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GIS를 이용한 주암호 유역의 오염부하량 산정 및 수질모의 (Calculation of Pollutant Loads and Simulation of Water Quality in Juam Lake Watershed using GIS)

  • 김철;김석규
    • 한국지리정보학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.87-98
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    • 2002
  • 광주 전남의 상수원인 주암호 유역에 대해 GIS를 이용하여 점오염원과 비점오염원 부하량을 산정하였으며 기 개발된 모형을 이용하여 수질을 모의하였다. 점오염원 부하량은 환경부에서 발표한 원단위(1998)를 이용하여 산정하였고, 비점오염원 부하량은 유출곡선지수를 이용한 SCS방법으로 직접유출량을 계산한 후 우리나라 유역의 특성에 맞는 토지이용별 기대평균농도 값을 이용하여 산정하였다. 수질모의는 미국환경청에서 개발한 WASP모형(2001)을 이용하였으며 대상유역을 GIS를 이용하여 경사, 방향, 고도, 토양, 토지이용과 강우량에 따라 44개의 소유역으로 구분하고, 그중 하나의 소유역에 대해 모형을 적용하였다. 모형의 결과치를 수질관측치와 비교한 결과 매우 유사함을 알 수 있었다.

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수로망(水路綱)크기를 이용한 유출모형(流出模型) (A Runoff Model based on the Stream Magnitude)

  • 이원환;전민우
    • 대한토목학회논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.83-90
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    • 1989
  • 본(本) 연구는 유역(流域)의 지형거동(地形擧的) 인자(因子)인 수로강(水路綱)크기 (Stream Magnitude)를 기초로 하여 하도저유(河道貯留)만을 고려한 저유상수(貯留常數)를 결정(決定)하여, 각(各) 소유역출구(小流域出口)에서의 유출(流出)을 예측(豫測)하기 위한 방법 (유출모형(流出模型))을 연구한 것으로서, 하도매개변수(河道媒介變數)의 규칙적(規則的)인 변화성(變化性)을 추론(推論)하기 위하여 Shreve의 수로망(水路網)크기 결정법(決定法)을 적용(適用)하였다. 이를 위하여 흐름 단면적(斷面積)과 출구(出口)로부터 하도(河道)를 따른 거리와의 관계(關係)를 비선형식(非線型式)으로 나타냄으로서 선형식(線型式)에 의한 결과와 비교(比較)하였다. 본(本) 연구에서 확립(確立)한 방법을 금강수계내(錦江水系內) 지류(支流)인 보청천유역(報靑川流域)에 적용(適用)하므로서 실측치(實測値)와의 비교(比較) 검토(檢討)를 통하여 미계측유역(未計測流域) 대한 적용성(適用性)을 입증(立證)하였으며, 특히 하천경사(河川傾斜)가 급(急)한 상류유역(上流流域)에서는 1차식(次式), 그리고 하천경사(河川傾斜)가 완만한 하류유역(下流流域)에서는 3차식(次式)이 보다 더 실측치(實測値)에 근사(近似)함을 알 수 있었다.

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SWAT 모형과 EMC 산정결과를 이용한 안양천의 수량 및 수질 특성 (Characteristics of Water Quantity and Quality of the Anyangcheon using SWAT Model and Calculation Result of EMC)

  • 정은성;이길성;신문주
    • 한국물환경학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.648-657
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    • 2006
  • Characteristics of water quantity and quality of the Anyangcheon were analyzed through many field measurements and the distributed hydrologic simulation model, Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Event mean concentrations (EMCs) and baseflow mean concentrations were calculated from the data and the daily runoff were simulated by SWAT. The runoff was divided into the direct runoff and the baseflow. Using those values and quantity and quality data of release from the wastewater treatment plant (WWPT), unit loads of BOD, COD, SS, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were derived. EMCs of BOD and SS were even higher than the baseflow mean concentrations. The total runoff from October to April (7 months) of 2004 was just 13.5%, since the rainfall usually is concentrated in summer season. Futhermore BOD and SS were loaded during the event by 50.9% and 70.9%, respectively and over three quarters of total COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were flowed into the Anyangcheon during the remaining period. Therefore, the efficiency of WWPT for COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P should be intensified from Oct. to Apr. and the runoff quality management of BOD and SS should be planned during the summer season.

