낙동강 수질변화과정의 해석에 관한 연구

민광식 성균관대학교 일반대학원 2018 국내박사

낙동강은 영남지역을 유역권으로 하여 그 중앙 저지대를 남류하여 남해로 흐르는 하천으로 유입연장 525km, 유역면적 23,859km2이며 강원도 태백시 동쪽 계곡에서 발원하여 경상북도, 대구시, 경상북도, 경상남도를 거처 부산 하구언에서 바다로 유입된다. 낙동강은 4대강 유역 중 가장 연약한 유역 및 수자원 특성을 들 수 있다. 2006년이후 기준으로 예상용수 부족량이 전국 최대이며, 또한 공업.농업용수의 공급률이 전국 최저의 부족량을 기록하고 있고, 용수 부족 문제를 가지고 있으며, 또한 낙동강 유역은 우리나라 연 강수량의 80% 수준을 보이고 있으며, 상류지역의 급한 하천경사와 하류의 완만한 경사를 보이는 하도특성과 한강의 1/4 수준의 다목적댐 저수용량, 하류지역 하천수의 높은 의존도(90%) 등 연약한 유역 및 수자원 특성을 보이고 있고, 강우유출과 물순환 구조에 대한 부족, 비합리적 수문관측망 체계, 유역특성의 적합한 수문환경 자료 구축 및 관리기술의 미흡, 매년 반복되는 홍수와 가뭄 등 전반적인 수자원 부족량에 대한 높은 불만족을 가지고 있다. 낙동강은 영양염류의 과다로 보에 녹조류가 대량으로 번식하여 녹색으로 변화는 녹조 현상을 유발하고 있으며, 하천에 유입된 영양염류는 제거하지 않으면 수중 생태계의 물질 순환 구조 속에 계속남아 있게 되므로, 녹조 현상이 자꾸 되풀이해서 나타나게 되었다. 녹조현상을 막기 위해서는 축산폐수, 산업폐수, 생활하수, 비점오염원를 충분히 정화하여 영양염류가 하천으로 유입되지 않도록 해야 한다. 유입된 영양염류를 제거하기 위해서 4대강 사업시 하천주위에 나무를 심어 조금이나마 녹조현상을 제거하는데 일조하였다. 낙동강 유역의 수질관리문제은 보 유역에서는 집중호우 시 탁수발생의 문제, 수질과 관련된 방류량의 결정 문제 부영양화 수질 문제 등이 제기될 수 있다. 낙동강 상류유역에서는 비점오염원, 축산폐수, 생활하수 등이 유입되며 유량 부족으로 인한 건천화 문제 등이 고려되며, 중류유역에서는 대규모 공업단지의 폐수처리장의 방류수 유입, 화학물질과 유독성 오염물질 유입 대도시 환경기초시설의 방류수 유입과 빈번히 발생하는 수질사고 등의 문제를 검토하여야 하고, 또한 하류유역에서는 취수원의 수질개선과 정수처리공정의 개선문제, 정체수역에서의 녹조 발생 등의 수질관리 문제, 하구언의 해수유입과 수질악화 문제 등이 검토되어야 한다. 낙동강의 경우 중.상류의 국가산업단지가 위치되어 있으며, 중류에는 250만 인구의 대도시가 존재하고 있어, 낙동강 중.하류의 수질은 연평균 3급수 수준이며, 대단위 상수원으로 사용하기 위해 고도정수처리 대책이 필요할 뿐 아니라 각종 수질오염사고에 취약하며, 더욱이 낙동강 하구둑의 완공으로 인한 유속의 감속으로 오염물질의 침전에 따른 수질 및 저질의 오염이 가속화 되고 있다. 낙동강은 비점오염원으로부터 하천으로 유입되는 오염물질은 정확한 오염원을 파악할 수 없을 뿐만 아니라 하천으로 유입되는 경로 역시 파악이 어려워 이들 오염원으로부터 발생되는 오염물질의 관리는 매우 어려운 실정이다. 그러므로 정부는 낙동강 수질개선 사업을 하였다. 낙동강 수질을 개선하기 위하여, 본류 48개, 지류 181개 지점을 선택하여, 상.중.하류로 구분하고 보별, 계절별, 지역별로 나누어 BOD, COD, SS, T-N, T-P, 수온, 클로로필-a등을 분석하여 낙동강의 10개 지류(내성천, 영강, 병성천, 위천, 감천, 금호강, 회천, 황강, 남강, 밀양강)를 분석하여 수질을 개선고져 하는 자료로 활용하고자 한다. 낙동강 수질관리에 대한 조사 연구는 행정기관, 대학, 민간업체 등에서도 그간 수 많은 조사 연구를 수행하여 왔지만 낙동강 유역의 점오염원, 비점오염원에 대한 효율적인 관리미흡으로 낙동강 수질은 아직도 개선되고 있지 못한 것이 사실이다. 4대강 사업의 현재의 낙동강의 수질에 어떠한 영향을 미치고 있는지를 고찰하고 적절한 수질관리를 할 필요가 있다. 4대강 뿐만 아니라 수많은 지천들의 정비사업도 뒤따라야 하기 때문에 4대강 사업이 낙동강의 수질에 미치는 영향을 객관적이고 타당성 있게 연구하는 것은 필요한 것이라고 할 수 있다. 그러나 낙동강 수질개선 사업후 지역마다 변화가 발생했지만 전반적으로 수질이 개선되고 있는 것으로 파악되고 있다.

