팔당호 상류의 단위유역별 오염물질 유출특성 분석을 통한 중점관리 오염원 선정

김동우(Dong Woo Kim),장미정(Mi Jeong Jang),한인섭(Ihn Sup Han) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.5

국내 최대 상수원인 팔당호는 하천형 호소로 분류되며, 팔당호 수질은 외부오염원의 영향이 크다. 이에 본 연구에서는팔당호 상류지역의 오염원 분포와 오염물질 유출특성을 분석하여 BOD와 TP 관리를 위한 중점관리 오염원을 선정하고자 하였다. 이를 위해 11개 단위유역에 대한 오염원별 발생부하량과 배출부하량을 조사하고, 74개 소하천의 수질.유량 측정결과를이용하여 유달부하량과 유역면적당 유달부하 밀도를 분석하였다. 오염원별 BOD, TP 발생부하량과 배출부하량, 유달부하량을 분석한 결과, BOD 발생부하량은 축산계가 66.0%로 가장 높은 비율을 차지하였고, BOD 배출부하량은 생활계가 42.7%를차지하였으며, BOD 유달부하량은 축산계와 생활계가 각각 36.4%, 34.3%를 차지하는 것으로 나타났다. TP 발생부하량과 배출부하량, 유달부하량 모두 축산계에서 가장 높은 비율을 차지하였으며, 각각 82.5%, 44.4%, 46.7%로 나타났다. 또한 BOD유달부하밀도는 인구밀도가 높은 경안천 유역이 14.6 kg/km2/d으로 가장 높았고, TP 유달부하밀도는 가축사육두수가 많은 청미천 유역이 1.23 kg/km2/d이 가장 높게 나타났다. 이러한 연구결과를 통해 팔당호 수질개선을 위해서는 생활오수와 가축분뇨를중심으로 오염원관리가 필요하며 경안천 유역은 생활오수에 대한 관리가 필요하고 남한강 유역, 특히 청미천 유역은 가축분뇨에 대한 관리가 필요한 것으로 판단되었다. Paldang lake which is the most important water resource in Korea is classified as a stream type reservoir and waterquality of Paldang lake can be significantly influenced by external pollutant source. So this study was aimed to determine focusedcontrol BOD and TP sources of each unit watershed upper Paldang lake through analysis of pollutant source distribution andpollutant runoff characteristics. Generated load, discharge load, delivery load and each load density of 11 unit watersheds upperPaldang lake were calculated using data of water quality and flow rate from pollutant sources and 74 small streams. As a resultof generated load, discharge load and delivery load of BOD and TP from pollutant sources, the most BOD generated load was takenby livestock with 66% of total BOD discharge load and domestic had the most BOD discharge load, 42.7%. The ratio of deliveryload of livestock and domestic was 36.4% and 34.3%, respectively. Livestock occupied high ratio of TP generated load, dischargeload and delivery load with 82.5%, 44.4% and 46.7%, respectively. Gyeongan watershed which had high population density showedthe highest BOD delivery load density of 14.6 kg/km2/d and the highest TP delivery load density with 1.23 kg/km2/d was analyzedin Cheongmi watershed including the biggest number of livestock. From these results, management of domestic sewer and livestockexcrement was determined as a focused control pollutant source. And intensive management about domestic sewer in Gyeongan streamand livestock excrement in Cheongmi stream is required for water quality improvement of Paldang lake.

축산지역의 오염부하량 산정 및 배출특성에 관한 연구

설경휘 ( Jing-hui Xue ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),류제하 ( Je-ha Ryu ),최재호 ( Jae-ho Choi ),조문수 ( Moon-soo Cho ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

