2차원 이송분산모형을 이용한 한강 본류 구간에서의 BOD 거동 모의 = Simulation of Transport of BOD at the Han River Using 2- D Advection Dispersion Model

국문 초록 (Abstract)

국내 하천의 경우 오염원과 취수장이 동일 영역 내에 공존하기 때문에 오염물질의 2차원 거동을 예측할 수 있는 모형의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 비보존성 오염물질 가운데 가장 널리 사용되는 수질지표인 BOD의 혼합거동을 해석하기 위하여 2차원 이송-분산 수치모형을 개발하였다. 모형의 구성을 위해 2차원 수심평균된 반응성 오염물질의 이송-분산방정식에 Galerkin법에 의한 유한요소모형을 적용하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 직사각형 수로에서 순간주입 및 연속주입 조건에서 해석해와 비교해 본 결과 오염운의 확산거동이 잘 일치함이 밝혀졌다. 모형의 현장적용구간을 팔당댐 하류부터 잠실 수중보까지 15.8 ㎞로 하여 암사취수장(좌안) 및 구의취수장(우안)로 유입되는 수질을 해석하였다. 구리하수처리장의 처리수가 왕숙천을 통해 한강본류로 들어오는 경우에 대한 수치모의 결과, 암사 및 구의취수장에서의 BOD 농도의 계산치는 같은 기간 동안 환경부 수질측정망에 의한 관측치 평균과 0.1 ppm 이내의 범위로 근사하였다. 수질사고 시 오염물질의 주입 지점에 따른 취수장에서의 오염물 농도를 알아보기 위해 강동대교의 좌안, 중앙 및 우안에서 오염물질이 낙하되어 순간주입된 경우의 모의결과 좌안주입의 경우에는 암사 및 구의취수장 모두에 영향을 미치고 있으나 우안 및 중앙주입의 경우에는 오염물질이 좌안에 위치한 암사취수장에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In Korean rivers, pollution sources coexist with water intake facilities at the same reach. Therefore it is essential to develop a model that can predict the two-dimensional behavior of pollutant mixing. In this study, finite element model with Galerkin method was adopted to the 2-D depth-averaged advection-dispersion equation of reactive pollutants to analyze the transport of BOD. Comparison between analytic and numerical solution which was performed in rectangular channel to verify the developed model showed that the shapes of pollutant cloud are well matched. The model was applied to the field region ranging from downstream of Pal-dang dam to Cham-sil submerged weir, which is 15.8 ㎞ in length and water quality was examined at Am-sa and Gu-ui water intake facilities. When treated water in Gu-ri sewage treatment plant flows from Wang-suk stream into Han River, the numerical results of BOD concentration in Am-sa and Gu-ui water intake facility was very close to the measured values conducted by Ministry of Environment during that period. To investigate the influence of location of pollutant injection on the water quality at water intake facilities, instantaneous injections were made at left, center and right side of Kang-dong bridge. The result showed that in case of left injection, Am-sa and Gu-ui water intake facilities were influenced significantly by the injection. However, center and right injection did not affect much Am-sa water intake facility located in left side of the river.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요지
• 1. 서론
• 2. 수치모형의 개발
• 3. 모형의 적용
• 4. 요약 및 결론
• 감사의 글
• 참고문헌

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