하천 유역 비점오염 관리 방안 연구

김수전,송양호,이정호 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.2

The eutrophication arises from the oversupply of nutrients, particularly phosphorus, which induces explosive growth of algae in water body. Such an algal bloom causes negative impacts to other organisms and even human via production of natural toxins with color and smell deterioration. The seasonal water quality deterioration of Daecheong stream by eutrophication, which has been using as a main drinking water source for more than 770,000 people, has been commonly reported. It could be attributed to the accidental release of non point source pollutants into water during intensive rainfall from July to September. In this study, to prevent the eutrophication, proper management strategy of non point source pollutants has been investigated using water quality modelling program (SWAT). As results, if the 70% reduction of non point sources pollutant of total phosphorus in Geum-Bon F15 subbasin, the delivery pollutant loads at the outlet were analyzed 9.3 kg/d, 36.3 kg/d, 65.8 kg/d, and 42.8 kg/d respectively during June~September and all loads were within the target qualities. In this study, various scenarios are analyzed according to reduction ratio of non point source pollutants of each subbasin. Therefore, this study may be contributed to the management of non point source pollutants. 부영양화는 수역에서 조류의 폭발적인 성장을 유도하며, 이는 주로 인의 공급 과잉에서서 발생하게 된다. 이러한 조류의 발생은 색깔과 냄새의 악화 등과 함께 자연적인 독소를 생산하여 인간 및 다른 생물들에 악영향을 끼치게 된다. 77만명 이상이 식수원으로 사용하고 있는 대청호 유역의 경우 계절적인 수질 악화가 일반적으로 보고되고 있으며, 이것은 7~9월의 집중 호우 시 수계로 비점오염원의 일시적인 유입 증대로 인하여 발생한다. 본 연구에서는 부영양화를 방지하기 위하여 비점오염원의 관리 방안에 대하여 연구하였으며, 이를 위하여 수질해석 모형(SWAT)을 이용하였다. 분석결과 금본 F15유역에서 총인의 비점오염원에 대하여 70% 저감 시 유역 출구에서의 6~9월 사이의 유달부하량이 각각 9.3 kg/d, 36.3 kg/d, 65.8 kg/d, 42.8 kg/d로 목표수질을 만족시킬 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같이 비점오염원의 유역별 저감에 대한 다양한 시나리오를 바탕으로 수계 목표수질에 대한 만족 여부를 판단하였으며, 이는 비점오염원 관리 사업을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

ENSO 강우의 확률빈도와 공간분포에 미치는 영향

김수전,김병식,김형수 한국습지학회 2008 한국습지학회지 Vol.10 No.2

The purpose of this paper is to evaluate impacts of ENSO on frequency and spatial distribution of rainfall in South Korea. In this paper, First, rainfall data in 60 climate stations were categorized into Warm(El Nino), Cold(La Nina), Normal episodes based on the Cold & Warm Episodes by Season, then 100 years of daily rainfall data were generated for each episodic events(El Nino, La Nina, Normal) using Markov Chain model. Finally, Estimating frequency based flood and comparison for each episodes were conducted. From the results, it shows that there are significant changes in the rainfall frequency and the spatial distribution of rainfall among Warm(EL Nino), Cold(La Nina) and Normal episodes. 본 논문의 목적은 ENSO의 영향에 의한 우리나라 강우의 확률빈도와 공간분포 특성을 분석하는 것이다. 따라서 우리나라 기상관측소의 강우량 자료를 Warm(El Nino), Cold(La Nina), Normal 에피소드에 따라 기간별 로 분류하였다. 또한 이렇게 분류한 자료는 Markov Chain 모형을 이용하여 100년의 자료로 모의 발생하였고 에 피소드별로 빈도분석을 실시하였다. 빈도분석 결과 에피소드에 따라 각 기상관측소별로 강우의 크기에 영향을 미 치고 있음을 알 수 있었다. 또한 군집분석을 실시하여 각 에피소드의 공간적인 영향에 대해서 분석하였다. 결과 적으로 Warm(El Nino), Cold(La Nina) and Normal 에피소드로 대표되는 ENSO는 우리나라 강우의 확률빈도과 공간분포에 크게 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

