도시 개발로 인한 불투수면의 증가 등으로 도시 수문환경의 변화와 물순환 시스템의 훼손 등이 발생하고 있다. 이러한 현상은 도시 홍수 위험의 증가, 유출량의 증가, 증발산량의 감소, 토양 침투량의 감소와 더불어 토양생태계, 지하수환경 및 하천 환경 등에 영향을 미친다. 여기에 비점오염원의 증가로 인한 하천 등의 수질 및 수생태계 영향 등 전반적으로 도시환경에 미치는 영향은 지대하다. 이에 기존의 중앙집중식 빗물관리에서 벗어나 발생원에서 빗물을 관리하는 자연순응형의 분산식 빗물관리 방식 및 그 시스템의 적용은 미국과 독일을 비롯한 유럽에서 정책화되어 있다. 이들 국가에서는 이러한 시스템의 적용에 따른 효과 모니터링을 추진하고 있는 상황이다. 우리나라는 이러한 자연형 물순환 시스템의 도시 적용을 이제 시도하고 있으며, 그 일환으로 아산신도시에 적용을 위한 사전 데이터 확보를 위해 식생수로를 아산지역의 주차장 유출수를 처리하기 위해 설치하였다. 본 연구에서는 주차장 유출수 관리를 위한 발생원 처리 시설인 식생수로의 설치, 운영 등에 대한 내용을 소개하고자 한다.
해안방조제에서 해수가 강물에 유출되는 현상은 생태계의 변화를 초래하고 강물을 농업에 이용할 수 없게 한다. 이런 현상을 방지하기 위하여 해수의 유출수량을 예측할 필요가 있다. 해수와 강물 사이의 지하수 흐름은 염도에 따른 밀도의 차이를 고려하여 연구되어야 한다. 또한, 담수와 염수의 혼합에 따른 물질의 이송 및 분산도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 염도에 의한 밀도 차이에 따른 지하수의 흐름을 나타내는 지배방정식을 이용하여, 해안방조제에서의 해수가 강물로 유출되는 현상을 수치모사하였다. 수치모사 결과, 밀도 차이를 고려하지 않았을 때 발견할 수 없었던 지하수의 흐름이 생겼고, 밀도 차이로 인하여 해수의 유출 수량이 증가하였다. 따라서, 해안방조제의 해수의 유출수량 연구에서는 반드시 밀도 차이를 고려하여야 한다.
본 연구에서는 다공성 지하에서 침출수에 지하 환경의 오염 및 대처 방안의 효과를 수치적으로 예측하였다. 연구대상으고 매립지 지하에서의 침출수의 흐름은 Darcy 법칙을 사용하여 해석하였고, 오염물질의 이동은 이산-분산 모델에 수착의 효과를 고려하여 해석하였다. 침출수의 흐름 및 오염물질의 이동 방정식을 2차원 계를 대상으로 하여 Galerkin유한 요소법을 사용하였다. 수치해석 결과 침출수의 흐름은 매립지 제방 근처에서 강하게 일어나는 것으로 나타났다. 연직 차수막은 오염물질의 이동을 막는데 별 도움을 주지 못하나, 수착은 오염물질의 이동을 지연시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 보인다.
대부분의 신 간척지 논은 점토 함량이 적은 반면 미사 함량이 많고 토양 콜로이드의 분산제 역할을 하는 Na함량이 높기 때문에 이러한 토양은 입단화가 저해되고 투수성이 불량해 진다. 이러한 투수와 더불어 다량의 SiO$_2$, F$_2$, MR, MgO 등이 하층으로 용출되어 투수성과 통기성을 저하시키고 간척지 토양의 토양 물리화학적 불량에 의한 저수확답의 원인의 되어 벼의 재배가 어렵고 생산성이 낮아 경제성을 기대하기 어렵다. (김, 1992 : 고건, 1988 ;단야, 1983 ; 전중등, 1974). 따라서 본 실험에서는 토양의 염분농도차이가 토양화학성과 수량에 미치는 영향을 검토하여 간척지 토양의 경제성을 높이는데 기초자료로 활용코자 시험한 결과는 다음과 같다. 1. 출수기는 0.1%의 염분농도 토양은 8월15일, 0.4%의 염분농도 토양은 8월 20일, 0.8%의 염분 농도 토양은 8월 25일로서 0.1%의 염분농도 토양이 가장 빨랐다. 2. 쌀수량은 토양의 염분농도가 0.1%로 낮은 토양이 599kg/10a로 가장 많았고, 다음으로는 0,4%의 염분농도 토양이 568kg/10a이었고 0.8%의 염분농도 토양은 446kg/10a로 가장 낮았으며 쌀수량 구성요소 역시 같은 경향으로 0.1%의 염분농도 토양에서 가장 우수하였고 다음으로는 0.4%, 0.8%순으로 나타났었다. 3. 쌀수량과 토양의 이화학적 특성간의 상관에서는 pH와는 부의 상관, 유기물, 인산, 질소, 가리, 칼슘, 마그네슘의 함량간에는 정의상관이있다. 4. 전남광양만 간척지에서 쌀수량과 수량 구성요소면에서 볼때에 적합한 토양의 염분농도는 0.1%이라고 사료된다.