광주지역의 물수지와 수질변화 분석

한동진 호남대학교 대학원 2010 국내박사

Since the 1970's, the population and industry of urban area were concentrated to cities due to high economic growth policy while the preservation and consideration of environment has been relatively insufficient due to the development focused on economic policy. As a result, the natural environment was significantly damaged, so we are faced with serious environment problems such as the air pollution and the filth of water quality. In the urban area, the pollution and deterioration of water quality and the ecological change of waterside are due to frequent incurring of downtown type of flood, lowering of groundwater level and reduction of base flow, depletion of groundwater, distortion of groundwater flow, discharge of sewage and wastewater which are in excess of stream's self-purification capability. Recently, the most important tasks are the sustainable urban developments such as the sound restoration of urban water circulation and environment for improving QOL(the quality of life). This research aims at suggesting the direction for improving the urban environment by analyzing hydrological environment of Gwangju Area, which was distorted during urbanization process, and also evaluating various factors for hydrology. The findings of this research can be summarized as follows. At the initial stage of urbanization in the 1970's, the distortion of hydrological environment was mainly limited to the basin of the Gwangju Stream taking the old section of the city as a center, but by the late 1990's downtown started to be extensively expanded due to the development of new downtown and the creation of industrial complexes. In this process the Gwnagju Stream which used to be a winding flow was straight-lined and the width of the stream was significantly reduced as well. Various streams such as the Seobang Stream, the Keuknak Stream, the Donggye Stream, the Gyeongyangji Stream, the Gwangju Industrial Complex Stream, the Yongbong Stream and the Seochang Stream were covered with living wastes, toxic materials and contaminated deposits while their function such as the flow and the purification of streams were lost or disappeared. Because living sewage and wastewater of industrial complex are flowing in the Gwangju Stream which is a tributary of the Youngsan, the Youngsan River, its main stream, is reported to be the highest degree of water pollution among 4 major rivers of Korea. Even though the effect of water quality improvement by the distribution of sewage appears and comes into sights, the problem of the water pollution caused by the overflow at the time of heavy rainy season has not been solved because the sewage systems of most areas are composed of combined sewer pipes. Especially as treated sewage water is discharged into stream water, a part of various pollutants is infiltrated into ground water and has a role of a deteriorating factor of water quality. The groundwater tubular well abandoned because of the increase of impermeable land and the lowering of the ground water level caused by excessive pumping of groundwater takes up 86.8% of total wells. The expansion of the impermeable land caused by the result of urbanization has an influences on the overall flood gate environment such as the runoff and water quality of the streams and aquatic ecology which is regarded as an important factor for the public administration of basins. The imperishability rate which was accompanied by the urbanization of Gwangju Area was 7.77% in 1975, but the imperishability rate was increased to 15.78% in 2000, which is about 2 times of that in 1975. And the ratios of total impermeable land including rice paddy and waters were 39.53% in 1975, 40.81% in 1980, 43.22% in 1985, 43.82% in 1990, 44.67% in 1995 and 45.10% in 2000, which showed their continuous increase. On the other hand, the rapid increase in the demand of urban water and accelerated maintenance of storm water drainage pipe and combined gathering drainage pipe affects the change in urban hydrological environment in terms of the increase in peak flow and the shortening of arrival time, the lowering of groundwater level and the worsening or the drying of downtown streams. That is to say, the direct outflow volume in 1970's was 18.28% against precipitation and was increased to 19.75% in 1980's, to 23.41% in 1990's and to 25.33% during storm water in 2000's while artificial recharge volume was gradually decreased to 28.08% in 1970's, to 27.42% in 1980's, 25.92% in 1990's and 25.33% in 2000. The outflow volume was increased to 18.28% in 1970's, 19.755% in 1980's, 23.41% in 1990's and 24.75% in 2000's respectively due to the increase of various quantity of wide area waterworks and direct outflow volume but the storage volume of groundwater clearly shows the trend of gradual decrease. If the development of downtown is extensively expanded in the future, this findings shows that the environment of river water will be deteriorated further. In order to solve this problem, this researcher suggests the opinion that we need to identify the environment of the distorted flood gate and to figure out the plan for urban redevelopment and environmental recycling in the future. 1970년대 이후 고도경제성장 정책에 의해 도시지역의 인구와 산업이 도시로 집중되었으며, 개발 중심의 경제정책으로 환경보전과 환경성에 대한 배려는 상대적으로 미흡하였다. 그 결과 많은 자연환경이 훼손되어 대기오염과 수질오탁 등 심각한 환경문제에 직면하고 있다. 도시지역에서는 도심형 홍수의 빈발, 지하수위 저하 및 하천 기저유출량 감소, 지하수의 고갈, 지하수 유동기구의 왜곡, 하천 자정능력을 초과하는 생활오폐수 방류로 인한 수질오염과 수변생태계 변화 등이 야기 되고 있다. 최근 도시의 건전한 물 순환 회복을 통한 지속가능한 도시개발과 삶의 질 제고를 위한 도시환경 복원이 더욱 중요한 과제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 도시화 과정 속에 왜곡된 광주지역의 물수지와 수질변화를 분석하고 수문제 요소를 평가하여 도시환경개선 방향을 제시하고자 한다. 본 연구결과는 다음과 같다. 도시화 초기에는 주로 구 시가지를 중심으로 광주천 유역에 국한되었으나 1990년대 후반부터 신도심개발과 공업단지조성으로 시가지가 외연적 확대되기 시작하였다. 이 과정에서 곡류하던 광주천이 직선화되었고 하폭도 크게 줄어들었으며, 서방천, 극락천, 동계천, 경양지천, 광주공단천, 용봉천, 서창천 등이 복개되어 하천으로서 기능이 상실되었다. 광주시의 생활하수, 공단폐수가 유입되는 광주천의 영향으로 영산강은 4대 하천 중 수질오염도가 가장 높은 것으로 보고되고 있다. 광주지역의 수질변화를 살펴볼 때 광주천과 영산강 본류와의 합류지점에서 BOD(5∼12mg/L)가 급격히 증가하여 수질상태가 불량함을 알 수 있다. 하수도 보급에 의한 수질개선 효과는 나타났지만 아직 대부분의 지역이 합류식 하수관거로 구성되어 있어 호우시 월류수에 의한 수질오탁은 여전히 미해결된 상태이다. 특히 하수처리수가 하천 유지용수로 방류되고 있으며, 그 일부가 지하수로 침투하여 지하수 수질을 악화시키는 요인으로 작용하고 있다. 광주지역의 도시화에 수반되는 불투수율의 변화는 1975년에 7.77%이였던 것이 2000년에서는 약 2배에 증가하여 15.78%를 차지하였으며, 급격한 도시용수의 수요증대와 우수관거 및 합류식 차집관거 등이 빠르게 정비되고 있어 홍수 첨두유량의 증가와 도달시간 단축, 지하수위 저하와 도심하천의 건천화가 심화되는 도시수문환경이 변화하고 있다. 즉, 1970년대 직접 유출량은 강수량대비 18.28%이였으나, 1980년대에는 19.75%, 1990년대에는 23.41% 그리고 2000년대에는 24.75%로 증가한 반면, 우수 함양량은 1970년대 28.08%, 1980년대 27.42%, 1990년대 25.92% 그리고 2000년대에는 25.33%로 감소하였다. 한편 유출량은 광역상수도의 도수와 직접유출량이 증가되어 1970년대 18.28%, 1980년대 19.75%, 1990년대 23.41%, 2000년대에는 24.75%로 증가하였으나, 지하수 저유량은 점진적으로 감소하는 경향이 뚜렷하다. 이처럼 유역의 불투수성 면적의 확대는 비단 도시지역의 유출구조의 변화뿐만 아니라 수생태계의 다양성과 물수지와 수질변화에 큰 영향을 미치고 있다. 특히 도시지역의 비점오염물질은 집중호우시 직접유출량과 함께 우수배수구를 통해 하천으로 신속하게 배출됨으로써 수질을 악화시키는 요인으로 지적되고 있다. 따라서 오늘날 도시지역의 도시형홍수와 수질오염 문제를 해결하는 근본적인 문제는 도시지역을 광범위하게 덮고 있는 콘크리트 구조물과 아스팔트 포장지역에 대한 재평가와 재해석이 필요하다고 판단된다.

