Spatiotemporal and Longitudinal Variability of Hydro-meteorology, Basic Water Quality and Dominant Algal Assemblages in the Eight Weir Pools of Regulated River(Nakdong)

The eutrophication and algal blooms by harmful cyanobacteria (CyanoHAs) and freshwater redtide (FRT) that severely experiencing in typical regulated weir system of the Nakdong River are one of the most rapidly expanding water quality problems in Korea and worldwide. To compare with the factors of rainfall, hydrology, and dominant algae, this study explored spatiotemporal variability of the major water environmental factors by weekly intervals in eight weir pools of the Nakdong River from January 2013 to July 2017. There was a distinct difference in rainfall distribution between upstream and downstream regions. Outflow discharge using small-scale hydropower generation, overflow and fish-ways accounted for 37.4%, 60.1% and 2.5%, respectively. Excluding the flood season, the outflow was mainly due to the hydropower release through year-round. These have been associated with the drawdown of water level, water exchange rate, and the significant impact on change of dominant algae. The mean concentration (maximum value) of chlorophyll-a was $17.6mg\;m^{-3}$ ($98.2mg\;m^{-3}$) in the SAJ~GAJ and $29.6mg\;m^{-3}$ ($193.6mg\;m^{-3}$) in the DAS~HAA weir pools reaches, respectively. It has increased significantly in the downstream part where the influence of treated wastewater effluents (TWEs) is high. Indeed, very high values (>50 or $>100mg\;m^{-3}$) of chlorophyll-a concentration were observed at low flow rates and water levels. Algal assemblages that caused the blooms of CyanoHAs and FRT were the cyanobacteria Microcystis and the diatom Stephanodiscus populations, respectively. In conclusion, appropriate hydrological management practices in terms of each weir pool may need to be developed.

낙동강 8개 보에서 기상수문·기초수질 및 우점조류의 시공간 종적 변동성

조절하천의 낙동강에서 겪고 있는 부영양화와 조류 대발생(유해남조의 녹조현상 및 담수적조)은 국내외적으로 가장 급속하게 확대되고 있는 수질문제이며, 다양한 집단에서 지대한 관심을 가지게 한 분야 중 하나이다. 본 연구는 2013년 1월부터 2017년 7월까지 낙동강의 8개 보 pools에서 주요 수질 환경요인을 주 간격으로 조사하였고, 우점조류와 상호 관련성을 비교 분석하였다. 연강수량은 2016년(보 평균 940.7 mm)에 많았고, 2015년(672.8 mm)에 적었다. 장마 폭염기 (6~9월) 강우는 총강수량의 48.1%이었고, 상 하류간에 차이가 컸다. 총방류량 중 소수력발전, 월류 및 어도가 차지하는 비율은 각각 37.4%, 60.1%, 2.5%로서 홍수기를 제외하고 발전방류에 의한 비중이 매우 컸다. 방류량은 대부분 유입량에 비례하였으나, 취수량이 집중되는 보에서 다른 양상도 관찰되었다. 이것은 수위강하, 물 교환율과 연관되었고, 유해남조와 담수적조의 대발생에 심각한 영향을 초래하였다. 수온과 DO 농도의 변화는 기상 수문학적 영향이 지배적이었는데, 온도변화 뿐만 아니라 강우의 특성에 따라 변화 양상이 포착되었다. Chl-a의 평균 농도 (최대값)는 SAJ~GAJ와 DAS~HAA구간에서 각각 $17.6mg\;m^{-3}$ ($98.2mg\;m^{-3}$), $29.6mg\;m^{-3}$ ($193.6mg\;m^{-3}$)이었고, 하수의 영향이 절대적인 하류부에서 증가하는 경향이 현저하였다. 우점조류의 분류군 조성은 총 48속으로 규조 14속, 남조 8속, 녹조 18속 및 편모조 8속으로 각각 구성되었다. 유해 녹조현상과 담수적조의 주요 원인조류는 각각 남조 Microcystis와 규조 Stephanodiscus 개체군이었다.