축산분뇨는 고농도의 유기물과 영양염류를 함유하고 있어 자원화에 유리한 점을 지니고 있으나, 미처리된 상태로 수계에 유입되면 하천의 수질악화 및 호소의 부영양화를 유발하여 용수의 질적 저하를 초래한다. 뿐만 아니라 축산분뇨가 무단 폐기될 경우 토양오염 및 지하수의 오염을 유발하여 악취 및 해충의 번식으로 인한 전반적인 생활환경을 악화시키게 되며 사회환경 및 경제에 악영향을 초래하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 축산지역에서 배출되는 오염부하량의 배출특성 및 배출량을 파악하고자 축사시설이 많이 분포하는 유역을 선정하여, 해당 유역의 축종별 발생량 및 농도 등의 배출 특성을 조사하고 발생/배출 부하량을 산정하여 수질오염총량관리에 필요한 기초자료를 제시하고자 한다. 대상유역은 경기도 여주군의 간매천 유역 일대이며 축산계 배출부하량을 산정하기 위해 축산시설의 퇴ㆍ액비 배출량, 배출농도 및 슬러지 발생량 등의 자료를 조사하였다. 또한 하천의 하류부의 각 측정데이터를 이용하여 유달율을 산정하였으며 이를 이용하여 유달부하량을 산정하였다. 산정결과 간매천 유역에서 총배출부하량은 BOD 192.6kg/Day, T-N 113.8kg/Day, T-P가 12.1kg/Day로 조사되었다. 이 중, 축산지역에서 배출되는 부하량은 BOD 78.5kg/Day, T-N 15.0kg/Day로 전체의 41%(BOD기준)를 차지하였으며 T-P의 경우에는 매우 미비한 것으로 나타났다. 유달부하량의 경우는 BOD 4.68kg/Day, T-N 15.0kg/Day, T-P가 0.7kg/Day를 하고 유달율의 경우는 BOD 2.43%, T-N 13.19%, T-P 5.75%로 산정하였다.

유역모형을 이용한 유달율 산정

이현지 ( Hyunji Lee ),강문성 ( Moon Seong Kang ),김계웅 ( Kyeung Kim ),이도길 ( Do Gil Lee ),류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),이한필 ( Han-pil Rhee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

수질오염총량관리에서는 유역에서 발생하는 배출부하량이 수계의 특정지점에 도달하기까지의 과정을 유달율을 활용하여 정량화하고 있다. 유달율은 실측자료를 활용하여 산정하는 것이 가장 정확한 방법이나, 모든 유역에 대해서 유달율 산정을 위한 수문·수질 계측망을 구성하는 것은 어려우며, 환경변화에 따른 변화 또한 반영하기 어렵기 때문에 유역모형, 통계식 등의 방법을 활용하여 유달율을 산정하고 있다. 본 연구에서는 한강 상류에 위치한 총량단위 유역을 대상으로 HSPF를 이용하여 유달부하량을 산정하고, 유역의 배출부하량과의 관계를 통해 유달율을 산정하고자 한다. 대상유역은 주천A유역을 선정하였으며, 모형의 입력자료 및 보·검정에 필요한 유량·수질 자료는 물환경정보시스템의 자료와 환경부 전국오염원조사자료를 바탕으로 구축하였다. 유달율은 2015년 기준으로 모의된 유달부하량과 수질오염총량관리기술지침에 따라 산정된 배출부하량을 통해 유량조건별로 도출하였다. 본 연구의 결과는 향후 오염총량관리 계획수립을 위한 유달율 산정 연구의 기초자료가 될 것으로 사료된다.

수질오염총량관리계획 수립을 위한 유달율 적용방안 검증 연구

이성준,이한필,박지형,김용석,황하선 대한환경공학회 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.12

