annual and monthly precipitation trends show the opposite direction compared with pan evaporation.

중소하천(요천)에서 지배유량 연구

임창수(Chang-Soo Rim),이준호(Joon-Ho Lee) 충남대학교 농업과학연구소 2011 Korean Journal of Agricultural Science Vol.38 No.2

The purpose of this study is to select the dominant discharge which mostly affects the formation of the channel shape in Yo-Stream. So far, three different discharge conditions such as bankfull discharge, discharge of a specific recurrence interval, and effective discharge have been considered as an indicator of dominant discharge. Therefore, three different discharge conditions were studied and based on the study results, dominant discharge was selected for Yo-Stream. When comparing bankfull discharge and effective discharge at Beonam stream gaging station, it has turned out that effective discharge was 10 ㎥/sec, which is 6 times greater than bankfull discharge of 58.83 ㎥/sec. Furthermore, when comparing bankfull discharge and discharge of a specific recurrence interval, bankfull discharge was quite similar to discharge with recurrence interval of 1.52 years. Previous study results also indicate that dominant discharge occurs with recurrence interval of similar duration. Therefore, discharge of 58.83 ㎥/sec was considered as a dominant discharge, which corresponds to discharge with recurrence interval of 1.52 years.

연별 및 월별 FAO Penman-Monteith 기준증발산 추세 분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 B Vol.28 No.1B

본 연구에서는 지리 및 지형적 특성과 도시화에 따른 기후변화가 기준증발산량에 미치는 영향을 파악하기 위하여 FAOP-M 기준증발산식을 이용하여 연별 및 각 월별 기준증발산량과 기준증발산식의 에너지항 및 공기동력항 변화추세를 분석하였다. 추세분석을 위하여 전국 21개 연구지역에서 일별 기후자료를 수집하여 Spearman 순위상관분석, Sen분석(Sen'e estimator of slope) 그리고 실제변화율분석과 선형회귀분석 등을 실시하였다. 또한 도시지역 특성에 따라 21개 연구지역을 군집화하였고, 각 군집에 따른 기준증발산과 기준증발산식의 에너지항 및 공기동력항의 변화를 분석하였다. 연구결과에 의하면 도시화정도는 기준증발산, 에너지항 및 공기동력항의 변화추세 및 크기에 밀접한 영향이 있으나, 변화추세 정도(Sen’s slope)에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 에너지항의 경우 해안지역에서는 주로 증가추세를 보이는 반면, 내륙지역에서는 일부 월을 제외하고 감소추세를 보이고 있다. 또한 지역 경사도는 에너지항보다는 공기동력항 변화추세 정도(Sen’s slope)에 더 큰 영향력을 보이는 것으로 판단된다. 공기동력항의 경우 해안 및 내륙지역에서 증가추세를 보이고 있고, 내륙지역이 해안지역보다 더 큰 공기동력항의 증가추세를 보이고 있다. The effects of climatic changes owing to urbanization, geographical and topographical conditions on annual and monthly FAO Penman-Monteith (FAO P-M) reference evapotranspiration, and energy and aerodynamic terms of FAO P-M reference evapotranspiration were studied. In this study, 21 climatological stations were selected. The statistical methods applied for trend analysis are Spearman rank test, Sen's test, linear regression analysis and analysis of actual variation ratio. Furthermore, the cluster analysis was applied to cluster 21 study stations by considering the geographical and topographical characteristics of study area. The study results indicate that urbanization affects the trend and amount of FAO P-M reference evapotranspiration, energy term and aerodynamic term; however, the result of Sen's test indicates that urbanization does not significantly affect the magnitude of trend (Sen's slope). The energy term increased at study stations located in coastal area; however, decreased at study stations located in inland area. The topographical slope of study area did not significantly influence on the trend of energy term. The aerodynamic term increased in both coastal area and inland area, indicating much significantly increasing trend in inland area, and it was also affected by the topographical slope of the study area.