제주시 정수장 처리수의 급수과정별 수질변화 특성

한경용 濟州大學校 産業大學院 2002 국내석사

In order to investigate the water quality change characteristics of treated water in water distribution systems of four (W, S, B and O) water treatment plants (WTPs) of Jeju city, the raw water, treated water and tap water that did not pass (named as not pass-tap water) and passed through the water storage tank (named as pass-tap water) were sampled and analyzed monthly from September 2001 to August 2002. Moreover, the correlations between the quality of raw water and trihalomethane formation potential (THMFP) at WTPs and between the concentrations of trihalomethanes (THMs) and general items of treated water, not pass-tap water and pass-tap water in water distribution systems, were also examined through the multilinear regression analysis. The results obtained were summarized as follows: 1. For water distribution systems of W, S, B and O WTPs, the concentration ranges (mean±S.D.) of THMs were 6.3∼15.3 ㎍/ℓ(9.3±2.6 ㎍/ℓ), 5.6∼15.8 ㎍/ℓ(10.0±3.5 ㎍/ℓ), 2.7∼4.6 ㎍/ℓ(3.5±0.56 ㎍/ℓ) and 2.7∼4.3 ㎍/ℓ(3.2±0.5 ㎍/ℓ), respectively, and mean concentrations of CHCl3 were 0.7 ㎍/ℓ, 0.5 ㎍/ℓ,0.3 ㎍/ℓ and 0.3 ㎍/ℓ, respectively, indicating that the concentrations of THMs and CHCl3 were much lower than their water quality criteria. THMs concentrations of pass-tap water were 1.5 to 2.0 higher than those of treated water and not pass-tap water, although THMs concentrations of the latter were similar. 2. The change of residual chlorine concentrations between treated water and not pass-tap water was little because of short residence of the former in pipelines, but that between treated water and pass-tap water was great because of long residence of the former in water storage tank. 3. The concentrations of NO3 - and Cl- of treated water in distribution systems did not change. Their seasonal variations were ascribed to the quality of raw water. 4. Although pH of treated water in distribution system did not change for S WTP, for the other WTPs, pH of treated water and not pass-tap water did not change, but pH of pass-tap water was higher than that of treated water. This is considered to be caused by the fact that the water storage tank is made of FRP for S WTP, but for the other WTPs it is made of reinforced concrete and so the calcium oxide which increases water pH was released from it. 5. The turbidity of treated water in distribution systems did not change for B and O WTPs, but the turbidity at W2 of W WTP and S4 and S5 of S WTP was higher than that of each treated water, which is considered to be caused by the fact that the pipelines or water storage tank was very old. 6. It was found that through the multilinear regression analysis, the factors of water quality affecting THMs concentrations were pH, BOD, Br-, water temp., DO and Cl for raw water, and water temp., pH, residual chlorine, electrical conductivity (EC) for distribution systems of treated water. Among them, the main factors were pH, Br-, BOD for raw water, and water temp., pH and Cl- for distribution systems of treated water, although they can change depending on the quality of raw water and the conditions of WTP.

상수 배수관망에서의 수질변화 해석

이상준 단국대학교 1994 국내석사

본 연구는 관망내에서 수질변화의 진행정도를 예측하기 위한 컴퓨터 프로그램을 개발한 것이다. 수돗물의 수질은 원수의 수질에 큰 영향을 받겠으나, 원수가 처리 기준치로 정수처리 되었다면 그 후의 수질은 정수 수송중에 일어나는 수질저하 문제로 국한된다고 할 수 있다. 또한, 배수관망내의 수질변화에 큰영향을 미치는 것은 주로 잔류염소농도의 감소와 적수발생에 의한 것이라고 알려지고 있다. 그 중에서 잔류염소농도 감소는 배수관망의 수질특성해의 제1차 수단으로써, 잔류염소감소도를 수질변화의 지표로 많이 이용하고 있으므로, 본 연구에서는 배수관망에 있어서 관종·관경·수온에 따른 잔류염소농도의 변화를 추정하고, 이러한 추정을 바탕으로 하여 최대·최소 유량일 때의 수질을 비교하였다. 그리고, 추가염소 주입의 영향을 검토하여 추가주입 지점을 가상으로 설정해 보았으며, 외부로부터 오염물질이 유입했을 때 그 물질의 유출경로와 영향에 대해서도 검토하였다. 본 연구 결과는 기존 배수관망 말단의 잔류염소 농도를 추정함으로써 배수지 혹은 중간 추가염소주입의 농도를 결정하고, 배수관망을 신설하거나 개선할 때에 수질 면에서 좀더 합리적인 관망을 구성하기 위한 설계에 유용하게 이용될 수 있을 것이다. This study is to develop a computer program to predict the water quality change in water distribution systems. Important mechanisms considered in this program are the reduction rate and the intermixing effect of water quality components such as residual chlorine, and the effect of the surface material of pipes. This program was applied to an artificial and a real water distribution network and it was found that the rate of the water quality change during the maximum-hour demand rate was three times as much as that during the minimum-hour demand rate. It was also found that the additional chlorine injection in the middle of the network could reduce about 38% of the average residual chlorine concentration in the real distribution system.

