• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.2
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• pp.144-153
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• 2021

In recently, the green algae bloom is one of the most severe challenges. The seven days prior prediction is in operation to issues the water quality warning, but it also needs a longer time of prediction to take preemptive measures. The objective of the study is to establish a method to conduct a 3-month prior prediction of Chl-a concentration in the Daechong Lake and tested its applicability as a supplementary of current water quality warning. The historical record of water quality in the Daechong Lake and seasonal forecasting of ECMWF were obtained, and its time-series characteristics were analyzed. The Chl-a forecasting model was established using a correlation between Chl-a concentration and meteorological factor and NARX model, and its efficiency was compared.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.4
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• pp.393-402
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• 2017

This study was designed to provide basic information for an effective wetland design by analyzing the correlation between wetland size and water quality improvement effect in regard to an artificial wetland inside the Biopark Basin by means of applying the modelling technique. It is expected that this study will contribute to a rational design, operation and management of the artificial wetland in the basin. The following conclusions are obtained through the results and discussion of this study. The results of respective design scenarios that expanded the size of the artificial wetlands in the range of 0-100 % showed that when the wetland is 'expanded 75 % compared with the existing size', water quality improved best compared with the design criteria of 'the current operation of the existing size'. The improved data are: 66.7 % in BOD5, 69.9 % in TSS, 64.7 % in T-N, 85.5 % in T-P and 51.8 % in Chl-a. In particular, with the exception of Chl-a, water quality improvement stood out in the quality items in summer among the four seasons. And that there in no direct relationship between facility scale and water quality improvement.

• Water for future
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• v.44 no.3
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• pp.24-31
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• 2011

본 연구는 낙동강의 4대강 살리기 사업에 의한 수질 변화를 예측하기 위하여 미국환경부에서 사용하는 3차원 수리동역학 모델 EFDC와 수질모델 WASP7을 연계 하는 방법을 택하였다. 수질모의결과, 사업에 의하여 전반적으로 BOD5 농도는 다소 감소하고 TN과 TP 농도는 거의 유사한 수준을 나타내었다. BOD5 농도의 감소는 체류시간이 증가함에 따라 유기물의 산화 또는 분해에 제공되는 시간이 증가되어 나타난 영향으로 분석된다. TN과 TP는 침강 또는 식물의 흡수 등에 의해 수체에서 제거되나 사업에 의해 크게 영향을 받지 않은 것으로 분석되었다. Chl-a 농도는 금호강이 유입되기 전 상류에서는 사업에 의해 심각한 수준으로 증가하는 것으로 분석되었으나, 금호강 유입 이후 이러한 증가 경향은 상당 부분 둔화되는 것으로 나타났으며 낙동강 하구언부근에서는 사업으로 인하여 Chl-a 농도가 감소되는 것으로 나타났다. Chl-a 농도의 변화는 TN 및 TP 농도가 사업에 의해 전반적으로 크게 차이가 나지 않음에 따라 영양염류의 농도변화에 의한 영향은 크게 작용하지 않은 것으로 판단되며, 보 건설에 의한 체류시간의 증가와 준설 또는 수심의 증가에 따른 광량의 감소가 복합적으로 작용한 결과에 의한 것으로 분석된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.218-218
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• 2011

낙동강은 4대강 살리기 사업에 의해 8개의 보(상주보, 낙단보, 칠곡보, 강정보, 달성보, 합천보, 함안보)가 하천 내에 건설되고 약 4억톤의 준설이 실시되면서 지형적으로 막대한 변화를 맞이하게 된다. 낙동강은 상류의 안동댐 및 임하댐에서 방류수, 중류의 구미 및 대구 등의 오염원 그리고 하류의 남강에 의한 영향 및 낙동강 하구언에 의한 정체에 의한 영향으로 지역적으로 수질 및 수리 특성이 서로 다르게 나타나고 있다. 낙동강에 건설되는 수중보들 또한 이러한 유입 및 경계 조건에 따라 서로 다른 수질특성을 나타낼 것으로 판단되며 이에 대한 영향을 미리 예측하고 발생 가능한 악영향에 대한 대안을 수립하는 것이 중요하다고 본다. 본 연구에서는 낙동강의 4대강 사업에 의한 지점별 및 시기적 영향을 정확하게 분석하기 위해 3차원 수리동역학 모델 EFDC와 수질모델 WASP을 연계하여 사용하였다. 연구대상지역은 안동댐 방류지점에서 낙동강 하구역까지의 총 334km의 지역을 포함하였으며 하천의 폭 방향, 수심방향 및 흐름방향에 대하여 3차원으로 격자를 구성하여 하천을 표현하였다. 수리 및 수질 보정에 필요 한 입력자료는 국토해양부 및 환경부 등에서 발표 된 자료를 이용하였으며 2007년을 기준으로 모의를 실시하였다. 4대강 살리기 사업에 의한 8개의 보 건설 및 낙동강 전역의 준설의 영향을 예측하여 사업 전 및 사업 후로 각각 구분하여 비교하였으며 사업 후 체류시간의 증가와 준설로 인한 수심증가에 따른 복합적인 원인에 의해 수질에 영향이 미치는 것으로 나타났다. 사업 후 낙동강의 각 수중보 출구 부근 지점에서 예측된 수질 특성은 사업전에 비하여 $BOD_5$는 전반적으로 감소하나, TN 및 TP 는 유사한 특성을 나타내었다. 그러나 Chl-a 농도는 상류와 중류에서는 체류시간의 증가로 증가하는 경향을 나타내었으며 이는 수질이 양호한 상류 지역에서 특히 큰 차이를 나타내는 경향으로 분석되었다. 그러나 낙동강 하구언 지역은 Chl-a 농도가 사업에 의해 약간 감소되는 경향을 나타내어 여타 구간과 다른 경향을 나타내었다. 이는 낙동강 하류의 Chl-a 농도가 이미 매우 높은 상태에서 체류시간에 의한 성장 촉진 보다는 수심증가로 인한 광량제한 효과가 더욱 지배적으로 나타난 것에 의한 영향으로 추정된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.266-266
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• 2019