지역특성을 고려한 pan 증발량 산정식 평가

임창수(Rim Chang-Soo),윤세의(Yoon Sei Eui),송주일(Song Ju Il) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.1B

지구가 온난화됨에 따라서 발생되는 기후변화는 증발과 같은 수문순환과정에 직접적인 영향을 주는 것으로 보고된 바 있다(IPCC, 2001). 또한 지역특성에 따른 기후변화가 증발에 미치는 영향을 파악하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 지리지형적 특성을 고려하면서, 연별 pan 증발량을 모의하기 위한 6개 증발식들의 적용성을 비교 검토하였다. 이를 위하여, 전국 56개 연구지역을 지리지형적 특성(도시화율, 해안근접성, 지역 평균경사, 수역면적)에 따라서 분류하고, 기존에 제안된 증발식(Penman, Kohler-Nordenson-Fox(KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, Rohwer)을 적용하여 pan 증발량과 비교 검토하였다. 또한 Penman 증발식의 풍속함수를 보정하고 보정된 식의 적용성을 검증하였다. 연구결과에서 KNF식은 가장 pan 증발량과 유사한 결과를 보여서 8.72%의 상대오차를 보였고, 그 다음으로 Penman 식은 8.75%의 상대오차를 보였으며 , 반면에 질량이동에 근거한 Rohwer 식이 기장 큰 상대오차(33.47%)를 보였다. 그리고 풍속함수와 풍속과의 상관관계가 높게 나타나는 경우 Penman 식의 풍속함수 보정을 통하여 증발량 산정의 정확도를 높일 수 있었다. The climate change caused by global warming may affect on the hydro-meteorologic factor such as evaporation (IPCC, 2001). Furthermore, it is also necessary that the effect of climate change according to geographical condition on evaporation should be studied. In this study, considering geographical and topographical conditions, the 6 evaporation equations that have been applied to simulate annual and monthly pan evaporation were compared. 56 climatologic stations were selected and classified, basing on the geographical and topographical characteristics (urbanization, topographical slope, proximity to coast, and area of water body). The evaporation equations currently being used are applied. These evaporation equations are Penman, Kohler-Nordenson-Fox (KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, and Rohwer. Furthermore, Penman equation was modified by calibrating the parameters of wind function and was verified using relative error. The study results indicate that the KNF equation compared best with the pan: relative error was 8.72%. Penman equation provided the next-best values for evaporation relative to the pan: relative error was 8.75%. The mass-transfer method (Rohwer) provided the worst com-parison showing relative error of 33.47%. In case that there is a close correlation between wind function and wind speed, modified Penman equation provided a better estimate of pan evaporation.

우리나라 증발접시 증발량과 Penman 증발량 추세 비교분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.5B

본 연구에서는 연 및 월별 기후요소와 지역특성이 증발접시 증발량과 Penman 증발량에 미치는 영향 차이를 분석하였다. 이를 위하여 우리나라 전국 52개 기상관측지점에서 관측된 연 및 월별 기후자료를 수집하여 추세분석을 실시하였고, 다변량 회귀분석 등을 실시하여 연구지역의 지리적 요소와 기후요소가 증발접시 및 Penman 증발량에 미치는 영향을 비교분석하였다. 단계입력방식의 다변량회귀분석 결과에 의하면 년별 증발접시 증발량의 경우 지리적 요소로서 도시화율이, 기후요소로서 기온, 습도, 풍속, 일사량 등이 포함되어 이들 지리적 및 기후요소의 영향을 받는 것으로 나타났고, 풍속에 의해서 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 Penman 증발량은 지리적 요소가 회귀식에 포함되지 않아서 지리적 요소의 영향을 받지 않는 것으로 나타났으나, 강수량을 제외한 다른 기후요소(기온, 습도, 풍속, 일사량)가 회귀식에 포함되어 이들 기후요소에 의해서 유의한 수준에서 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 풍속에 의해서 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 증발접시 증발량 추세의 경우 7월에 지리적 요소로서 해안근접성이 회귀식에 포함되어 증발접시 증발량 추세에 영향을 미치는 것으로 나타났지만 연별 및 다론 계절에서는 지리적 요소 및 기후요소가 회귀식에 포함되지 않아서 증발접시 증발량 추세에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 한편 Penman 증발량 추세는 년별 및 월별 모두에서 지리적 요소가 회귀식에 포함되지 않아서 이들 지리적 요소에 의해서 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. The effects of geographical and climatic factors on annual and monthly pan and Penman evaporation were analyzed. 52 climatological stations were selected and trend analyses were performed. Furthermore, cluster analysis and multiple linear regression analysis were performed to understand the effects of geographical and climatic factors on pan and Penman evaporation. Based on stepwise multiple linear regression analysis, annual pan evaporation is proved to be mainly controlled by urbanization as geographical factor, and annual pan evaporation is also controlled by temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation as climatic factor. Especially wind speed is considered to be most significant climatic factor which affects pan evaporation. Meanwhile, Penman evaporation is not affected by geographical factors but it is affected by climate factors such as temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation except precipitation. Furthermore, the study results show that only proximity to coast affects pan evaporation trend on July; however, geographical and climatic factors do not affect pan evaporation trends in annual basis and monthly basis (January, April, and October). On the other hand, Penman evaporation trends were not affected by geographical factors in annual and monthly basises.