연속주입추적자시험이 실시된 현장사이트의 규모는 4.5m$\times$4.5m$\times$6.0m 정도이다. 시험 사이트내에서 실시된 추적자시험은 주입공(Pl)에서 Rhodamine WT 50ppm 용액을 1.8$\ell$/min의 주입율로 6일 동안 연속적으로 주입함과 동시에 관측공(P2, P3, Il, I2, I3)에서 일정한 시간간격으로 지하수를 채수하여 추적자농도를 산출하였다. 시험결과, 지하수면 하부를 포함하는 관측공(P2, P3)의 최대추적자농도는 초기주입농도의 10% 정도이며, 지하수면 상부에 위치한 지하수공(Il, I2, I3)들에서의 최대추적자농도는 초기농도의 75% 정도로서 추적자의 농도차이가 상대적으로 매우 크게 나타났다. 본 연구에서는 자유면대수층내에서 포화대를 포함한 관측공과 비포화대만을 포함한 관측공에서의 수리분산특성에 대해 비교.분석한 결과, 오염물이 연속적으로 토양에 유입되는 경우 비포화대 구간에서는 이류기작에 의한 농도희석이 거의 없으므로 오염물농도가 매우 클 것으로 판단된다.
종합적인 물 관리의 필요성이 대두되면서 증발산량의 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 그 중 국제식량농업기구(FAO, Food and Agriculture Organization)는 여러 기후에서 비교적 정확하고 일정한 경향을 갖는 Penman-Monteith(FAO-PM) 공식을 제시하였다. 이 공식은 다양한 환경을 무시하고 기준작물인 알팔파를 기준으로하여 기준증발산량을 산정하는 식으로써 각 환경에 맞는 작물계수를 곱하여 실제 증발산을 산정한다. FAO-56 Irrigation and Drainage에서는 작물계수를 단일작물계수(Single crop coefficent)와 이중작물계수(Dual crop coefficent)를 제시하고 있다. 단일작물계수는 토양의 증발과 식생의 증산을 하나의 계수로 고려하여 나타냈으며, 이중작물계수는 기저토양의 습윤을 통한 증산뿐 아니라 다양한 영향들을 고려하여 작물계수를 나타냈다. 그 외에도 원격탐사를 통한 식생지수를 통한 작물계수를 통하여 계수를 산출하기도 한다. 현재 국토교통부 및 한국수자원조사기술원에서는 에디공분산(Eddy covariance) 방법을 통해 실제증발산량을 관측하고 있으며, 품질관리 과정에서 Kalman filter를 이용하고 시스템 모델로써 FAO-PM 방법 등을 이용하고 있다. 따라서 FAO-PM 방법의 정확성을 증대시키기 위해선 작물계수에 관한 정확성을 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 여러 방법을 통해 산출한 작물계수를 이용한 FAO-PM 방법을 통한 실제증발산과 에너지 보존 방정식에 근거한 에디공분산 방법 통해 관측된 실제증발산량과 비교를 하였다. 평가 결과는 보다 정확하고 물리적인 증발산량 산정하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 농법 및 시기에 따른 논토양의 화학성을 비교 분석하였다. 이를 위하여 관행논 11개 필지와 유기논 24개 필지에 대하여 3월, 5월, 8월, 10월에 토양 시료 채취 및 분석을 수행하였고, 실험 분석 결과에 대해 통계 분석을 수행하였다. 분산분석 결과 농법에 의한 유의미한 차이가 나타난 항목은 $NH_4-N$와 $P_2O_5$이었지만, 시기에 따른 차이는 모든 항목에서 높은 유의성 있는 차이를 보였다. 주성분 분석 결과 또한 토양내 질소 및 인의 농도는 농법에 의한 영향보다는 시료 채취시기에 따른 영향이 더 크게 나타났다. 토양의 전기전도도는 3월에서 10월로 감에 따라서 값이 증가하였다. 토양 유기물은 3월 및 5월에 비하여 8월과 10월에 높게 나타났다. T-N는 3월에서 10월로 지남에 따라서 감소하는 경향을 나타냈다. $NH_4-N$ 및 $NO_3-N$ 농도는 관행논 및 유기논 모두 5월에 가장 높게 나타났다. T-P 농도는 8월에 가장 높은 값을 나타낸 반면에, $P_2O_5$의 경우에는 8월에 가장 낮은 값을 나타내었다. 본 연구 결과 논토양의 화학적 특성은 농법에 의한 차이보다는 시기에 의한 차이가 더 크게 나타났다. 따라서 토양 환경 특성에 대한 분석 및 비교시 시기에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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