금강의 주요 지류인 미호천과 갑천은 대전광역시와 청주시가 위치하고 있으며, 두 도시지역에서 유입되는 오염물질로 인하여 금강 본류에 높은 오염부하를 제공하고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수리동역학 모델인 EFDC 모델을 사용하여 미호천과 갑천의 수질개선이 금강의 수질에 미치는 효과를 분석하였다. 대상유역은 대청댐부터 백제보 까지 70km 구간이며, 모델의 격자는 Curvilinear-Orthogonal Coordinate를 사용하였으며 횡단방향 8개로 분할하여 총 6,698개의 격자로 구성하였다. 경계조건구성 및 모델의 보정은 국가정보 포털인 수자원관리종합정보시스템(WAMIS), 물환경정보시스템(WEIS), 국가기후데이터센터(data,kma,go,kr) 등에서 제공하는 유량, 수질, 기상 등 데이터를 활용하였으며, 모의 기간은 2017년이다. 수질의 보정은 대상유역 내 6곳의 수질 측정 지점에서 수행되었으며, 적합성 평가를 위해 R-square와 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency) 두 가지의 통계 지표를 활용하였다. 수질의 경우 TN, TP, TOC, Chl-a 순으로 평균 R-square값은 0.75, 0.51, 0.36, 0.57이고 평균 NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency)값은 0.59, -0.18, -1.10, 0.27으로 모의 값과 실측값 사이의 상관관계는 TN에서 가장 높았으며 반대로 TOC는 가장 낮았다. 모의결과가 실측값을 정확히 반영하지는 못했지만, 수질의 평균적인 현상은 반영한 것으로 판단된다. 두 주요 지류의 수질이 동시에 15% 또는 30% 개선되었을 경우를 모의하여 금강 본류의 수질변화를 6곳의 수질 측정 지점에서의 실측값과 비교하여 분석하였다. 두 지류가 동시에 15%의 수질 개선 시에는 금강 본류 수질은 TN, TP, TOC, Chl-a 순으로 평균 11.80%, 7.90%, 8.63%, 7.04%의 개선되었으며, 30% 수질 개선 시에는 평균 23.66%, 15.92%, 17.36%, 14.26%의 개선되었다. 각 지점에서 고른 개선이 확인되었으며, 개선 효과는 TN이 가장 컸고, 반대로 Chl-a가 가장 적었다. 갑천과 미호천의 수질이 별개로 개선되었을 경우를 모의한 결과, 미호천의 개선이 갑천에 비해 금강의 수질 개선에 영향이 컸다. 이는 두 지류의 수질 농도는 비슷하나 갑천에 비해 유량이 많은 미호천의 오염 부하량이 높은 것으로 분석된다. 연구 결과 금강의 수질을 개선하기 위해서는 두 지류의 수질 개선이 필수적인 것으로 판단된다. 금강의 TN 농도는 두 지류의 영향이 가장 컸으며, 개선 효과는 Chl-a에서 가장 적었다. 또한 갑천에 비해 미호천이 금강 수질에 영향이 큼을 확인하였다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.10
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• pp.563-572
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• 2015

The purpose of this study was to model the effect of flushing discharge on algae removal by multi-purpose weir operation in Yeongsan River (Seungchon Weir) using a 3-dimensional (3D) model. The chlorophyceae Eudorina sp. formed bloom in May 2013. Flushing discharge was conducted in two different ways for algal bloom reduction. To elucidate the spatial variability, a high-resolution 3D model, ELCOM-CAEDYM, was used to simulate the spatial variations of water quality and chl-a over a month. The results showed that ELCOM-CAEDYM could reproduce highly spatially resolved field data at low cost, and showed very good performance in simulating the pattern of algal bloom occurrence. The effect of each flushing discharge operation was analyzed with the results of modeling. The results of case 1, flushing discharge using an open movable weir, showed that the algal bloom between the Seochang Bridge and the Hwangryong River junction is rapidly flushed after operating the movable weir, but the residual algae remained in the weir pool as the discharge decreased. However, the results of case 2, fixed weir overflow with a small hydropower stop, showed that most of the algae was removed after flushing discharge and the effect of algae removal was much bigger than that in case 1, as per modeling results and observed data.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.27 no.4
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• pp.413-424
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• 2011

