• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.3B
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• pp.291-300
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• 2006

In this study a statistical water quality monitoring network design of Kyung-An stream is proposed. Water quality data for the design is obtained by QUAL2E model simulation. The observed monthly average water quality data from March to November in Kyung-An stream has been applied to this study. HEC-RAS model is also used for QUAL2E hydrauric parameter estimation. Before QUAL2E water quality parameter estimation, FORA is performed to reduce the number of parameters to be estimated, and then water quality parameters are calibrated with a observed monthly average data. Using these simulated water quality data, the number of gage station and its location are estimated by kriging theory and branch & boundary method. Such a network design is based on two case; average flow and low flow case, respectively. Next, proportional sampling method is applied to estimate the sampling frequency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1052-1056
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• 2006

하천의 수질이 악화되고 물수요량이 증대됨에 따라 쾌적하고 자연스러운 하천을 보전하고자 하는 하천유지관리의 중요성이 대두되고 있다. 대상하천의 유지유량을 산정하기 위해 수위관측망 자료를 이용하여 갈수량을 산정하였으며, 대표어종을 선정하여 하천 생태계를 고려한 필요유량을 산정하였다. 하천수질을 고려한 필요유량을 산정하기 위해 각 소유역별로 점오염원과 비점오염원을 조사하였으며 설정된 하도구간별 목표수질을 만족할 수 있도록 소유역별 부하량을 산정하였다. 보청천유역에서 환경기준달성을 위한 장래수질보전유량은 종곡천 합류후 구간에서는 1.71 CMS , 항건천 합류후 구간에서는 2.28 CMS, 삼가천 합류후 본류구간에서는 4.03 CMS, 산계교 지점은 4.74 CMS로 분석되었다. 본 연구에서는 대상유역에 대한 유역특성에 따른 갈수량, 하천 생태계를 고려한 필요유량, 하천 수질을 고려한 필요유량을 산정하여 대상유역의 유지유량을 결정함으로서 적정 관리방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2004-2008
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• 2009

최근 하천오염에 대한 중요성이 크게 대두되고 있으며, 하천 오염을 방지하기 위한 다양한 방법이 강구되고 있다. 이러한 하천 오염방지를 위한 노력의 일환으로 4대강 수계에 대한 수질오염총량제를 실시하고 있다. 수질오염초량제에 있어 중요한 것은 현재 하천의 상태 및 장래 하천의 상황 즉, 수질 상태를 파악하는 것이 중요하다. 이러한 현재 및 미래의 하천 수질 상태를 파악하기 위해 수질 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 수질오염총량제를 시행하고 있는 탐진강유역을 연구 대상으로 선정하였다. 대상 하천수질을 모의하기 위한 모형 중에 가장 보편적이고 광범위하게 사용하고 있는 US EPA에서 개발한 Water Quality model 중에 Qual2E 모형의 단점을 보완하여 개발된 Excel기반의 후속모델 Qual2K를 이용하였다. 모형의 적용은 탐진강 유역을 두 개의 단위유역으로 나누어 한 개의 단위유역을 1개의 Reach로 설정하여 총 2개의 Reach를 형성하였다. 탐진호를 Head water로 설정하고 본류23km를 중심으로 유입되는 지천을 소구역의 점 오염원으로 간주하여 적용하였다. 모형의 반응계수는 실측자료를 사용하여 시행착오법에 의해 검토..보정하였으며, 수리입력계수의 산정은 HEC-RAS모형을 사용하여 수심-유량계수와 유속-유량계수를 산정하였다. 수질모의 항목은 실측자료 2007년 배출부하량을 바탕으로 하여, 수질오염총량제의 수질관리 기준인 BOD와 부영양화 물질 T-P로 정하였다. 검정자료와 보정자료는 2007년 수질관측소의 실측자료를 사용하였다. 유량조건은 하천수질환경기준의 설정근거인 저수량(Q275)을 기준으로 탐진강 유역의 수질을 모의 하였다. 그 결과 Qual2K를 이용해 탐진강 수질 모의 결과 검 보정에서 양호한 결과를 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.505-509
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• 2008