정수장 슬러지 처리 운전 mode별 수질변화 연구

이용성 서울시립대학교 도시과학대학원 2021 국내석사

서울시 소재 아리수정수센터는 현재 6개소로 물생산 및 배출수 처리공정 운전 중에 있다. 정수장은 2,000㎥/day 이상 폐수를 발생하는 수도사업시설로 관련법에 따라 폐수배출시설로 분류되어 방류수 배출허용기준에 적합하게 처리하여 폐수를 방류하여야 한다. 최근 폐수의 수질항목 및 방류수질 기준이 강화되고 있고 정수 기준역시 강화되는 추세로 기존의 처리공정 시스템에 보다 맛있는 수질을 보다 안전하게 공정운전 하면서, 폐수배출 역시 방류수 수질 기준에 적합하도록 하는 두 가지 목적을 동시에 만족하여야 한다. 본 연구는 정수처리공정시스템에 있어 정수공정 과정에서 발생되는 배출수 및 배슬러지 처리에 초점을 맞춰 수질과 처리공정 효율성 향상 위한 수질 농도 변화를 예측하여 공정운전의 개선 가능범위의 예측 그리고 배출수 수질 개선효과를 평가하기 위하여 3가지 운전 mode로 나누어 실험을 수행 하고 그 결과를 분석하였다. 운전 modeⅠ은 현재의 제2농축조 상징수를 탈수기 세정수 및 도로 청소수로 재이용하고 있는바, 보다 전 처리공정인 제1농축조의 상징수를 구내배관으로 취수하여 세정수 등으로 재이용하기 위한 조건별 수질 농도 값을 실험 측정하여 운전변화 범위를 확대하고자 하였다. 운전 mode Ⅱ는 현재 탈수기 탈리액 반송수를 제2농축조 분배조로 유입 하였던바, 조정공정 최 앞단인 배출수조로 내부반송 함에 따라 배슬러지조와 제1농축조 그리고 제2농축조의 수질 농도 값을 실험, 측정함으로써 수질 값에 따른 공정운전의 변화를 예측할 수 있고 수질농도 효율향상 필요에 대한 범위를 설정할 수 있다. 운전 mode Ⅲ 는 농축조 최종 방류위어와 구내 퇴수로 최종 방류구에서의 상징수를 다시 한 번 폭기 공정을 통하였을 때 클로로포름 농도 값의 변화를 실험 측정하여 원수의 악화시나 방류수질 기준 강화시 대응 등에 활용 하고자 하였다. 본 연구는 정수장 슬러지 처리의 여러 공정 중 3가지 유형의 운전 mode별 수질 변화 농도를 실험하여 공정 효율의 향상과 개선을 연구하여 반영 가능성 여부를 검토하고자 하였던바, Renovation을 통한 실질적 개선효과에 대한 정량화 값을 도출할 수 있었으며, 유사 정수장 공정에도 현장의 운전조건과 특성에 맞춰 적절하게 활용하여 효율향상을 기할 수 있을 것으로 사료된다. There are currently six Arisu Water Purification Centers in Seoul operating water production and discharge water treatment processes. A water treatment plant is a facility that generates more than 2,000㎥/day of wastewater, is classified as a wastewater discharge facility according to the relevant laws, and must be treated according to the effluent discharge allowance standards. With the recent reinforcement of the effluent quality standards and the trend of strengthening water purification standards, two objectives must be satisfied simultaneously to ensure safe operations and more delicious water quality using the existing treatment process while ensuring that wastewater discharge meets the effluent quality standards. This study focuses on the treatment of discharged water and the wastewater generated during the water purification process and predicts the improvement of water quality and efficient treatment processes. It also examines the change in water quality to gauge the accuracy of the process operations' expectations and predictions and evaluate the extent of improvement. For this, experiments and research were conducted by dividing the discharge water treatment into three main operation modes. In operation mode I, the current symbolic water of the second enrichment tank is used as washing water for the dehydrator and reuse water for road cleaning, so the symbolic water of the first enrichment tank is collected through the premise’s pipes and reused as washing water. The concentration values were tested and measured to expand the range of operational change. In operation mode Ⅱ, the water returned from the current dehydrator was fed into the distribution path of the second concentration tank, and the water quality concentration values of the bath sludge support, the first concentration tank, and the second concentration tank were tested as it was returned to the front of the adjustment process. By measuring values, it is possible to predict the change in process operation according to the water quality and to set the range for the needed improvement of the water quality concentration efficiency. Operation mode Ⅲ is used to test and measure the change in the concentration of chloroform when the final discharge weir of the thickening tank and the final discharge port of the premises are passed through the aeration process to cope with the deterioration of raw water or address the discharge water quality standards' reinforcement. This study was to examine the possibility of reflecting the improvement and improvement of the process efficiency by experimenting with the concentration of changes in water quality by operation mode of three types among the various processes of sludge treatment in a water purification plant. It was possible to derive the value, and it is believed that the efficiency can be improved by appropriately using it according to the operating conditions and characteristics of the site even for similar water purification plant processes.

