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3차원 수치모형을 이용한 수온 성층 발달시기 팔당호의 물순환 특성 분석
류인구 ( Ryu Ingu ),최황정 ( Choi Hwangjeong ),신동석,유순주 ( Yu Soonju ),정세웅 ( Chung Sewoong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
하천이 저수지로 유입하면서 저수지 내 물순환 체계가 변화하고 그에 따라 수질 환경도 반응하게 된다. 팔당호는 서로 다른 수리 및 수질 특성을 보이는 남·북한강, 경안천이 합류하는 지역에 댐이 건설되어 형성되었으며, 그 결과 유입하천의 영향이 크며 팔당댐의 자연유하식 운영 방식(run-of-the-river type)과 결합하여 복잡한 물순환 특성을 나타낸다. 특히, 수온이 증가하는 시기에 국지적으로 조류의 과다증식(algal bloom)과 저층 빈산소(hypoxia)가 발생하고 있다. 이러한 팔당호의 시공간적 특성을 이해하기 위해 수온 성층이 발달하는 시기(2016년 5 ∼ 6월)에 3차원 수리동역학 모형(AEM3D)을 구축하여 팔당호의 유속, 수온, 체류시간 및 전기전도도의 관계를 분석하였다. 수치 모의결과는 측정결과 대비 평균적으로 유속은 24% 이내, 수온은 4% 이내, 전기전도도는 16% 이내의 상대 오차를 나타내었으며, 수온 성층 및 물질 순환을 적절히 재현하였다. 수온 성층이 발달하는 시기에 팔당호의 시공간적 물순환 특성은 다음과 같다. 수심별 수온 경사(gradient)가 남한강 구간에서보다 북한강 구간에서 크게 나타났으며, 북한강 구간의 수온약층(thermocline)은 남한강 구간에서보다 낮은 수심에서 형성되었다. 이러한 현상은 남·북한강, 경안천의 유입 수온 차이로, 수온에 의한 밀도류(density currents)가 발생하고 팔당호 내 공간적 차이로 나타나기 때문이다. 특히, 낮은 수온의 북한강 유입수(청평댐 방류수)가 팔당호 내 북한강 구간과 합류 구간의 저층에서 지배적인 흐름을 나타냈으며, 상대적으로 높은 수온의 남한강과 경안천 유입수는 남한강 구간, 북한강 구간 및 합류 구간의 상층부에 주로 지배적인 흐름을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 팔당호 내 흐름에서 상층부는 상대적으로 오염도가 높고, 국지적 체류 시간(water age)이 증가하는 조건 속에서 조류의 과다증식에 취약한 물순환 구조를 보여주었다. 또한, 남한강 구간 저층부에서 국지적 체류 시간이 증가하는 공간은 빈산소 현상이 발생하는 공간과 유사하였다. 즉, 수온 성층이 발생하는 시기에 팔당호 내 물순환은 상이한 특성을 가진 하천 유입수가 밀도류의 특성을 나타내며, 그러한 순환 체계에서 물질 이동이 국지적으로 정체되면서 조류의 과다증식, 저층 빈산소와 같은 수질 현상이 발생한다고 볼 수 있다.
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유순주 ( Soonju Yu ),이은정 ( Eunjeong Lee ),박민지 ( Minji Park ),김갑순 ( Kapsoon Kim ),임종권 ( Jongkwon Im ),류인구 ( Ingu Ryu ),최황정 ( Hwangjeong Choi ),변명섭 ( Myeongseop Byeon ),노혜란 ( Hyeran Noh ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.6
Since the 1970s regulations against the pollution of drinking water have been introduced in Lake Paldang watershed area. To understand the effects of water environment management policies and the impacts of climate changes on Lake Paldang, a long-term comprehensive study of this watershed and the changes in its water environment is required. In this study, we analyzed changes in the weather, hydrology, sources of pollution, water quality, and algal development from 2000 to 2015 year based on the statistical data provided by several national information systems. While the population and amount of sewage in the Lake Paldang watershed increased by about 1.5 times, the amount of animal manure showed a decreasing trend during the same period. The wastewater also increased by about 1.5 times while the amount of water intakes rose by about 1.14 times. The water quality in front of the Paldang Dam, which is the representative monitoring site of the Lake Paldang, was stable. The annual average BOD concentration remained within 2 mg/L, which is a “Good (lb)” level according to the environment standards of Republic of Korea. The development of phytoplankton and harmful cyanobacteria were largely influenced by meteorological factors.
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