CN의 변화에 따른 안동시 물순환 선도도시 조성계획의 비점오염부하 저감효과 분석 (Analysis of Nonpoint source Reduction at Andong Area Considering Changes in CN)

  • 권헌각;정강영;김신;신석호;안정민;김경훈
    • 한국습지학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.342-349
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    • 2016
  • 낙동강수계에 속하는 안동시는 안동댐, 임하댐을 포함하여 낙동강이 흐르는 도시로 경상북도 신 도청 이전과, 지속적 도시화로 인해 불투수 면적이 증가하고 있어 강우 시 유출량 증가 및 비점오염원 부하가 증가되고 있는 지역이다. 본 연구에서는 물순환 선도도시에 선정된 도시 중 안동시를 대상으로 개발에 따른 유출량과 비점오염부하량을 비교 평가하였다. 안동시 물순환 선도도시 계획(안)에 대해 시 공간적 변화를 고려한 CN값을 이용한 직접 유출량과 BOD, T-N 및 T-P 비점오염부하량을 평가한 결과, 옥상녹화 및 투수포장 교체, 물순환 공원 및 거리 조성, 도심지 불투수층 개선 사업 등 4가지 scenario 모두 적용되어 개발될 경우 연간 직접유출이 10.41%, BOD 비점오염부하량이 20.56%, T-N 9.55% 및 T-P 비점오염부하량이 14.29% 저감되는 것으로 조사되었다. 4가지의 개발 scenario 중 저감률이 가장 높은 것은 도시지역 불투수면 개선 사업으로 조사되었으며 개발 이전 대비 연간 직접유출이 6.25%, BOD 비점오염부하량이 11.84%, T-N 비점오염부하량이 4.46% 및 T-P 비점오염부하량이 10.20% 저감되는 것으로 조사되었다.

감수곡선을 이용한 산림소유역 유출특성의 시계열 변화 평가 (Analysis of Secular Changes in the Hydrological Characteristics of a Small Forested Watershed using a Baseflow Recession Curve)

  • 이익수;이헌호
    • 한국산림과학회지
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    • 제103권3호
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    • pp.383-391
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    • 2014
  • 본 연구는 주지하수 감수곡선을 이용하여 산림소유역의 유출특성을 밝히기 위하여 수행하였다. 2003년부터 2011년까지 9년간 관측한 강우-유출량 자료를 이용하여 수문곡선 감수부의 시계열 변화를 분석하였다. 그 결과 산림소유역에서는 직접유출 감수계수가 기저유출의 감수계수 값보다 작았다. 또한 산림소유역에서의 직접유출량은 대유역에 비해 상당히 적은 양을 보였으며, 기저유출량은 차이가 크지 않았다. 시험유역에서 주지하수 감수곡선의 회귀식과 감수계수는 각각 $y=0.7528e^{-0.022x}$($R^2=0.8938$, 범위는 0.3 mm~0.8 mm), K = 0.978로 산출되었다. 주지하수 감수곡선과 연유출량과는 관련성이 큰 것으로 나타났는데, 유출량이 많으면 주지하수 감수곡선의 기울기가 완만해지고, 유출량이 줄어들면 감수곡선의 기울기가 급해지는 것으로 나타났다. 또한 해를 거듭할수록 주지하수 감수곡선의 기 울기가 완만해지는 경향이 나타나, 점차 기저유출량이 증가하는 것으로 판단하였다. 따라서 시험유역에서는 시간의 경과와 함께 산림의 홍수조절기능 및 수원함양기능이 점진적으로 높아지는 것으로 나타났다.

팔공산 산림소유역의 유출 특성 변화 (Changes in Hydrological Characteristics of a Forested Watershed of Mt. Palgong)