산악지역에 GCM 자료를 이용하기 위한 공간 축소방법 개발

김수전,강나래,김연수,이종소,김형수 한국습지학회 2013 한국습지학회지 Vol.15 No.1

기후변화가 평창강 금강모치의 생태서식 환경에 미치는 영향 평가

김수전,노희성,홍승진,곽재원,김형수 한국습지학회 2013 한국습지학회지 Vol.15 No.2

본 연구에서는 기후변화가 수생태의 서식환경 변화에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 환경부에서 제시한대표 기후변화 지표종 중에서 금강모치를 선정하고 금강모치에 대한 생태서식 특성과 서식 제한조건을 조사하였다. 그리고 기후변화 시나리오를 수질모의가 가능한 SWAT 모형에 적용하여 평창강 상류를 대상으로 미래 유량과 수질을 모의하였다. 대상 하천에 대한 분석 결과 미래의 유량, BOD, 수온의 증가와 DO의 감소 특성을 확인할 수 있었다. 수생태 서식적합성 검토를 위해 대표어종인 금강모치에 대한 생태서식 환경의 제한 조건을 산란기인 4월과 5월의 수질로 설정하였다. 미래 수질 분석에 대한 평가 결과, BOD와 DO는 1급수 수준으로 양호한 것으로 나타났기 때문에 수온에 대한 제한조건을 통하여 금강모치의 서식이 가능한 공간을 구분하였다. 그 결과, 대상하천 구간내에서 현재 약 50~60% 정도가 금강모치의 생태 서식이 가능한 구간인 것으로 분석되었지만 미래로 진행될수록 서식처가 점차 감소하는 것으로 나타났으며 장기적으로는 극히 일부구간에서만 서식 가능한 것으로 분석되었다.

ENSO가 우리나라 강우의 확률빈도와 공간분포에 미치는 영향

김수전,김병식,김형수 한국습지학회 2008 한국습지학회지 Vol.10 No.2

본 논문의 목적은 ENSO의 영향에 의한 우리나라 강우의 확률빈도와 공간분포 특성을 분석하는 것이다. 따라서 우리나라 기상관측소의 강우량 자료를 Warm(El Nino), Cold(La Nina), Normal 에피소드에 따라 기간별로 분류하였다. 또한 이렇게 분류한 자료는 Markov Chain 모형을 이용하여 100년의 자료로 모의 발생하였고 에피소드별로 빈도분석을 실시하였다. 빈도분석 결과 에피소드에 따라 각 기상관측소별로 강우의 크기에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 군집분석을 실시하여 각 에피소드의 공간적인 영향에 대해서 분석하였다. 결과적으로 Warm(El Nino), Cold(La Nina) and Normal 에피소드로 대표되는 ENSO는 우리나라 강우의 확률빈도과 공간분포에 크게 영향을 미치는 것으로 파악되었다. The purpose of this paper is to evaluate impacts of ENSO on frequency and spatial distribution of rainfall in South Korea. In this paper, First, rainfall data in 60 climate stations were categorized into Warm(El Nino), Cold(La Nina), Normal episodes based on the Cold & Warm Episodes by Season, then 100 years of daily rainfall data were generated for each episodic events(El Nino, La Nina, Normal) using Markov Chain model. Finally, Estimating frequency based flood and comparison for each episodes were conducted. From the results, it shows that there are significant changes in the rainfall frequency and the spatial distribution of rainfall among Warm(EL Nino), Cold(La Nina) and Normal episodes.

물 안보 개념에서 우리나라 물 부족 평가에 대한 패러다임 전환의 필요성

김수전 한국방재학회 2020 한국방재학회지 Vol.20 No.4

상하류 유출특성을 고려한 수위관측망 평가

김수전,주홍준,이지호,전환돈,김형수,Kim,Soojun,Joo,Hong Jun,Lee,Jiho,Jun,Hwandon,Kim,Hung Soo 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.4