The TPLMs is a system to manage the total amount of pollutants discharged from the watershed in order to achieve the target water quality of the river. In this process, the pollutant load can be classified into generation, discharge and delivery load. When using equation 2, the discharge coefficient should be 1. In case of using equation 3, it is considered that the discharge coefficient defined in the Technical Guideline should be applied. The delivery load is calculated as the product of the discharge load and the delivery ratio, and the delivery ratio is defined as the rate at which the pollutant discharged from the watershed reaches a specific point in the stream. In this study, the delivery ratio estimation method proposed by Hwang (2016) was applied to the Yonggang watershed in the Nakdong river. And the input data of QUALKO2 model was generated by using the estimated delivery ratio (equation 3) and the validation study was conducted by comparing with DRave (equation 2). As a result of the study, it is possible to use both the equation 2 and the equation 3, but it is necessary to change the methodology according to the application of the discharge coefficient. 수질오염총량관리제도(이하 총량제)는 하천의 목표수질을 달성하기 위해 유역에서 배출되는 오염물질의 총량을 관리하는 제도이다. 유역에서 배출되는 오염물질의 허용총량은 수질모델을 활용하여 산정하며, 이과정에서 오염부하량은 발생, 배출, 유달부하량으로 구분할 수 있다. 유달부하량은 배출부하량과 유달율의 곱으로 계산되며 유달율은 유역에서 배출된 오염물질이 하천의 특정지점에 도달하는 비율로 정의된다. 본 연구에서는 Hwang(2016) 등이 제시한 기준유량 조건의 유달율 추정방법을 영강유역에 적용하고 QUALKO2 수질모델의 수질 입력자료를 생성하여 기준유량 조건의 유달율 산정방법(식 (3)) 과 평균 개념의 유달율 산정 방법(식 (2))의 비교분석을 통해 유달율 추정방법에 대한 검증 연구를 수행하였다. 연구결과, 유달율 함수식은 식 (2)와 식 (3) 모두 사용 가능하나, 배출계수 적용에 따라 방법론을 달리할 필요가 있다. 식 (2)를 사용할 경우는 배출계수를 저수량, 평수량 구분없이 1로 동일하게 사용해야 하며, 식 (3)을 사용할 경우는 기술지침에서 정한 배출계수(저수량 0.15, 평수량 0.5)를 적용해야 할 것으로 판단된다.

논과 산림 소유역에서의 유황별 유달율 조사

강문성 ( M. S. Kang ),배승종 ( S. J. Bae ),정광욱 ( K. W. Jung ),윤춘경 ( C. G. Yoon ),최중대 ( J. D. Choi ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

유달율은 임의 유역의 배출부하량이 해당유역의 말단에 도달하는 비를 말하며, 해당 유역의 오염물질 유출특성 지표로서 수질오염총량관리제와 같은 유역관리계획에서 목표수질 설정 및 할당부하량을 결정하는데 중요한 요소로 작용한다. 따라서 오염총량관리계획의 수립 및 시행을 위해서는 원단위, 배출 및 유달부하량의 과학적인 산정이 필요하다. 따라서, 본 연구의 목적은 논과 산림에서의 유출에 따른 오염물질 배출 및 유달 특성을 조사함으로서 수질오염총량기법의 고도화를 위한 논과 산림에서의 유황별 유달부하량 산정방법을 정립하고 제시하는 데 있다. 본 연구에서는 경기도 광주시 도척면 방도리에 위치하고 있는 한강수계의 유정천 최상류 지점의 논과 산림으로 우점된 소유역을 시험유역으로 선정하였으며, 토지이용 및 유역특성에 따른 부하량을 모니터링하기 위한 수문/수질 계측망을 구성하였다. 논과 산림 소유역의 측점별 수위-유량 관계를 수립하였으며, 결정계수 (R²)는 각각 0.93과 0.82의 값을 나타내었다. 논과 산림 측점에서 총 19회의 폭우사상을 모니터링 하였으며, 선행건기일수는 0-17일 사이의 값을 보였으며, 강수량은 10-100mm의 범위를 보였다. 논과 산림의 유출율의 범위는 각각 0.11-0.84와 0.38-0.72의 범위를 보임으로서, 산림지 유역의 유출률이 산림과 논을 포함하는 하류의 소유역보다 큰 값을 나타냈다. 논 측점과 산림 측점 소유역에서의 수질항목별 유량-부하량 관계를 수립하였으며, 수질항목별 결정 계수는 논과 산림측점에서 각각 0.69-0.99와 0.92-0.99의 범위를 보였다. 강우사상 계급에 따른 논과 산림 측점에서의 유황별 수질항목별 농도변화는 유사한 경향을 보였다. 수위 변화에 따른 pH와 EC 농도 변화는 두 측점에서 모두 반비례 관계를 나타내었다. 부유물질과 COD 농도는 초기 수위 상승시 높은 농도를 보임으로서, 수위변화에 대하여 뚜렷한 경향을 보였다. 수위변화에 따른 BOD 농도 변화는 초기 강우시 높은 값을 보였고, 강우가 지속되면서 뚜렷한 경향을 보이지는 않았다. 영양물질인 총질소와 총인의 농도 변화는 강우 초기에 높은 값을 보였다. 본 연구의 경우에는 유역면적이 비교적 작으면서 도시화가 이루어지지 않은 산림지와 논 우점지역인 단순 토지이용을 대상으로 하고 있다. 따라서, 일반적으로 알려진 유출 특성과 수질농도 변화와는 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서, 보다 과학적이고 합리적인 결과를 도출하기 위해서는 지속적이고 과학적인 모니터링을 통해 양질의 자료를 수집하고 분석하여야 할 것으로 사료된다.