  • 정유경;이기환;최형태;이헌호
    • 한국산림과학회지
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    • 제109권4호
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    • pp.429-437
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    • 2020
  • 본 연구는 산림 소유역에서 강우량에 대한 계류유출량의 장기적인 변화추이를 정량화하고, 임목의 생장이 산림소유역의 유출변화에 어떠한 영향을 미치는지를 파악하기 위하여 실시했다. 연도별로 강우량과 유출량은 비례관계를 보였으며, 시간이 경과할수록 유출량은 점차 감소하는 것으로 나타났다. 월별 강우량과 유출량은 7월과 8월에 가장 높았으며, 유출률은 8월과 9월에 높은 값을 보여 강우량과 유출량, 유출률 변화가 반드시 일치하지는 않았다. 월별 변동계수(CV)는 강우량에 비해 유출량이 더 크게 나타났고, 강우량과 유출량 간의 편차는 점차 증가하였다. 강우량에 대한 총 유출량과 직접 유출량의 변화는 2011년~2017년의 추세선의 기울기가 더 낮아졌고, 기저유출량의 기울기는 증가하였다. 산림토양이 발달하면서 토양층의 수분보유력이 증가하였기 때문으로 보여지며, 기저유출량의 증가는 팔공산 산림소유역의 유출수량 증가와 함께 지하수위 상승에 영향을 줄 것으로 판단된다. 감수곡선의 기울기는 2003년~2010년에 비해 2011년~2017년이 더 낮은 것으로 나타났고, 시간이 경과함에 따라 유출량의 감소가 완화되고 유출량이 일정하게 유지되었다. 따라서 팔공산 산림소유역은 임목의 생장에 따라 지표류의 유출이 감소하고 기저유량이 증가하는 것으로 나타나, 산림의 수원함양기능이 점차 증가하는 것으로 나타났다.

농업비점원오염모형을 위한 GIS 호환모형의 개발 빛 적용(II) -AGNPS모형의 수정- (Development and Application of a GIS Interface for the Agricultural Nonpoint Source Pollution (AGNPS) Model(II) -Modification of AGNPS Model-)

  • 김진택;박승우
    • 한국농공학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.53-61
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    • 1997
  • The interface system, GIS-AGNPS was to be validated with field data from six tested small watersheds ranging from 0.7 to 4.7$km^2$ in size which have steep topography and complex landuses. The model validation involved the calibration of input parameters and component modifications, in efforts to develop a model applicable to general uses for identifying and controlling nonpoint source pollution loads from agricultural watersheds. The simulated direct runoff from AGNPS was in good agreement with the field data for the averaged antecedent moisture conditions or AMC- II. The results differed, however, from the observed for AMC- I or III. A simple empirical relationship was proposed to estimate the curve number for AMC- I or m from AMC- II, which was found to result in simulated runoff close to the observed. The peak runoff relationship at AGNPS was also modified to reflect the watershed conditions and tested satisfactorily with the field data. The simulated sediment yields from the watersheds were fair as compared to the observed. Nutrient loads simulated from the model were different from the observed data. It appeared that the model was incapable of adequate depicting nutrient transport processes at paddy field and other landuses of the tested watersheds. Some modifications may be needed for the accurate representing the processes at paddy field.

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Analytical Model of Salt Budget in the Upper Indian River Lagoon, Florida USA

  • Kim, Young-Taeg
    • Ocean and Polar Research
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    • 제26권1호
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    • pp.33-42
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    • 2004
  • Effect of freshwater discharge on the long-term salt balance in the Northern and Central Indian River Lagoon (IRL) is successfully simulated by a new analytical solution to a water balance-based one-dimensional salt conservation equation. Sensitivity tests show that the salinity levels drop abruptly even during the dry season (November to May) due to the high surface runoff discharge caused by tropical storms, depressions, and passage of cold fronts. Increasing surface runoff and direct precipitation has risen by ten times, lowering the salinity level down to 12psu in the Northern Central zone, and to 17 psu in the Northern zone. However, the salinity level in the Southern Central zone has decreased to 25 psu. High sensitivity of the Northern Central zone to freshwater discharge can be partially explained by a rapid urbanization in this zone. During the dry season, less sensitivity of the Southern Central zone to the increased surface runoff is attributed to the proximity of the zone to the Sebastian Inlet and a strong diffusion condition possibly resulting from the seawater intrusion to the surficial aquifer at the Vero Beach. During the wet season, however, the whole study area is highly sensitive to freshwater discharge due to the weak diffusion conditions. High sensitivity of the IRL to the given diffusion conditions guarantees that the fresh-water release occurs during strong wind conditions, achieving both flood control in the drainage basin and a proper salinity regime in the IRL.