증발접시 증발량자료를 이용한 공기동력학적 증발량 산정 방법의 적용성 평가

임창수,Rim, Chang-Soo 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.11

본 연구에서는 우리나라 56개 연구지역에 대해서 증발량 산정방법 중에 하나인 공기동력학적 방법의 적용성을 검토하였다. 이를 위해 과거 연구자들에 의해서 제안된 공기동력학적 증발량 산정식들을 7가지 형식으로 구분하고 일반화하여 증발량 산정모델을 유도하였다. 또한, 공기동력학적 방법 적용에 필요한 기상요소자료들(풍속, 포화미흡량, 기온, 대기압)을 이용하여 4가지의 다변량 선형회귀모델을 유도하고 그 적용성을 검토하였다. 기상자료들의 자기상관의 영향을 고려하기 위해 변수들을 차분시켜 회귀분석을 실시하고 자기상관을 고려하지 않은 경우와 비교한 결과 결정계수 값에 큰 차이가 없음을 확인하였다. 연구결과에 의하면 공기동력학적 모델이나 다변량 선형회귀모델 모두에서 산정된 월 증발량과 관측된 월 증발량 사이에 매우 높은 상관성이 있는 것으로 나타났다. 하지만 대부분의 증발량 산정모델에서 8, 9, 10, 11, 12월에 증발량을 과다 산정하고 있는 것으로 나타났다. 다변량 선형회귀모델들에 사용된 기상요소자료들은 모두 증발량 산정에 유의한 영향력이 있는 것으로 나타났으며, 특히 포화 미흡량이 가장 중요한 기상요소이며, 두 번째로는 기온, 세 번째로는 풍속, 그리고 마지막으로 대기압인 것으로 나타났다. In this study, applicabilities of aerodynamic approaches for the estimation of pan evaporation were evaluated on 56 study stations in South Korea. To accomplish this study purpose, previous researchers' evaporation estimation equations based on aerodynamic approaches were grouped into seven generalized evaporation models. Furthermore, four multiple linear regression (MLR) models were developed and tested. The independent variables of MLR models are meteorological variables such as wind speed, vapor pressure deficit, air temperature, and atmospheric pressure. These meteorological variables are required for the application of aerodynamic approaches. In order to consider the effect of autocorrelation, MLR models were developed after differencing variables. The applicability of MLR models with differenced variables was compared with that of MLR models with undifferenced variables and the comparison results showed no significant difference between the two methods. The study results have indicated that there is strong correlation between estimated pan evaporation (using aerodynamic models and MLR models) and measured pan evaporation. However, pan evaporation are overestimated during August, September, October, November, and December. Most of meteorological variables that are used for MLR models show statistical significance in the estimation of pan evaporation. Vapor pressure deficit was turned out to be the most significant meteorological variable. The second most significant variable was air temperature; wind speed was the third most significant variable, followed by atmospheric pressure.

중소하천(요천)에서 지배유량 연구

임창수(Chang-Soo Rim),이준호(Joon-Ho Lee) 충남대학교 농업과학연구소 2011 농업과학연구 Vol.38 No.2

The purpose of this study is to select the dominant discharge which mostly affects the formation of the channel shape in Yo-Stream. So far, three different discharge conditions such as bankfull discharge, discharge of a specific recurrence interval, and effective discharge have been considered as an indicator of dominant discharge. Therefore, three different discharge conditions were studied and based on the study results, dominant discharge was selected for Yo-Stream. When comparing bankfull discharge and effective discharge at Beonam stream gaging station, it has turned out that effective discharge was 10 ㎥/sec, which is 6 times greater than bankfull discharge of 58.83 ㎥/sec. Furthermore, when comparing bankfull discharge and discharge of a specific recurrence interval, bankfull discharge was quite similar to discharge with recurrence interval of 1.52 years. Previous study results also indicate that dominant discharge occurs with recurrence interval of similar duration. Therefore, discharge of 58.83 ㎥/sec was considered as a dominant discharge, which corresponds to discharge with recurrence interval of 1.52 years.