장기 모니터링 자료를 이용한 팔당호 수질변화의 비모수적 추세분석 = Non-parametric Trend Analysis Using Long-term Monitoring Data of Water Quality in Paldang Lake

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study, we conducted a non-parametric trend test (Seasonal Kendall tests, LOWESS) and Cross Correlation.We aimed to identify water quality trends using the weekly data for 9 variables (Water Temperature, EC, DO, BOD, COD, T-N, T-P, TOC and Chl-a) collected from 4 sites in the Paldang Lake from 2004.01 to 2016.12. According to the Seasonal Kendall test, Water temperature increased but EC, T-N and T-P decreased trend. LOWESS showed that BOD was gradually decreased from 2013 to 2016. but COD gradually increased between 2012 and 2016. As a result, it was confirmed that the period between 2012 and 2013 was a turning point in the increase of COD along with the decrease of BOD at all sites in Paldang Lake. Results of Cross Correlation showed that there was no time difference between all of Water variables and Sites. In this study, it is necessary to analyze the cause of the transition period and to monitoring the water quality more precisely for better water quality management in Paldang Lake.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 팔당호 내 4개 지점을 대상으로 각 지점에서의 장기 수질 변화 및 지점 간 시차성을 확인하기 위하여 비모수적 추세분석 방법인 Seasonal Kendall test, LOWESS와 Cross Correlation을 수행하였다. 본 분석을 위하여 2004년 1월부터 2016년 12월까지, 각 지점별 9개 수질 항목(수온, EC, DO, BOD, COD, T-N, T-P, TOC, Chl-a)의 주별 분석 자료를 사용하였다. Seasonal Kendall test 결과 수온은 증가, EC와 T-N, T-P는 전 지점 모두 감소 경향을 나타내었다. LOWESS 결과 BOD 농도는 전 지점에서 2013년부터 2016년까지 “감소” 경향을 나타내었고 COD는 2012년부터 “증가” 경향을 나타내었다.
따라서 2012~2013년은 팔당호 전 지점에서 BOD의 개선과 함께 COD의 증가가 나타나는 전환기였음을 확인할 수 있었다. Cross Correlation 결과, 모두 시차성 없음으로 나타났다. 본 연구를 통하여 팔당호에 대한 보다 적합한 수질관리를 위하여 위의 전환기에 대한 발생원인 분석과 함께 수질 측정주기의 증가를 통한 보다 정밀한 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌 (Reference)

1 조병욱, "하천그룹화 방법을 이용한 수질개선 하천유역의 우선순위 선정" 한국물환경학회 28 (28): 18-25, 2012

2 한대호, "하천 및 호소의 시·공간적 수온변화 분석 및 수질평가" 서울시립대학교 대학원 2010

3 박혜경, "팔당호 조류발생 특성 및 수질환경인자의 통계적 분석" 한국물환경학회 21 (21): 584-594, 2005

4 김종민, "팔당호 수질의 계절별 변화특성 및 장기 추세" 한국물환경학회 18 (18): 67-76, 2002

5 최정현, "팔당호 수질관리 정책의 효과 분석" 대한환경공학회 30 (30): 1225-1230, 2008

6 임봉수, "유량-수질관계 비교를 통한 하천 수질개선 우선순위 선정기법 적용" 대한환경공학회 32 (32): 802-808, 2010

7 김주화, "비모수 통계기법을 이용한 낙동강 수계의 수질 장기 경향 분석" 한국물환경학회 20 (20): 63-71, 2004

8 김은정, "비모수 경향분석법 적용을 통한 금강수계 총량관리 단위유역의 수질변화 연구" 한국물환경학회 30 (30): 148-158, 2014

9 김종태, "낙동강 본류 측정소들의 생물학적 산소요구량 수치에 대한 비모수적 회귀분석과 특이점분석" 한국데이터정보과학회 25 (25): 119-130, 2014

10 MOE, "Water environment management plan of Paldang dam"

11 Kauffman JG, "Water Quality Trends in the Delware River Basin(USA)from 1980 to 2005" 177 : 193-225, 2011

12 Karpouzos DK, "Trend Analysis of Precipitation Data in Pieria Region(Greece)" 30 : 31-40, 2010

13 NIER, "The water pollution standard method"

14 Hirsch RM, "Techniques of Trend Analysis for Monthly Water Quality Data" 18 (18): 107-121, 1982

15 Birsan MV, "Streamflow trends in Switzerland" 314 : 312-329, 2005

16 Helsel DR, "Statistical Methods in Water Resources Techniques of Water-Resources Investigations" U. S. Geological Survey 226-230, 2002

17 MOE, "Research report for improvement water quality and eco system in tributary streams" NIER

18 Helsel DR, "Regional Kendall Test for trend" 40 (40): 4066-4073, 2006

19 Kong DS, "Nutritional Characteristics of Lake Paldang" 167-196, 1995

20 Johnson NM, "Nitrification : Importance to nutrient losses from a cutover forested ecosystem" 163 (163): 1205-1206, 1969

21 Noh HJ, "Interesting trend analysis by SPSS/Excel" Hyo-san Books 59-64, 2007

22 Kong DS, "Hydrological Characteristics and Water Budget Lake Paldang" 29 (29): 51-64, 1996

23 Youn SJ, "Ecological Characteristics of Phytoplankton Community from Major Lakes in the Han River System" A (A): 79-80, 2009

24 Seo IW, "Classificaton of Water Quality Sampling Station in Nakdong River Based on Water Quality Characteristics using Cluster Analysis" 10 : 519-520, 2014

25 MOE, "Basic plan for water environment management: Master plan for warer quality management ; Basic plan for water quality conservation in great basin of 4 rivers, (’06~’15)"

26 Shrestha S, "Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques : A case study of the Fuji river basin Japan" 22 : 464-475, 2007

27 NIER, "A Study on long-term water quality assessment (I)" 2013

28 Lee SH, "A Study of Non-parametric Statistical Tests to Analyze Trend in Water Quality Data" 4 (4): 93-103, 1995

29 Hirsch RM, "A Nonparametric Trend Test for Seasonal Data With Serial Dependence" 20 (20): 727-732, 1984