Spatial and Temporal Variability of Water Quality in Geum-River Watershed and Their Influences by Landuse Pattern

The objective of this study was to analyze long term temporal trends of water chemistry and spatial heterogeneity for 83 sampling sites of Geum-River watershed using water quality dataset during 2003~2007 (obtained from the Ministry of Environment, Korea). The water quality, based on multi-parameters of temperature, dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), suspended solids (SS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and electric conductivity (EC), largely varied depending on the landuse patterns, years and seasons. The watershed was classified into three different landuse types: forest stream (Fo), agricultural stream (Ag), and urban stream (Ur). Largest seasonal variabilities in most parameters occurred during the two months of July to August and these were closely associated with large spate of summer monsoon rain. Conductivity, used as a key indicator for an ionic dilution during rainy season, and nutrients of TN and TP had inverse functions of precipitation. BOD, COD decrease during the rainy season. Minimum values in the conductivity, TN, and TP were observed during the summer monsoon, indicating an ionic and nutrient dilution of river water by the rainwater. In contrast, major inputs of suspended solids (SS) occurred during the period of summer monsoon. The landuse patterns analyses, based on the variables of BOD, COD, TN, TP and SS, showed that the values were greater in the agricultural stream (Ag) than in the forest stream (Fo) and urban stream (Ur) and that water quality was worst in the urban stream (Ur). The overall dataset suggest that efficient water quality management, especially in Gap-Stream and Miho-Stream, which showed worst water quality is required along with some of urban stream (Ur), based on the analysis of landuse patterns.

금강 수계의 시.공간적 수질특성과 토지이용도의 영향

본 연구는 금강 수계의 83개 하천 지점에서 이 화학적 수질의 시 공간적 변이를 파악하기 위하여 2003~2007년까지 측정된 환경부의 수질자료를 분석하였다. 이용된 수질 변수는 수온, 용존산소량(DO), 생물학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물(SS), 총질소(TN), 총인(TP) 및 전기전도도(EC)의 8개 항목으로 이들의 수질특성은 토지이용도, 연별, 계절별, 조사지점별로 큰 변이를 보였다. 각 지점들은 토지이용도에 따라 크게 산림형 하천(Forest stream, Fo), 농지형 하천(Agricultural stream, Ag), 도심형 하천(Urban stream, Ur)의 3가지 유형으로 구분하였다. 대부분의 수질변수들은 장마기인 7~8월 동안 접종강우로 인하여 계절적 변이 폭이 큰 것으로 나타났다. 장마기에 이온 희석현상의 지표로 이용되는 전기전도도와 영양염류인 총질소와 총인은 장마기 강우량과 역상관관계를 보이는 것으로 나타났다. BOD와 COD는 장마기에 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 전기전도도, TN, TP 농도의 최소값도 여름철 장마기에 나타났는데, 이는 집중강우로 하천 유량이 증가하여 이온 및 영양염류가 희석되었기 때문으로 사료된다. 이에 반하여 계절별 SS의 농도는 여름철 강우기 동안에 주로 유입되는 것으로 나타났다. 토지이용도에 따른 계절별 수질 특성을 분석한 결과, BOD, COD, TN, TP 및 SS의 농도에서는 괄목할만한 차이를 보였으며, 농지형 하천(Ag)이 산림형 하천(Fo)과 도심형 하천(Ur)에 비하여 BOD, COD, SS의 농도가 더 높은 것으로 나타났으며, 도심형 하천에서 TN, TP의 농도가 더 높게 나타나 수질악화가 심각한 것으로 나타났다. 수계의 수질과 밀접한 상관성을 보이는 것으로 나타났으며, 또한 대전 및 청주의 도심에서 흘러나오는 지천인 갑천과 미호천 등 도심형 하천이 금강 수계 하류의 수질악화에 큰 영향을 주는 것으로 나타나 이런 지류부에서의 효율적인 수질관리가 시급한 것으로 사료되었다.