관의 노후도에 따른 수질 변화에 관한 연구

안현정 崇實大學校 大學院 2000 국내석사

시화호 해수유통량 증대가 수질에 미치는 영향

이범연 명지대학교 대학원 2017 국내박사

Shihwa Coastal Reservoir (SCR) was constructed to supply fresh water and land reclamation for agricultural area. However, water quality of SCR was drastically deteriorated after the sluice of dike closed for the desalination as supply the agricultural water. For the water quality improvement by the tidal mixing increase, the Tidal Power Plant (TPP) was constructed and has been operating since the end of 2011 in the SCR. Therefore, this study was considered to investigate the impacts of increasing tidal mixing on the water quality in SCR based on the analysis of long-term water quality change and model simulation results. During TPP operation, the tidal mixing volume increased about 5.6 times from 0.025 to 0.157 billion m3/day (approximately 50% of the water volume of SCR). The water quality monitoring data showed that the dilution effect with outside of SCR seawater increased after increasing of tidal mixing as the salinity concentration, a preservation substance, increased in the middle area (SH01) within SCR (15.8%). As the tidal mixing velocity increasing, it breaks the stratification and hypoxia (≤ 3mg/L Dissolved Oxygen) during summer season in the main tidal channel. In addition, the concentration of pH, chemical oxygen demand (COD), total phosphorus (TP) and chlorophyll-a (Chl-a) in down area within SCR was decreased from graphical analysis and trend analysis. However, the concentration of dissolved inorganic nitrogen (DIN), total nitrogen (TN) has been increased because of the outside concentration which were higher than the down area within SCR before increasing of tidal mixing or it have increased trend. From the factor analysis in before and after increasing of tidal mixing, factor profiles of down area within SCR were changed to similar with outside of SCR, in which nutrient parameters (DIN, DIP, TN) were changed to 1st factor from 2nd factor. As a result of above mentioned changes, the water quality characteristics both down area within and outside of SCR showed a similar trend. In the case of the upper area within SCR, national monitoring data is not available before increasing of tidal mixing. After increasing of tidal mixing in the upper area within SCR, the concentration of water quality parameters have higher than down area and outside of SCR and it was exceeded about 2 times of management target water quality which is affected by concentrating inflow pollutant and limitation of geophysical tidal mixing. According to the scenario analysis of the contribution of water quality change by increasing of tidal mixing based on watershed model (STREAM) and ocean water quality model (EFDC), the average concentration of COD, TN and TP in the upper area within SCR was increased by 1.9%, 9.3% and 3.7%, respectively, due to limited tidal mixing and concentrated input load (70%). On the other hand, the down area within SCR, the average concentration of the COD, TN and TP was significantly decreased by 16.2%, 5.2% and 17.6%, respectively, and it can be decreased about 40% to 60%, if the concentration of down area within SCR has significantly higher than outside of SCR. However, if the input load to the SCR is increasing by the land