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.84-84
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• 2020

새만금은 농업용지 확보 등 다양한 용도의 토지이용을 목적으로 방조제 공사를 수행하였으며, 새만금 종합개발계획(Master Plan, OPC, 2011)에 의하여 호내의 준설을 계획하고 있다. 그러나 방조제 준공 후 새만금 호내의 수질오염 문제가 지속적으로 발생되어 왔다. 수질오염의 문제를 해결하기위해서 강변저류지 설치, 하수종말 처리장 등 다양한 구조적 대책이 수립되고 시행되었지만, 수질개선 효과는 상대적으로 미비하였다(Kim et al, 2016; KRCC, 2016). 본 연구에서는 새만금 호내의 수질개선을 위하여, 다양한 배수갑문 운영에 따른 수질인자의 잔존률 및 하상의 변화를 SCHISM-CoSiNE(Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model and Carbon, Silicate, Nitrogen Ecosystem model) 모형을 통하여 검토하고자 한다. 수치모형의 하상변동 및 수질변화에 대한 정확한 수치계산 여부를 판단하기 위하여 van Rijn(1987) 실험 및 새만금호내의 수질 관측자료(DO, T-N, T-P, 온도, 염도, 새만금유역 통합환경관리시스템)를 이용하여 수치모형 검증을 수행하였고 10% 이내의 오차를 나타내었다. 배수갑문 운영기록(Jeong et al., 2018)을 참조하여 배수갑문 운영을 재현하였으며, 지형은 기 수립된 MP 내 새만금 종합개발계획이 완료된 시점인 2030년을 기준으로 하였다. 수치모의를 통하여, 배수갑문 운영 및 계절의 변화에 따른 최심 하상변동고 변화 및 하상변동량을 확인하여 침식 퇴적 구간을 구분하였고, 호내의 잔존하는 수질인자의 농도를 통하여 수질개선 효과를 평가하여 수질측면에서 최적의 배수갑문 운영방안을 제시하였다. 본 연구는 배수갑문 운영이 새만금 호내의 수질 및 지형에 미치는 영향에 대한 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 수질인자 및 시나리오를 고려한다면 보다 근본적인 수질오염 해결방안으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2254-2257
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• 2008

홍수와 가뭄, 수질오염 등의 피해에 대한 대책과 보다 효율적인 수자원 관리를 위해서 원자료에 대한 분석이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 나주지점을 대상으로 하여 총유기탄소(Total Organic Carbon: TOC) 자료와 유출량 자료를 수집하였으며, 각 자료에 대하여 상세한 주기성분을 파악하기 위하여 웨이블렛 변환을 적용하였다. 대상지점으로 선정한 나주지점은 전라남도 나주시 나주대교 상류에 위치하고 있으며, 유역면적이 $2,0587.2km^2$이며, 유로 연장은 65.5km이다. 유출량과 수질자료의 주기성 분석을 위해 유기물의 양을 나타내는 수질지표인 TOC와 나주수위관측소에서 관측된 2003년${\sim}$2004년의 시수위자료를 유출량으로 환산한 값을 사용하였으며, 이 자료의 상세한 주기성 파악을 위해 웨이블렛 변환을 사용하였다. 일반적으로 주기성을 파악하기 위하여 푸리에 변환을 사용하지만, 푸리에 변환은 시간정보와 주파수를 동시에 파악할 수 없을 뿐만 아니라, 자료에 불연속성과 고주파수 성분이 포함될 경우 분석이 난이하다. 이러한 푸리에 변환의 단점을 보안한 것이 웨이블렛 변환이며, 푸리에 변환보다 계산속도가 빠르다. 또한 주어진 자료에 대하여 시간과 주파수 영역에서 동시에 파악하는 것이 가능하며, 불규칙한 자료를 평탄하게 함으로서 보다 상세한 주기성을 찾아낼 수 있다. 따라서 본 연구에서 추출한 각 자료의 상세 주기성분들은 향후 수자원 관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Environmental Policy
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• v.13 no.2
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• pp.21-38
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• 2014

