• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.141-141
• /
• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• Journal of Korean Society of Forest Science
• /
• v.103 no.2
• /
• pp.240-247
• /
• 2014

This study was conducted as a restoration research in a mountain stream of hydrologic cycle system, which is a type of microsites purposely changing vegetation. The status of vegetation in the three experimental sites, water purification site, small dammed pole site, and aquatic plant restoration site, and one control site within the area of the mountain forest stream were investigated in three different periods, namely before sites restoration, year of sites restoration, and year after sites restoration. After one year of restoration, number of vegetation was increased in the small dammed pool and control site respectively. Vegetation coverage ratio of Zizania latifolia was increased at the water purification area. The effects of habitats restoration appeared to be good a year after the restoration of the experimental sites, in terms of families and species composition of the introduced vegetation, and stream flow. Therefore, the results of the study strongly suggest that fairly effective ways to restore and reproduce degrading mountain hydroecological habitats are by way of forming pool sites and small dams in intermittent mountain streams and re-vegetating with selected plants.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.338-338
• /
• 2015

하천으로 유입되어 수질 오염을 야기하는 오염원은 오염 배출원이 명확하여 하나의 점으로 나타낼 수 있는 점오염원(Point Source)과 오염원이 명확치 않은 비점오염원(Non-point)으로 구분된다. 생활하수, 축산폐수와 같이 오염원이 명확한 점오염원은 하천 유입 이전에 처리장을 거쳐 정화작업이 가능한 반면, 비점오염원은 오염원이 명확치 않아 처리에 어려움이 따른다. 또, 오염물의 양과 이동 경로가 예측이 불가능하고 강우시에는 특별한 처리 없이 하천으로 바로 유입된다. 비점 오염원의 종류는 토사, 영양물질, 유기물질, 농약, 바이러스 등 다양하다. 이 중에서 토양에 흡착되어 이동하는 질소와 인은 하천으로 유입되어 부영양화를 야기하는 특성이 있어 더욱 처리가 필수적이다. 이러한 비점오염원으로 인한 수질 오염을 줄이기 위해 여러 최적관리기법(Best Management Practices, BMPs)이 제시되어 있으며 오염 물질의 하천 유입을 차단하는 것에 중점을 둔다. 가장 널리 이용되는 방법으로는 비점오염원 저감시설 중 하천변에 식물체를 설치하여 토양의 유실을 막는 식생대(Vegetative Filter Strip, VFS)가 있다. 식생 밀집 지역의 설치를 통해 표면 유출을 차단하고 토양 유실 감소와 수체로의 오염물질 확산을 막을 수 있다. 이에 VFSMOD-w를 이용하여 강우시 식생대를 통한 토양 유실 감소 효율에 대한 연구를 수행하였다. 연구 대상 지역으로 비교적 수문 및 토양 자료가 풍부한 청미천 유역을 선정하였다. 그 결과, 식생대의 길이와 식생대 내 식물체의 파종간격이 가장 지배적인 영향을 미치는 것이 확인된다. 이때, 식물체의 종류는 식물체 파종으로 인해 변화되는 토양의 수정된 Manning의 조도계수로 구분한다. 모든 강우 및 식물체 조건이 동일할 때, 식생대 내 식물의 파종 간격이 좁고 식생대의 길이가 길수록 토사 저감 효율이 증가하는 결과가 도출되었다. 식물체의 높이, 식물체의 종류 및 식물의 파종간격이 입력 자료로 요구되나 이 중 식물체의 높이는 토사 저감 효율에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또, 동일한 강우 조건에서 식생대의 길이가 0.5 m에서 1.0 m로 2배 증가하였을 때 토사 저감 효율이 두 경우 모두 95% 이상의 효율을 보이는 것이 나타났다. 이는 식생대의 길이가 증가할수록 토사 저감 효율이 증가하나 일정 길이 이상이 되면 대부분의 토사가 저감되는 것을 의미한다. 결론적으로 식생의 파종 간격이 좁을수록 토사 저감 효율이 증가하더라도 식물체의 성장을 고려한 적절한 파종 간격을 선정하여야 한다. 즉, 식생대의 설치는 적절한 파종 간격 및 식생대 길이를 식생대 설치지역의 강우 특성에 따라 결정지어야 한다고 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
• /
• 2002.10a
• /
• pp.417-420
• /
• 2002

Non-point source pollution of sediment, plant nutrients and pesticides from cropland has been identified as a significant environmental problem. Vegetative Filter Strips have been identified as one of BMPs to control nonpoint source pollution. This paper reviews the concept, functions, design criteria and management of VFS to control nonpoint source pollution.

• Journal of Wetlands Research
• /
• v.20 no.4
• /
• pp.432-445
• /
• 2018

Vegetation and water characteristics of an eco-technological water purifying biotope were investigated at five years after the wetland construction. A total of 91 vascular plant species in 36 families were recorded. Initially planted emergent macrophytes such as Phragmites australis, P. japonicus, Zizania latifolia, Typha latifolia, and T. angustifolia mainly comprised the vegetational components of the wetland. The effect of water purification was observed markedly in most indicators such as electric conductivity (P < 0.01), $NO_3-N$ (P < 0.05), $NH_4-N$ (P < 0.001), $K^+$ (P < 0.05), $Na^+$ (P < 0.01), and $Mg^{2+}$ (P < 0.01). In particular, $NO_3-N$ and $NH_4-N$ concentrations decreased to about 60% and 30%, respectively, via the purification process of the wetland. Separativeness and curvature from the meandering structure of 15 units (multi-cell wetland system) seemed likely to make the wetland continuously play a role as an eco-technological water purifying biotope. We recommend that eco-technological design factors should be included in wetland constructions for efficient and continuous functioning, thus enhancing ecological values of wetlands.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.450-452
• /
• 2007