development plan after increasing of tidal mixing, the concentration of water quality in SCR are directly or indirectly increasing instead of maintain of decreased concentration. Therefore, there has limited effects on decreasing water quality concentration by increasing tidal mixing in coastal area and pollutant source management is required for maintaining the decreased concentration in the SCR. Overall, an increase of tidal mixing has shown to have a positive impact on the down area within SCR water quality which has significantly higher concentration than outside of SCR. However, if outside of SCR water quality concentration has increased trend or similar to the inside of SCR, the concentration of water quality can be increased by increasing mixing with outside. In case of the upper area which has a higher concentration than down area within SCR, it has also partial influence by limited tidal mixing and input load. Therefore, for the improvement of the overall SCR water quality, pollutant source management is continually required. 시화호는 방조제 건설로 형성된 간척 농지에 농업용수 공급을 위해 건설되었다. 그러나 농업용수 공급을 위한 담수화를 위해 배수갑문을 닫은 이후 시화호 내측 수질이 급격히 악화되었다. 시화호 수질악화의 주요 원인 중에 하나인 방조제 건설에 따른 해수유통량 감소를 개선하기 위한 방안으로 방조제 중앙에 조력발전소를 건설을 통한 해수유통량 증대가 추진되어 2011년 말 완공되어 전면 가동이 시작되었다. 따라서 본 연구는 수질개선대책 중의 하나로 추진된 해수유통량 증대가 시화호 수질에 미치는 영향을 장기간 수질변화 분석 및 모델 모의결과 자료 분석을 통해 파악하고자 하였다. 연구결과 조력발전소 가동에 따라 해수유통량이 0.25억m3/일에서 시화호 저수용량의 약 50%인 1.57억m3/일로 약 5.6배가 증가된 것으로 분석되어 외측의 영향 증가되었을 것으로 전망되었다. 수질변화 분석결과 보존성 물질인 Salinity의 경우 해수유통량 증대에 따라 시화호 내측 중류(SH01)의 농도가 15.8% 증가한 것으로 분석되어 비교적 높은 농도를 나타내는 외측의 영향이 증가한 것으로 분석되었다. 또한 해수유통량 증대에 따른 해수교환 유속의 증가로 성층현상이 약해졌으며, 저층 DO 농도의 증가로 3mg/L미만을 나타내는 빈산소 현상이 개선된 것으로 조사되었다. 추가적으로 해수유통량 증대 이후 중하류 지역의 COD, TP 및 Chl-a 농도가 감소한 것으로 분석되어 해수유통량 증대가 수질농도 감소에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다. 그러나 DIN 및 TN 등의 경우 내측 하류에 비해 높은 농도 또는 증가추세를 나타내고 있는 외측의 영향으로 인해 내측 중하류의 농도가 증가한 것으로 분석되었다. 시화호 내측 중하류와 외측의 수질요인특성을 분석한 요인분석결과 내측 중하류지역에서 해수유통량 증대 이전 대부분 제2요인을 나타내었던 영양염류 항목(DIN, DIP, TN)들이 증대이후 제1요인으로 변경되어 요인특성이 외측과 유사하게 변화된 것으로 분석되었다. 따라서 수질변화 분석 및 요인분석결과 해수유통량 증대에 따른 외측의 영향 증가로 인해 내측 중하류와 외측의 수질특성이 비슷하게 변화된 것으로 판단된다. 시화호 내측 상류지역의 경우 해수유통량 증대 이전의 경우 해양환경측정망 자료가 가용하지 않아 전후 비교가 불가능하지만 해수유통량 증대 이후의 현황을 살펴보면 중하류 지역 및 시화호 외측에 비해 높은 농도를 나타내고 있으며, 관리목표를 약 2배 내외를 초과하고 있는 것으로 분석되었다. 따라서 상류지역의 경우 지형적인 해수순환의 제약 및 전체 유입부하량의 70% 이상이 집중되고 있어 중하류 수준으로의 수질농도 감소가 발생되지 않은 것으로 판단된다. 유역모델(STREAM)과 해역수질모델(EFDC)을 이용한 해수유통량 증대가 시화호 해역수질에 미치는 기여율 분석을 위한 시나리오 분석결과, 상류지역의 경우 제약적인 해수순환 및 유입오염원의 집중으로 인해 평균 COD, TN 및 TP 농도가 각각 1.9%, 9.3%, 3.7%가 증가된 것으로 분석되었다. 반면, 중하류지역의 경우 외측에 비해 수질농도가 현저히 높을 경우 약 40~60%의 수질농도 감소효과를 나타내었으나, 외측과 유사한 농도 이하에서는 증가하여 평균적으로는 COD, TN 및 TP 농도가 각각 16.2%, 5.2% 및 17.6%가 감소한 것으로 분석되었다. 그러나 해수유통량 증대 이후 개발 사업 등으로 인해 유입부하량이 증가될 경우 감소된 농도를 유지하는 것이 아니라 직접 또는 간접적으로 수질농도가 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 해수유통량 증대만으로는 제약적인 수질농도 감소 효과가 발생되며, 감소된 수질농도를 유지하기 위해서는 오염원 관리가 지속적으로 필요한 것으로 사료된다. 결론적으로 해수유통량 증대는 시화호 외측에 비해 현저히 높은 농도를 나타내는 중하류지역에는 긍정적인 효과를 나타내지만, 외측의 수질농도가 증가추세이거나 내측에 비해 높은 경우에는 해수유통량 증대에 따라 수질농도가 오히려 증가할 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 또한 해수유통량 증대 이후에도 시화호 중하류지역에 비해 높은 수질농도를 나타내고 있는 상류지역의 경우 제약적인 해수순환 및 집중된 유입부하량의 영향으로 인해 해수유통량 증대가 부분적인 영향을 미치는 것으로 사료된다. 따라서 시화호 전체지역에 대한 수질개선을 위해서는 오염원 관리가 지속적으로 필요한 것으로 사료된다.

