Continuity Simulation and Trend Analysis of Water Qualities in Incoming Flows to Lake Paldang by Log Linear Models

Two types of statistical models, simple and multivariate log linear models, were studied for continuity simulation and trend analysis of water qualities in incoming flows to Lake Paldang. Water quality is a function of one independent variable (flow) in the simple log linear model, and of three different variables (flow, time, and seasonal cycle) in multivariate model. The independent variables act as surrogate variables of water quality in both models. The model coefficients were determined by the monthly data. The water qualities included 5-day Biochemical Oxygen Demand ($BOD_5$), Total Nitrogen (TN), and Total Phosphorus (TP) measured from 1995 to 2000 in the South and the North branches of Han River and the Kyoungan Stream. The results indicated that the multivariate model provided better agreements with field measurements than the simple one in a31 attempted cases. Flow dependency, seasonality, and temporal trends of water quality were tested on the determined coefficients of the multivariate model. The test of flow dependency indicated that BOD concentrations decreased as the water flow increased. In TN and TP concentrations, however, there were no discernible flow effects. From the temporal trend analyses, the following results were obtained: 1) no trends on BOD at all three upstreams, 2) increase on TN at the South Branch and the Kyoungan Stream, 3)decrease on TN at the North Branch,4) no trends on TP at the North and the South Branches and 5) increase on TP at the Kyoungan Stream by 3 to 8% per years. The seasonality test showed that there were significant seasonal variations in all three water qualities at three incoming flows.

로그선형모델을 이용한 팔당호 유입지류 수질의 연속성 시뮬레이션과 경향 분석

본 연구에서는 남, 북한강 그리고 경안천으로부터 팔당호에 유입되는 유기물 및 영양물질농도의 연속성 예측을 위하여 단순로그선형모델과 다변수 로그선형모델이 함께 적용되었으며, F-검정과 결정계수에 기초하여 산정된 모델의 유의성과 유효성이 검토되었다. 검토 결과 단순로그선형모델은 산정된 9개의 모델 중 4개 모델만이 통계적으로 유의한 반면 다변수 로그선형모델의 경우에는 9개 모델 모두 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 모델의 유효성을 평가하는 결정계수 또한 다변수 로그선형모델의 경우에 더 높게 예측되었다. 즉 팔당호 유입 수질 농도의 연속성 예측과 경향성 파악을 위해서는 다변수 로그선형모델의 적용이 더 적합한 것으로 판단되었다. 다변수 로그선형모델 결과에 기초하여 팔당호 유입수질의 유량 의존성, 경향성, 계절성을 분석하였다. 분석결과 모든 지류에서 유량이 증가함에 따라 팔당호로 유입되는 BOD 농도는 감소하는 것으로 나타났으며, TN과 TP의 경우에는 BOD와 달리 유량이 증가하더라도 농포는 증가 또는 감소하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 3개 지류 유역에서 유기물을 배출하는 주요 오염원은 점오염원인 반면 영양물질의 경우에는 점오염원 뿐만 아니라 비점오염원 역시 주요 배출원으로 작용하고 있는 것으로 판단된다. 경향성을 분석한 결과 1995턴부터2000년까지 모든 지류에서 팔당호로 유입되는 BOD농도의 증감 경향은 보이지 않았다. 남한강과 북한강으로부터 팔당호로 유입되는 TP의 경우 1988년부터 1994년까지 점진적인 증가 추세를 보이는 것으로 보고된 바 있으나 본 연구의 대상 기간인 1995년 이후에는 이러한 증가 추세는 관찰되지 않았으며, 반면 경안천으로부터 유입되는 TP농도는 연간 10%정도 증가하고 있는 것으로 예측되었다. 한편 북한강으로부터 팔당호로 유입되는 TN농도는 연간 10%정도 감소하는 반면 남한강과 경안천으로부터의 유입 농도는 각각 연간 3%와 7%씩 증가하는 경향을 보였다. 수질 농도의 계절별 변화 경향을 분석한 결과 팔당호로 유입되는 3개 지류의 유기물 및 영양물질 농도는 모두 계절성을 갖는 것으로 분석되었으며, 이 중 가장 작은 변동폭을 갖는 수질항목은 총 질소인 것으로 나타났다.