낙동강 중하류지역에 있어서 본류와 주요지천에 있어서의 환경특성과 식생현황을 조사하여 하천관리방안의 기초자료를 마련하고, 본류와 지류의 물리적 특성, 토지이용현황, 수질특성, 토양특성 및 식생 현황을 조사하였다. 조사결과 하천에서 육역으로 갈수록 귀화식물의 유입이 많았는데, 같은 하천이라도 회천의 경우 강가보다 제방부근이 더 높게 나타났고, 상대적으로 사람의 접근이 어려운 낙동강 본류의 매리나 물금지역이 낮게 나타나 귀화식물의 유입은 하천의 형태와 더불어 인간의 접근용이성에도 영향을 많이 받고 있음을 보여주었다. 조사 대상 지역 중 서낙동강 습지와 묵정논 등 습지에서 수생식물의 출현율이 높게 나타나, 이들 지역에 있어서 수생식물을 이용한 하천 수질정화에 있어서 습지의 조성 혹은 관리가 매우 유용할 수 있음을 보여주었다. 조사지역에서의 비소와 크롬의 경우 대부분의 지역에서 토양오염우려기준 이상으로 조사되어 이에 대한 대책이 시급한 것으로 나타났다. 현재와 같은 열약한 수변조건에서 강수시에 범람이나 침식으로 인하여 수체로 유입된 가능성이 매우 높은 것으로 판단되어지며 이를 방지하기 위한 수변녹지의 확보가 절실한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.650-654
• /
• 2008

친환경 공법의 수리적인 안전성 검토는 식생 및 자연재료의 물리적 특성, 하천의 수리 수문학적 특성, 유사특성과 이들의 상호관계 등에 대한 분석이 요구되며, 이에 선행하여 분석에 이용되는 장기간의 충분한 자료가 구축되어 있어야 한다. 그러나 우리나라의 경우 이러한 자료는 부족한 실정이며, 주로 시범구간을 통한 제한된 자료만이 이용되고 있을 뿐이므로 수리학적 치수방재적 측면에서 친환경 공법의 안전성 평가에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서 수질정화체의 배치 변화를 통한 수치해석 통하여 수심 및 유속분포를 비교 분석하여 수로의 3차원적 흐름특성을 파악하고, 실제 대상수로에 수질정화체를 설치하여 수로의 수리적 안정성을 연구하였다. FLOW-3D와 수리모형시험 그리고 대상수로 모니터링을 각 경우에 따라 유속, 수위를 측정하여 다양한 조건에 대한 흐름 특성을 연구하였다.

• Journal of Navigation and Port Research
• /
• v.32 no.5
• /
• pp.341-347
• /
• 2008

Recently, it has been widely recognized that water-front and coastal vegetations may have great value in supporting fisheries, protecting from wave attack, stabilizing the sea bed and maintaining good scenery. Hydrodynamic factors playa major role in the functions of water quality and ecosystems. However, the studies on numerical and analytical process of wave propagation are few and far behind compared to those on the hydrodynamic roles of water-front vegetations. In this study, in order to express wave attenuation into water-front vegetation, a numerical model based on the unsteady mild slope equation is developed. This result is compared with an analytical model for describing the wave attenuation by assumed simple long wave condition. Based on both the analytical and numerical results, the physical properties of the wave attenuation are examined under various wave, geometric and vegetation conditions. Through comparisons between the analytical and numerical results, the effects of the vegetation properties, wave properties and model parameters such as the momentum exchange coefficient have been clarified.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.42 no.4
• /
• pp.87-95
• /
• 2000

A vegetation purification system was applied to improve water quality of Masan Reservoir in Korea, which was composed of constructed wetlands in series. Five different kinds of macrophytes were planted in each wetland. The system was operated with the condition of low concentrations and high hydraulic loadings. Removal efficiencies(%) of chemical oxygen demand(COD) , total nitrogen(T-N) and total phosphorus(T-P) in this system were 9.0, 12.8, 20.1% , respectively. and removal rates(g/$m^2$/d) were 1.9(COD), 0.34(T-N) and 0.05(T-P) . Comparing this system with other wetlands operated at low hydraulic loadings, average removal efficiencies were low but removal rates were relatively high. Accordingly, this system could be applied to imporve reservoir water quality, because removal rates are more important than removal efficiencies in case of reservoir water quality improvement . However, the removal efficiencies and rates of this system are less than those of the hydroponic biofilter method which is a kind of a constructed wetland and utilize root zones of emergent macrophytes for trapping pollutants. Therefore, it is recommended that this system should be modified to utilize root zones of emergent macrophytes enough to improve reservoir water quality more efficiently.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• v.3 no.4
• /
• pp.231-237
• /
• 2016

The purpose of this study is to analyze phosphate adsorption characteristic of the filter media applied in water purification technology. And it is also to observe the removal efficiency of the technology that was developed by combining the purification abilities of filter media and the vegetation mat. The filter media, Adphos, is the subject of this study. The result of adsorption test shows that $PO_4{^{3-}-P}$ adsorption characteristics of Adphos is determined by the Langmuir isotherm model fitting and the $q_m$ (maximum adsorption amount) value is calculated as 1.162 mg/g. To verify the removal efficiency of the purification technology, a lab-scale reactor, including a 400 mm depth of filter bed filled by Adphos, was manufactured. Yellow flag Iris (Iris pseudacours L.) was planted on the vegetation bed and the coir-roll was used to fix the root of vegetation. The reactor ran 8 hours per day over 71 days, and the results of filtration experiment show that average removal efficiency of SS, T-N and T-P were calculated as 94%, 41% and 64% respectively. With these results, it was proved that the purification technology is highly effective. And for the long-time use, a maintenance guide is also required.