기후변화를 고려한 댐유역의 수질변화 분석

정제호 경북대학교 대학원 2010 국내박사

To assess the impact of climate change on water quality in an impounded river basin, this study estimated future air temperature and rainfall in the years of 2020, 2050 and 2080 by statistically downscaling the simulation results from two GCM models combined with two emission scenarios (A2 and B1). Both scenarios were selected from the Special Report on Emission Scenarios (SRES) suggested by IPCC. The A2 scenario represents an extreme condition whereas the B1 scenario represents a clean and energy efficient condition which is similar to that of study basin. Under the consideration of long-term time scale, the change in land use was predicted using the Neural Network model. With the results of estimated climate factors and land use data, the discharge and the concentrations of BOD, TN and TP in the Andong and Hapcheon dam basins were simulated using the SWAT model. In addition, the future inflow and water quality according to the construction of the Youngju multipurpose dam were simulated using the reservoir water quality model, which coupled the EFDC and the WASP models, using the rainfall and water temperature data extracted from this study. The change in water quality (BOD, TN and TP) was analyzed for each climate change scenario before and after the construction of the dam. The estimated monthly mean air temperature was generally increased in both the A2 and B1 scenarios from 2020 to 2080. The increase in annual air temperature was greater in the A2 scenario than the B1 scenario. The change in the estimated rainfall was also greater in the A2 scenario which represents an extreme condition than the B1 scenario. The rainfall was greatly increased in the Hapcheon dam basin. The monthly mean rainfall was decreased in May, June and October regardless of the A2 and B1 scenarios and was increased in the other months. The results from the future land use simulation using the Neural Network model indicated general increase of urbanization and unused land. The simulation of discharge and water quality using the SWAT model coupled with the predicted land use and the estimated air temperature and rainfall showed that monthly discharge in the dam basins was decreased in May and June, whose rainfall is relatively small, and was increased rapidly until September, but the degree of the increase shrank quickly. In February, the rainfall was not much, but the snowmelt contributed the increased discharge. The range of annual discharge increase was elevated from 2020 to 2080. Among water quality components in the dam basins, the concentration of BOD which is greatly affected by air temperature and discharge was increased from 2020 to 2080 due to the increase in water temperature. The monthly mean BOD concentration showed tendency to increase in the concentration and the range of increase during March ? June having relatively smaller rainfall and higher water temperature, to decrease in the concentration in summer months due to higher discharge after rainfall, and to increase in the concentration gradually since October. The change in BOD concentration for the B1 emission scenario was greater than the A2 scenario in the annual increase range and the pollution level. The concentration of TN was decreased during March ? June which is drought period and increased again afterward. After the year 2080, TN was greater in every month than the present regardless of the climate scenarios, except for August and September. In contrast to TN, the concentration of TP was generally decreased. The annual TP concentration indicated a more significant decrease in the drought period in 2080 than 2020, which could be attributed to decreased discharge and algal growth. The monthly TP concentration was increased in flood period and decreased in drought period. The change in TP concentration was greater for the B1 scenario than the A2 scenario. The simulation of water quality change in the reservoir after the construction of the dam in the future exhibited that the concentrations of BOD and TN were somewhat increased and the concentration of TP was decreased from 2020 to 2080. The A2 scenario simulated higher TN and TP concentrations with lower BOD than the B1 scenario. The results from two downscaled GCM models based on the A2 and B1 emission scenarios of the IPCC in a dammed river basin simulated that the air temperature, discharge, TN and TP concentrations and the ranges in increases were greater for the A2 scenario than the B1 scenario. However, the concentration of BOD was higher for the B1 scenario than the A2 scenario. From the year 2020 to 2080, the air temperature, rainfall, discharge, BOD and TN were increased, except for TP concentration. The additional studies about the relationship among the changes in air temperature, discharge and water quality as well as the uncertainty in water quality simulation are requested. It is expected that the results of this study can contribute to the establishment of water resources and water environment policies.