본 연구에서는 상하류간의 유출특성을 고려하여 관측망을 구축하는 방법에 초점을 맞추어 수위관측망을 평가하였다. 최적 수위관측망을 구축하기 위해 상하류의 유출특성을 반영한 대표단위도를 실제 강우-해석을 바탕으로 유도한 후 확률밀도함수로의 전이를 통해 엔트로피 이론에 적용하였다. 이를 충주댐 유역에 대해 상하류간의 유출특성을 고려한 경우와 기존 방법론인 경험식을 이용하여 수위관측망을 구축한 경우를 비교하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 상하류간의 유출특성을 고려한 수위관측망의 경우는 경험식을 이용한 경우보다 적은 수위관측소가 선정됨에도 불구하고 더 큰 정보전달량이 산정되었다. 이는 구축된 수위관측망의 정보전달량이 상류 및 하류단의 수위관측소의 유출특성을 보다 잘 대변하기 때문으로 판단된다. 아울러 대상유역인 충주댐 유역에서는 총 18개의 수위관측소 중 12개의 수위관측소가 필요한 것으로 판단되며, 이는 상하류간의 유출특성을 반영한 최적 수위관측망이다. This study has evaluated the stream gauge network with the main emphasis on the methodology of optimal stream network which is considered the discharge characteristics between upstream and downstream. To evaluate the optimal stream gauge network, the representative unit hydrograph which is considered the discharge characteristics between upstream and downstream is transferred into probability density function for application of the entropy concept. This study has been compared the case of considering discharge characteristics between upstream and downstream and the case of the conventional methodology of using empirical formula and applied to the Chungju dam basin. Summarizing the results are as follows. It can be found that the large total information content is estimated at the case which is considered discharge characteristic between upstream and downstream more than the case which is applied empirical formula even though the few stream gauge stations is selected. It means that the total information of selected stream gauge stations is represented well the discharge characteristic between upstream and downstream. The Chungju dam basin is found to need at least 12 stream gauge stations, which was derived by considering the discharge characteristic between upstream and downstream.

기후변화가 댐의 이수 및 치수안전도에 미치는 영향 평가

김수전,강나래,김형수,Kim. Su-Jeon,Gang. Na-Rae,Kim. Hyeong-Su 한국방재학회 2013 한국방재학회지 Vol.13 No.1

단위오염도틀 이용한 하천 오염물질의 이동시간과 종확산 예측

김수전,김형수,김병식,서병하 한국수자원학회 2006 한국수자원학회논문집 Vol.39 No.5

본 연구에서는 자료수집과 적용에 상당한 시간과 노력이 요구되는 기존의 수치모형들 대신에 최소한의 유역정보를 이용해 오염물질의 이동시간과 확산을 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 즉, 하천에서 오염물질의 이동속도, 시간에 따른 오염물질의 첨두농도, 오염물질이 하천의 한 점을 통과하는데 소요되는 시간장경 등의 요소들을 이용한 단위오염도의 개념을 도입하였으며, 이들 요소들의 추정을 위해서는 미국 내의 수많은 하천을 대상으로 개발된 회귀방정식을 이용하

교량에 집적된 유송잡물의 배수영향에 의한 홍수피해 분석

김수전,이종설,정재학,김지태 한국방재학회 2007 한국방재학회논문집 Vol.7 No.4

하천을 횡단하는 교량은 하천의 배수위를 증가시키는 중요한 요인으로 작용한다. 더욱이 산지하천에 시공된 교량은 유송잡물에 의한 폐색으로 인하여 교량 직상류부에 홍수피해를 가중시킨다. 본 연구에서는 교각에 집적되는 유송잡물의 영향으로 인해 발생할 수 있는 홍수피해 규모를 확인하고자 대상하천에 대한 HEC- RAS 모형과 HEC-GeoRAS 모형을 구축하여 모의하였다. 교각에 집적된 유송잡물에 의한 폐색이 하천의 범람을 일으키는 원인으로 가정하여 범람 시나리오 별로 부정류 모의를 실시한 결과 월류지점 및 홍수용량을 산정하였고, 이에 따라 대략적인 범람예상구역을 작성하였다. 그러나 범람구역의 침수면적과 침수심에 대하여 실제 분석결과를 제대로 반영하지 못하는 한계가 있었다. 따라서 수치지형도와 위성사진을 이용하여 범람예상구역을 재설정하고 수치고도자료 내에서 월류용량과 동일 용량의 침수면적과 침수심을 갖는 범람구역을 재작성하는 과정을 수행함으로써 좀 더 정확한 홍수피해 규모를 산정하였다. The bridge crossing river is the one of the major factors causing backwater level rising. Furthermore, the bridges in the mountainous areas increase the flood damage in the upstream of the bridge due to the blockage by debris. In this research, the effects of debris to the magnitude of flood damage in the study river basin were simulated by using HEC-RAS and HEC-GeoRAS models. With assumption that the backwater caused by debris blocking the space between bridge piers is the only factor causing inundation, the unsteady flow simulation was carried out with various case studies. The potential inundation area with the overflow locations and volumes could be estimated as the results of simulation. However, the simulation results also reveal the limitations of inaccurate estimation of inundation area and depth. To overcome these hindrances, DEM and satellite images were applied to the simulation. By readjusting the inundation area using digital maps and satellite images and calibrating overflow volume and depth using DEM, the accuracy of simulation could be increased resulting more accurate flood damage estimation.