In response to global warming, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed. The change in water temperature in river environment results in the change in water quality and ecosystem, especially Dissolved Oxygen (DO) level, and shifts in aquatic biota. Efforts need to be made to predict future water temperature in order to understand the timing of the projected river temperature. To do this, the data collected by the Ministry of Environment and the Korea Meteororlogical Administration has been used to build a nonlinear relationship between air and water temperature. The logistic function that includes four different parameters was selected as a working model and the parameters were optimized using SCE algorithm. Weekly average values were used to remove time scaling effect because the time scale affects maximum and minimum temperature and then river environment. Generally speaking nonlinear logistic model shows better performance in NSC and RMSE and nonlinear logistic function is recommendable to build a relationship between air and water temperature in Korea. The results will contribute to determine the future policy regarding water quality and ecosystem for the decision-driving organization.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.2
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• pp.145-157
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• 2000

The Water Quality Analysis Simulation Program 5 (WASP5) and HEC-2 models have been coupled and applied to find the possibility of simulation of long-term river water quality variation. The EUTR05 as a simulator of water quality simulation in WASPS model was used to simulate the water quality variables in the downstream of Geum-River from Daechung multi-purpose dam during the dry period. The water quality and flow rate conditions have been measured at the stage measurement stations located in the downstream of Geum-River from Daechung dam in December, 1998 and January and March, 1999. The water quality simulation model was calibrated with January data of 1999, and verified with December data of 1998 and March data of 1999. The trend of longitudinal variation of water quality variables simulated by model is consistent with that of measured water quality constituents except chlorophyll-a, $BOD_5,\;NH_3-N\;and\;PO_4-P$ simulated with March data of 1999. Furthennore, the chlorophyll a concentration in the mainstream of Geum-River was simulated by changing the concentrations of $PO_4-P$ and/or $NH_4-N$ flowing into the mainstream of Geum-River from Gabcheon and Mihocheon. The variation of chlorophyll a concentration in the mainstream was almost ignorable except only when $NH_3-N\;and\;PO_4-P$ concentrations decreased by 70% flow into the mainstream from Gabcheon and Mihocheon.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.9
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• pp.693-704
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• 2021

The purpose of this study is to evaluate the relationship between heat wave and river water quality. The daily maximum air temperature (Tmax) of 91 meteorological stations of the Korea Meteorological Administration and 13 river water quality factors (DO, BOD, COD, TOC, TN, DTN, NH4-N, NO2-N, NO3-N, TP, DTP, PO4-P, Chl-a) of Ministry of Environment were analyzed. The correlation analysis was performed on Tmax and water quality factors, and the determination coefficients (R²) of DO, Chl-a, and TN with Tmax showed high values of 0.782, 0.609, and 0.691 respectively. To analyze the spatial impact between heat waves and water quality factors, the heat wave intensity (HWI) and heat wave duration (HWD) were calculated using the Tmax. The hotspot and spatial statistical analyses were applied for spatial impact evaluation. As a result of hotspot analysis, the heat wave index (HWD, HWI) showed high spatial pattern in the downstream of Nakdong River basin, and Chl-a and TN showed the same pattern. In case of spatial statistical analysis for water quality due to heat wave, the most obvious spatial variability was DO.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.1
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• pp.73-85
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• 2000

A water quality model was developed for small stream at a upland agricultural watershed. A control volume method was employed to digest the severe variability of stream shape, water quality and discharge at small streams. We estimated optimum reaction coefficients and model structure using a random number generation technique. The index of agreement and coefficient of efficiency were introduced for the model calibration criterion. As the result, the reliability of model parameter estimation could be improved. The applicability of model was tested by a set of sampling results at Yongduckchun in Kimhae. The variability of water quality reaction coefficient was explored through the observed data and using the developed model. model.