평면 이차원 모형을 이용한 서낙동강 수질변화예측에 관한 연구

이금찬 경성대학교 대학원 2008 국내석사

우리나라 농업용수 수질변화 특성에 관한 연구

문영목 韓京大學校 産業大學院 2004 국내석사

현재 우리나라 물 이용현황은 수자원총량의 1,276억㎥중 331억㎥으로 26%에 달하며 이중 농업용수로 이용되는 물은 약 절반인 유지수의 48%인 158억㎥을 이용하고 있다. 농업용수수질은 농어촌 지역의 개발 및 생활수준향상, 과다한 비료사용, 농촌지역에 산재한 축산시설의 관리 소홀 등으로 인하여 악화되고 있는 실정이다. 양질의 농어촌용수 확보는 농어민의 건강증진과 안전한 먹거리를 제공할 수 있으므로 쾌적한 농촌생활 환경조성에 일익을 담당할 것이다. 수질변화추이를 살펴보면은 물리적인 인자 즉 유역면적이 크고, 인구밀도가 높을수록, 경사가 급하여 토양침식이 클수록, 수심이 얕으며(10m)이하, 영양염류의 부하량은 높고 호소의 물리적, 생물학적, 화학적 등 종합적으로 분석할 필요성이 있는데 이는 복합적으로 작용하여 수질변화를 일으킨다고 판단되며 이러한 모든 관계식은 N, P, COD 등의 영향에 따라 다소 다르게 나타난다. 연구결과 규모별로는 유효저수량이 1,000∼5,000천㎥의 약61%, '96년이후 COD기준으로 42.0%에서 23.2%로 감소추이를 보이며 현재 평균 COD는 6.2㎎/L이며, 주오염원은 생활하수, 축산폐수, 비점원 등이며 부영양화상태는 60개소(12.7%), 한계영양물질은 329개소 중 83%를 차지하며 인이 한계인자임을 알 수 있으며, 설치년대별로는 ’45년 이전의 시설이 40%대로 높으며 계절별로는 총 인의 배출부하량과 호소내의 농도와의 관계식에서 결정계수가 (R^(2))=0.56으로 동일한 조건에서는 수심이 얕을수록 Chl-a 농도 10㎍/L 이하와 40㎍/L 이상에서 뚜렷한 경향을 보였다. 따라서 농업용수수질특성 연구 결과를 전반적인 농업용수 수질관리에 최선을 다하여 안전한 양질의 농촌용수로 이용되어져야 할 것이다. The water consumed in Korea for a year is 33.1 billions ㎥ of the total volume of the domestic water resources, 127.6 billions ㎥ and it is approximately 26%; particularly, 48% of it, 15.8 billions ㎥ is used for agricultural water. The water quality of agricultural water is getting worse due to the development of farming and fishing villages, increased living standard, excessive use of fertilizers and careless management for livestock facilities, which are dotted there. Securing the quality agricultural and fishing water, therefore, will devote to the creation of an agreeable agricultural environment because it would be helpful for their health as well as wholesome food. Looking at the trends of water quality changes, it is necessary to analyze physically, biophysically and chemically a region, where especially has a huge area drained by a water, higher population density, steep slopes, resulting in a corrosion, shoaling depth of water(10m and shorter) and higher load capacity of nutritive salts, which is supposedly and complicatedly resulting in water quality changes while the relational formula varies depending on the impact from N, P, COD. The study showed that the effective storage was 61% of 1∼5 millions㎥; based on COD, it decreased 42.0% to 23.3% since 1996; the current average COD was 6.2mg/L; the main pollutant was living wastewater, livestock wastewater, non-point source pollution; the eutrophication was found in 60 sites(12.7%); the marginal nutriment were engaged in 83% of 329 sites, showing phosphorus is the marginal factor; in view of installation years, the facilities installed before 1945 were relatively high 40%; in view of seasons, the coefficient of determination(R^(2)) in the formula between the discharge load of the total phosphorus and the concentration in a site was 0.56 and it also showed that in the same condition, the above trend is getting clear as deeper the depth of water and as Chl-a concentration is 10㎍/L and lower and/or 40㎍/L and higher. In conclusion, the results in the study on the characteristics about the water quality of agricultural water shall be reflected to the management of agricultural water management, which shall be used for quality agricultural water.