삼림이수기능(森林理水機能)의 정량적(定量的) 평가방법(平價方法)에 관한 연구(硏究)(II) - 조도계수(粗度係數)의 응용(應用)을 중심(中心)으로 - (A Study on a Quantitative Method in Estimating Forest Effects for Streamflow Regulation (II) - Mainly Dealing with Application of Coefficient for Slope Roughness -)

  • 이헌호
    • 한국산림과학회지
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    • 제81권4호
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    • pp.337-345
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    • 1992
  • 산지유역은 대부분이 수원대(水源帶)이고 수자원상 중요한 위치를 차지하고 있기 때문에 수자원의 확보와 홍수재해의 경감을 위해 삼림의 유량조절기능과 우수유출(雨水流出)에 미치는 삼림의 영향을 정량적으로 해석할 필요가 있다. 본 논문은 유출해석모델로 Kinematic wave법을 채용했다. 그리고 모델의 조변수(助變數)(parameter)로서 사면조도계수(斜面組度係數)를 동정(calibration)에 의해 추정해서 그 값으로 삼림의 이수기능(理水機能)을 평가할 수가 있었다. 본 논문에 사용한 수문자료(水文資料)는 동경대학(東京大學) 애지(愛知)연습림의 두 시험유역에서 관측한 자료이다. 삼림이 수기능의 평가방법으로서 제안한 조도계수의 추정방법과 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 조도계수($N_s$)는 산복사면의 표면유(表面流)의 유수저항(流水抵抗)을 나타낸다. 즉 삼림의 성장과 함께 $A_o$층(層)의 발달에 의해 우수(雨水)의 유하(流下)가 방해를 받는다. 2. Kinematic wave법(法)에 의한 모델실험에 의하여 하도(河道)의 직접유출량(直接流出量)을 계산할 때 조변수로서 사면 조도계수의 값을 추정할 수가 있었다. 3. 혈궁유역(穴宮流域)에서의 조도계수는 지수함수적으로 일정치에 점근(漸近)하면서 증대하는 곡선상에 있고, 치산 조림의 성과가 나타나기 시작한 1940년대 전후의 급격한 증대가 특징적이다. 한편 백판유역(白坂流域)에서는 직선적으로 미증(微增)경향이 있는 것으로 지표의 상태에는 거의 변화가 없었던 것이 추찰(推擦)된다. 4. 조도계수값의 증대는 직접유출량의 감소 및 기저유츨량(基底流出量)의 증대와 직접적인 관련이 있었다. 임상(林相)의 양호화(良好化)와 함께 한 강우에 대한 직접유출량의 비율은 상대적으로 감소하고, 기저유출량의 비율이 증가하는 경향이 인정되었다. 그러나 한 강우에 대한 유출량의 절대량은 경년적(經年的)으로 감소해 가는 경향이 있었다.

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제주도 외도천유역의 유출특성 (Runoff Characteristics of the Oedocheon Watershed in Jeju Island)

  • 하규철;문덕철;고기원;박기화
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권5호
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    • pp.20-32
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    • 2008
  • 제주도의 물관리나 지하수 함양량 산정에 있어서 직접유출량 평가는 유용하게 사용되어 진다. 외도천 유역의 상류지역인 천아계곡과 하류지점에서의 장기 수위관측자료를 이용하여 유출빈도를 분석한 결과, 년간 발생하는 유출 발생빈도는 천아계곡에서는 약 21회, 외도천 하류에서 약 12회였다. 유출지속시간을 고려하면 년간 유출을 관측할 수 있는 기간이 천아계곡에서는 21일, 외도천 하류에서는 12일 정도인 것으로 나타났다. 교차상관분석에 의하여 강우에 대한 수위반응은 약 4시간인 것으로 분석되었으며, 유출이 발생했을 때 천아계곡으로부터 외도천 하류지점까지 수위 전파시간은 약 2시간이었다. 외도천 하류지점에서 유량측정결과, 상시 유출량은 평균 0.39 $m^3$/sec였으며, 기저유출과(직접) 유출량을 평가하기 위해 수위-유량곡선을 개발하였고, 개발된 수위-유량곡선을 이용하여 수위를 시간에 따른 총유출량으로 산정하였다. 수치필터링기법에 의한 총유출량을 기저유출량과 직접유출량으로 분리 낸 결과, 년간 총 하천유량 중 31.8${\sim}$36.5% 정도를 직접유출이 기여하고 있으며 63.5${\sim}$68.2% 정도는 기저 유출이 기여하는 것을 확인하였다.