The study was aimed to evaluate the applicability of a three-dimensional (3D) hydrodynamic and water quality model, ELCOM-CAEDYM for Yongdam Reservoir, Korea. The model was applied for the simulations of hydrodynamics, thermal stratification processes, stream density flow propagation, and water quality parameters including dissolved oxygen, nutrients, organic materials, and algal biomass (chl-a) for the period of June to December, 2006. The field data observed at four monitoring stations (ST1~ST4) within the reservoir were used to validate the models performance. The model showed reasonable performance nevertheless low frequency boundary forcing data were provided, and well replicated the physical, chemical, and biological processes of the system. Simulated spatial and temporal variations of water temperature, nutrients, and chl-a concentrations were moderately consistent with the field observations. In particular, the model rationally reproduced the succession of different algal species; i.e., diatom dominant during spring and early summer, after then cyanobacteria dominant under warm and stratified conditions. ELCOM-CAEDYM is recommendable as a suitable coupled 3D hydrodynamic and water quality model that can be effectively used for the advanced water quality management of large stratified reservoirs in Korea.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.11
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• pp.1115-1128
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• 2013

The purpose of this study is to evaluate the suspended solids and eutrophication processes relationships in Chungju lake using CE-QUAL-W2, two-dimensional (2D) longitudinal/vertical hydrodynamic and water quality model. For water quality modeling, the lake segmentation was configured as 7 branches system according to their shape and tributary distribution. The model was calibrated (2010) and validated (2008) using 2 years of field data of water temperature, suspended solids (SS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and algae (Chl-a). The water temperature began to increase in depth from April and the stratification occurred at about 10 m early July heavy rain. The high SS concentration of the interflow density currents entering from the watershed was well simulated especially for July 2008 heavy rainfall event. The simulated concentration range of TN and TP was acceptable, but the errors might occur form the poor reflection for sedimentation velocity of nitrogen component and adsorption-sediment of phosphorus in model. The concentration of Chl-a was simulated well with the algal growth patterns in summer of 2010 and 2008, but the error of under estimation may come from the use of width-averaged velocity and concentration, not considering the actual to one side inclination by wind effect.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.26 no.3
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• pp.420-431
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• 2010

Simple material budget models were developed to predict the dry season water quality for a river-type reservoir in Paldang, Republic of Korea. Of specific interest were the total phosphorus (TP), chlorophyll ${\alpha}$ (Chl. ${\alpha}$), 5-day biochemical oxygen demand (BOD), and chemical oxygen demand (COD). The models fit quite well with field data collected for 20 years and have enabled the identification of the origins of organic materials in the reservoir. The critical hydraulic load that determines the usability of phosphorus for algal production appeared to be about $1.5m\;d^{-1}$. When a hydraulic load was smaller than the critical value, the concentrations of $Chl.{\alpha}$, COD, and BOD in the reservoir water became sensitive to internal algal reactions such as growth, degradation, and settling. In spite of the recent intensive efforts for organic pollutant removal from major point sources by central and local governments, the water quality in the reservoir had not been improved. Instead, the concentration of COD increased. The model analysis indicated that this finding could be attributed to the continuing increase of the algal production in the reservoir and the allochthonous load from non-point sources. In particular, the concentrations of COD and BOD of algal origin during 2000~2007, each of which is comprised of approximately one half of the total, were approximately 2.5 times higher than those observed during 1988~1994 and approximately 1.3 times higher than those between 1995~1999. The results of this study suggested that it is necessary to reduce the algal bloom so as to improve the water quality of the reservoir.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.7 no.1
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• pp.1-12
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• 2004

The summer distribution of $Cha-{alpha}$ and physical processes for simulating outbreak region of red tide were estimated by the Eco-Hydrodynamic model in Chinhae Bay. As a result of simulation of surface residual currents, the southward flow come in contact with the northward flow at the inlet and western part of bay in case of windlessness and below wind velocity 2 m/sec. As wind velocity increases, the velocity and direction of currents were fairly shifted. The predicted concentration of $Cha-{alpha}$ exceeded 20 mg/㎥ in Masan and Haengam Bays, and most regions were over 10 mg/㎥, which meant the possibility of red tide outbreak. From the results of the contributed physical processes to $Cha-{alpha}$, accumulation sites were distributed at the northern part of Kadok channel, around the Chilcheon island, the western part of Kajo island and some area of Chindong Bay. On the other hand, inner parts of the study area such as Masan Bay were estimated as the sites of strong algal activities. Masan and Haengam Bay are considered as the initial outbreak region of red tide by the modeling and observed data, and then red tide expanded to other areas such as physical accumulation region and western inner bay, as depending on environmental variation. The increase of wind velocity led to decrease of $Cha-{alpha}$ and enlargement of accumulation region. The variation of intensity of radiation and sunshine duration caused to rapidly fluctuation of $Cha-{alpha}$: however, it was not largely affected by the variation of pollutant loads from the land only.