수질모델링을 위한 유달부하량의 수리․수문학적 산정

김상단,송미영,김형수 한국습지학회 2004 한국습지학회지 Vol.6 No.3

본 연구에서는 수리․수문학적인 이론을 근거로 수질모델링을 위한 유달 오염부하량 산정방법을 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 방법은 격자기반으로 구성되어 있으며, 최대 경사 방향으로 일어나는 지표면 유출을 추적함으로써 유달부하량을 계산하게 된다. 또한 GIS 및 DEM 자료를 이용함으로써 공간적으로 분포된 배출 오염부하량, 지형, 경사, 토양특성, 토지이용 등을 고려할 수 있다. 이를 통하여 수질에 영향을 미치는 다양한 토지이용방법 및 유역관리방식의 대안에 대한 평가가 가능할 것으로 기대된다. A hydraulically and hydrologically based estimation method of pollutant delivery load for water quality modeling is proposed. The proposed method works on grid basis and routes overland flows from one cell to the next following the maximum downslope directions. The method is able to consider spatially-varied data of source pollutant, topography, land slopes, soil haracteristics, land use and aspects, which can be extracted from geographic information systems (GIS) and from digital elevation models (DEMs). Because of this feature, the proposed method can be expected to be used for evaluating the impacts of various practices on watershed management for water quality.

유량-유달부하량 관계식을 이용한 용전천 및 단장천의 수질특성 평가

최시영 ( Siyoung Choi ),이남주 ( Namjoo Lee ),임수빈 ( Soobin Yim ) 한국수처리학회 2021 한국수처리학회지 Vol.29 No.6

This study was conducted to identify the runoff characteristics of Yongjeon and Danjang streams, tributaries of Nakdong river basin, through analyzing the flow rate-delivery pollution loading curves and the correlation of water quality factors. The flow rate-delivery pollutant concentration curve analysis exhibited that the water concentration of pollutants increased as the flow rate increased, but it was difficult to derive a correlation formula that could accurately predict changes in water concentration. In the flow rate-delivery pollution loading equation analysis for Yongjeon stream, the flow coefficient of TOC and T-N items were found to have 1.396 and 1.304, respectively, and the flow coefficient of T-P showed a high correlation of 1.606 and the determination coefficient (R²) of the relational expression was mostly 0.93 or higher. In the case of Danjang stream, TOC, T-N, and T-P items showed flow coefficient values of 1.347, 1.232, and 1.301, respectively, and the determination coefficient (R²) of the relational expression was higher than 0.95. These results suggest that Yongjeon and Danjang streams are watersheds with runoff characteristics that increase the organic and nutrient loadings as the flow rate increases. In Yongjeon stream, the flow rate (Q) correlated turbidity with high positive (+) and relatively high positive (+) correlation with TOC, T-N and NO₃-N items (p<0.01). For Danjang stream, the flow rate (Q) revealed a relatively high positive (+) correlation with turbidity, TOC and T-P items (p<0.01), and negative (-) correlation with EC (p<0.01).

장성천 유역의 누가유달부하량 및 유달율 변화 분석에 관한 연구

송광덕,이기순,박승호,심홍빈,김영석,김신조,강태구 한국도시환경학회 2017 한국도시환경학회지 Vol.17 No.3

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.

