Development of GIS based Water Quality Simulation System for Han River and Kyeonggi Bay Area

한강과 경기만 지역 GIS 기반 통합수질모의 시스템 개발

There has been growing demands to manage the water quality of west coastal region due to the large scale urbanization along the coastal zone, the possibility of application of TMDL(Total Maximum Daily Loadings) to Han river, and the natural disaster such as oil spill incident in Taean, Chungnam. However, no system has been developed for such purposes. In this background, the demand of GIS based effective water quality management has been increased to monitor water quality environment and propose best management alternatives for Han river and Kyeonggi bay. This study mainly focused on the development of integrated water quality management system for Han river bas in and its estuary are a connected to Kyeonggi bay to support integrated water quality management and its plan. Integration was made based on GIS by spatial linking between water quality attributes and location information. A GIS DB was built to estimate the amount of generated and discharged water pollutants according to TMDL technical guide and it included input data to use two different water quality models--W ASP7 for Han river and EFDC for coastal area--to forecast water quality and to suggest BMP(Best management Practices). The results of BOD, TN, and TP from WASP7 were used as the input to run EFDC. Based on the study results, some critical areas which have relatively higher pollutant loadings were identified, and it was also identified that the locations discharging water pollutant loadings to river and seasonal factor affected water quality. And the relationship of water quality between river and its estuary area was quantitatively verified. The results showed that GIS based integrated system could be used as a tool for estimating status-quo of water quality and proposing economically effective BMPs to mitigate water pollution. Further studies need to be made for improving system's capabilities such as adding decision making function as well as cost-benefit analysis, etc. Also, the concrete methodology for water quality management using the system need to be developed.

서해 연안 일대의 급격한 도시화, 한강에 대한 수질오염총량관리제도의 도입 가능성, 충남 태안에서 있었던 유조선 기름 유출 사건 등에 기인하여 서해 연안에 대한 수질 관리의 요구가 증대되고 있는 상황이다. 그러나 이를 효율적으로 관리할 수 있는 수질관리 시스템은 부재한 실정이다. 따라서 이런 배경에서 한강과 경기만 일대 지역의 수질 환경을 감시하고 관리할 수 있는 GIS 기반의 효율적인 통합수질관리 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 이 연구는 한강 유역과 한강 하구의 연안 해역인 경기만 일대의 통합적인 관리와 관리방안 마련을 지원하기 위한 시스템을 개발하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 관련된 위치 및 수질 속성자료를 GIS기반으로 통합하여 하나의 시스템으로 구현하였다. GIS 데이터베이스는 발생 및 배출 오염부하량 산정을 위해 수질오염총량관리제도 기술지침의 따라 설계되었으며, 수질모의를 위한 초기입력 자료도 포함하고 있다. 수질 예측과 최적관리방안을 제안하기 위해 각기 다른 모델을 각 구역에 적용하였는데, 한강에는 WASP7 모델을 적용하였고, 한강 하구의 경기만 일대에는 EFDC 모델을 적용하였다. WASP7 모델에 의한 한강 하구에서의 BOD, T-N, T-P 등 수질모의 결과는 다시 EFDC 모델의 초기자료로 이용되었다. 연구 결과를 통해 수질에 결정적인 영향을 미치는 수질오염원 집중지역을 확인할 수 있었고, 오염물질이 하천으로 유입되는 위치 및 계절적 요인이 수질에 미치는 영향도 확인할 수 있었다. 더불어 하천과 연안 해역의 수질 관계도 정량적으로 확인할 수 있었다. 연구 결과는 GIS기반의 통합수질모의 시스템이 수질 현황의 예측과 경제적인 수질 관리방안의 제시에 있어 이용 가능함을 보여주었다. 향후 연구에서는 경제성 평가 등과 같은 조금 더 세분화된 선택 기능의 구현을 통한 시스템 성능의 개선이 필요하다. 또한 시스템을 이용한 구체적인 수질관리방법론의 개발도 필요하다.