Abstract
Major objective of this study was to determine interannual and seasonal water quality along with characteristics of longitudinal gradients along the reservoir axis of the riverine zone (Rz)-to-lacustrine zone (Lz). Water quality dataset of five years during 2003~2007 used here were obtained from Ministry of Environment, Korea and ten physical, chemical and biological parameters were analyzed in the study. Similarity analysis, based on moropho-hydrological variables of reservoir surface area, watershed area, total inflow, and outflow, showed that the reservoirs were categorized as three groups of large-dam reservoirs (Chungju Reservoir, Daecheong Reservoir and Soyang Reservoir), mid-size reservoirs (Andong Reservoir, Yongdam Reservoir, Juam Reservoir and Hapcheon Reservoir), and small-size reservoirs (Hoengseong Reservoir and Buan Reservoir). According to the data comparison of high-flow year (2003) vs. lowflow year (2005), dissolved oxygen (DO), pH, biological oxygen demand (BOD), suspended solids (SS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), chlorophyll-a (CHL) and electrical conductivity (EC) declined along the longitudinal axis of Rz to Lz and water transparency, based on Secchi depth (SD), increased along the axis. These results indicate that transparency was a function of Values of pH, DO, SS, SD, and EC at each site were greater in the low-flow year (2005) than the high-flow year (2003), whereas values of BOD, COD, TN, TP and CHL were greater in the high-flow year (2003). When values of TN, TP, CHL and SD in nine reservoirs were compared in the three zones of Rz, Tz, and Lz, values of TN, TP and CHL declined along longitudinal gradients and SD showed the opposite due to the sedimentation processes from the water column. Values of TN were not statistically correlated with TP values. The empirical linear models of TP-CHL and CHL-SD showed significant (p<0.05, $R^2$>0.04). In the mid-size reservoirs, the variation of CHL was explained ($R^2$=0.2401, p<0.0001, n=239) by the variation of TP. The affinities in the correlation analysis of mid-size reservoirs were greater in the CHL-SD model than any other empirical models, and the CHL-SD model had an inverse relations. In the meantime, water quality variations was evidently greater in Daecheong Reservoir than two reservoirs of Andong Reservoir and Hoengseong Reservoir as a result of large differences of water quality by long distance among Rz, Tz and Lz.
본 연구는 우리나라 인공호들에서 연별 계절별 수질변이 특성 및 상 하류 간 수질의 종적구배 특성을 파악하기 위해 2003~2007년의 자료(물환경정보시스템)의 월별, 연별, 공간별(유수대, 전이대, 정수대)의 수질자료를 비교 평가하였다. 10개의 물리적, 화학적, 생물적 수질 변수를 이용하였으며, 인공호들의 일반 수질 특성, 수리수문학적 수질 특성, 시간적 수질변이 특성, 공간적 수질 변이 특성을 분석하였다. 저수면적, 유역면적, 유입량, 방류량을 기준으로 9개의 인공호에 대하여 유사도 분석을 실시하였으며, 그 결과 대형인공호(충주호, 대청호, 소양호), 중형인공호(안동호, 용담호, 주암호, 합천호), 소형인공호(횡성호, 부안호)로 크게 3개 그룹으로 나누어졌고, 유역 크기별로 비슷한 수질 양상을 나타냈다. 홍수의 해(2003년)와 가뭄의 해(2005년)로 대별하여 수질 자료를 분석한 결과, pH, DO, BOD, SS, TN, TP, CHL, EC는 Rz에서 Lz으로 갈수록 값이 감소하였고, SD는 LZ으로 갈수록 값이 증가하였다. 이러한 결과는 인공호내의 영양물질과 부유물질의 침강작용 및 광제한으로 인한 CHL의 감소가 SD 값의 증가에 영향을 미친 것으로 사료되었다. 각 지점별 pH, DO, SS, SD, EC는 가뭄의 해인 2005년에 컸고, BOD, COD, TN, TP, CHL은 홍수의 해인 2003년에 높게 나타났다. 공간적인 수질분포 특성을 분석하기 위하여 9개 인공호의 Rz, Tz, Lz에서의 TN, TP, CHL, SD의 수치를 비교하였다. 그 결과, TN, TP, CHL은 Rz에서 Lz으로 갈수록 침강작용에 의해 그 값이 감소하였고, SD는 반대 양상을 보였다. TN과 TP 사이에서 상관 관계를 분석한 결과, 두 수질 변수 사이의 상관성은 유의하지 않은 것으로 나타났다. 대형 인공호의 CHL-SD 모델에서 Rz, Lz의 경우를 제외하고, TP-CHL, CHL-SD는 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났으며, TP-CHL의 상관관계는 중형인공호의 Rz ($R^2$=0.2401, p<0.0001, N=239)에서 유의한 상관성을 보이는 것으로 나타났다. CHL-SD의 상관관계에서도 중형인공호가 가장 높게 나타났으나 TP-CHL의 상관관계와는 반대되는 역상관 관계를 나타냈다. 대청호, 안동호, 횡성호를 Rz, Tz, Lz에서 수질자료를 분석한 결과, 대청호에서 수질자료의 값이 구간별로 큰 변이성을 보이는 것으로 나타났는데, 이는 대청호가 대형인공호로서 구간 간 거리가 멀고, 수심이 깊어 Rz, Tz, Lz의 구간 간 특성이 뚜렷하게 구분된 것으로 사료되었다.