강우에 따른 판문천 비점오염원 부하량 산정에 관한 연구

이춘식(Lee, Chun Sik),임태효(Im, Taehyo),권헌각(Kwon, Heongak) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.3

본 연구에서는 남강 유입 지천 중 판문천에 대해 상, 중, 하류로 구분하여 강우 시 비점오염원 모니터링을 진행하고 그 결과를 활용하여 해당 유역에 대한 비점오염원 유출특성을 분석하였다. 더불어 대상 유역에 대한 비점오염원 부하량 및 유달율을 산정하여 비점오염원의 거동을 분석하였다. 강우 시 평균 유량은 판문천 상류의 경우 0.87 ㎥/sec, 중류 13.12 ㎥/sec 및 하류 20.68 ㎥/sec로 조사되었다. 무강우 시 평시 유량은 상류 0.02 ㎥/sec, 중류 0.25 ㎥/sec, 하류 2.92 ㎥/sec로 조사되었으며, 매우 적은 유량을 유지하다강우 시 급격히 증가하는 형태를 나타내었다. 판문천의 강우 시 수질 농도는, 강우 시 BOD 2.1∼2.9 ㎎/L, COD 4.7∼5.0 ㎎/L, SS10.5∼27.4 ㎎/L, TOC 5.2∼9.1 ㎎/L, T-N 2.381∼2.933 ㎎/L, T-P 0.075∼0.117 ㎎/L 범위로 조사되었다. 판문천 하류부의 무강우시 및 강우 시 수질농도를 비교할 경우 큰 차이는 나타나지 않았다. 무강우 시 진주 판문천의 평균 수질(하류)을 분석한 결과,BOD 2.6 ㎎/L, COD 4.6 ㎎/L, TOC 5.2 ㎎/L, SS 23.0 ㎎/L, T-N 2.369 ㎎/L, T-P 0.066 ㎎/L로 조사되어 하천수질 등급 Ⅱ(약간 좋음)수준을 유지하고 있는 것으로 파악되었다. 진주 판문천의 상⋅중⋅하류의 수질 농도를 검토한 결과, 전체적으로 상류의 수질 오염도가비교적 높았고 하류로 유하함에 따라 수질이 다소 좋아지는 경향을 나타내었다. 강우 시기와 무강우 시기로 구분하여 항목별 유달율을 산정하였다. 진주 판문천유역의 경우 강우 시 유달율이 BOD 0.497, T-N 0.891, T-P 0.131이였으며, 무강우 시 유달율은 BOD 0.360, T-N 0.874, T-P 0.179로 조사되었다. In this study, the non - point pollution source runoff characteristics were analyzed by using the result of monitoring. In addition, the nonpoint source pollutant behavior were analyzed by estimating the nonpoint source load and the delivery rate for the target watershed. The average flow during rainfall was 0.87 ㎥/sec in the upstream, 13.12 ㎥/sec in the middle, and 20.68 ㎥/sec in the downstream. The average flow rate was 0.02 ㎥/sec in the upstream, 0.25 ㎥/sec in the middle, and 2.92 ㎥/sec in the downstream when the rainfall did not come. And when the rainfall did not occur, the average flow rate increased rapidly during rainfall while maintaining a very small flow rate. The water quality of Panmuncheon was ranged from BOD 2.1∼2.9 ㎎/L, COD 4.7∼5.0 ㎎/L, SS 10.5∼27.4 ㎎/L, TOC 5.2∼9.1 ㎎/L, T-N 2.381∼2.933㎎/L and T-P 0.075∼0.117 ㎎/L during rainfall. In the case of the downstream, it was found that the water quality was not changed by rainfall occurrence. In the absence of rainfall, the downstream water quality was maintained at BOD 2.6 ㎎/L, COD 4.6 ㎎/L, TOC 5.2 ㎎/L, SS 23.0 ㎎/L, T-N 2.369 ㎎/L, T-P 0.066 ㎎/L, and river water quality grade 2. In the case of Panmuncheon, the upstream water pollution degree was high and the water pollution degree tended to decrease as the water flowed downstream. The delivery rate of non-point source was estimated according to rainfall occurrence. The non-point source pollutant delivery rates in the Panmuncheon watershed were estimated to be BOD 0.497, T-N 0.891 and T-P 0.131 when the rainfall, and BOD 0.360, T-N 0.874 and T-P 0.179 when rain will not come.