• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.441-441
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• 2021

우리나라의 홍수조절용댐은 총 5개소로 영산강유역에 두 개소와 한강유역에 세 개소가 있다. 한강유역에 있는 세 개소의 홍수조절지용댐은 한강상류의 북한지역에서 발생하는 집중호우에 대비하기 위한 댐으로, 임진강 하류지역의 수해방지를 위한 한탄강댐과 군남홍수조절지(군남댐)가 있으며 북한강 하류와 수도권의 홍수예방을 위한 평화의 댐이 있다. 영산강유역에 있는 두 개소의 홍수조절지는 2006년에 수립한 영산강치수종합대책에서 계획이 수립된 시설로 2011년 4대강 사업의 일환으로 설치하여 K-water에서 운영 중에 있다. 4대강 사업 이전의 영산강유역은 홍수량을 조절할 수 있는 홍수조절용량이 전무했던 실정으로 하도에서 홍수량의 전량을 수용해야했던 홍수에 매우 취약한 하천이었다. 그러나 4대강 사업을 통하여 영산강유역의 4대호를 비롯한 농업용댐의 숭상을 통한 홍수조절용량의 확보와 더불어 나주천변저류지와 담양홍수조절지, 화순홍수조절지를 설치하여 홍수로부터 상대적으로 안전한 하천으로 변모할 수 있었다. 그러나 영산강유역의 다른 하나의 과제는 여전히 남아있다. 우리나라의 하천 중에서 가장 수질이 악화되어 있는 하천이라는 불명예이다. 홍수조절지는 1년 중 3개월에 해당하는 홍수기에 사용할 수 있는 시설로 1년 중 9개월에 해당하는 비홍수기에는 홍수조절지의 효율적인 공간활용을 위하여 주민지원사업 등 다각도로 고민하여 사용하고 있으나 하천 외적인 문제를 수용하는 범주에 머무르고 있다. 하천이 가지고 있는 문제점을 다소라도 해소할 수 있는 목적으로 사용될 수 있다면 하천 외적인 문제를 수용하는 것 보다 하천 내적인 문제를 해소하는 목적으로 사용하는 것이 보다 바람직할 것으로 판단된다. 이를 위하여 영산강의 내적인 가장 큰 문제점은 수질악화로 인한 수질개선이라 할 수 있다. 따라서 홍수기로 한정되어 사용하는 홍수조절지를 해당하천의 내적인 문제를 다소라도 해소할 수 있는 공간으로 비홍수기에 기여할 수만 있다면 비홍수기의 활용목적을 확대하여 다목적조절지로의 변모가 필요하다고 판단한다. 따라서 본 연구에서는 영산강유역에 있는 담양홍수조절지와 화순홍수조절지의 두 개소 홍수조절지를 활용하여 영산강 수질개선에 기여할 수 있는 정도를 파악하였다. 비홍수기에 유출량의 일부를 조절지에 담수해 두었다가 수질개선 목적의 희석수로 방류하는 시나리오를 마련하여 시나리오별로 영산강의 수질개선효과를 분석하여 제시하였다. 수질개선효과를 분석하기 위하여 EFDC모델을 구축하고 모델 수행을 위한 시나리오는 조절지의 담수율과 방류량 그리고 조절지의 관리수질조건 등을 이용하여 작성하고 수질예측 결과에 따라 TOC, CHl-a, T-P 수질항목을 대상으로 수질개선효과를 분석하여 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.5
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• pp.369-381
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• 2020

In this paper, observed water quality, algal blooms and flow rates in the Yeongsan River and its boundaries including 8 tributaries and 2 wastewater treatment plants for two years of 2018-2019 were analyzed. It seems effects of non-point source load inputs from basin areas to the river may be significant though the field data availability was limited. The EFDC model was calibrated against data collected from 6 water level monitoring stations and 6 water quality monitoring stations, respectively, in the study area. Water quality improvement scenarios were developed assuming 50% and 75% reductions of major pollution sources including treatment plants and tributaries. The developed scenarios were applied to the EFDC model to estimate effects on algal bloom occurrences in the Seungchon weir and Juksan weir. Improvement of the effluent of Gwangju 1 WWTP by 75% did not show any effect on algal blooms for two weir locations. The major tributary affecting algal blooms in the Seungchon weir was the Hwangryong River. The Jisuk stream was found as the most important tributary for the Juksan weir followed by the effect of the Hwangryong River. Though it seems other scattered small nonpoint source load input to the Yeongsan river also seem to be important, it was not possible to reflect their effects appropriately due to field data availability.

• Journal of Korea Spatial Information System Society
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• v.10 no.4
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• pp.77-88
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• 2008

There has been growing demands to manage the water quality of west coastal region due to the large scale urbanization along the coastal zone, the possibility of application of TMDL(Total Maximum Daily Loadings) to Han river, and the natural disaster such as oil spill incident in Taean, Chungnam. However, no system has been developed for such purposes. In this background, the demand of GIS based effective water quality management has been increased to monitor water quality environment and propose best management alternatives for Han river and Kyeonggi bay. This study mainly focused on the development of integrated water quality management system for Han river bas in and its estuary are a connected to Kyeonggi bay to support integrated water quality management and its plan. Integration was made based on GIS by spatial linking between water quality attributes and location information. A GIS DB was built to estimate the amount of generated and discharged water pollutants according to TMDL technical guide and it included input data to use two different water quality models--W ASP7 for Han river and EFDC for coastal area--to forecast water quality and to suggest BMP(Best management Practices). The results of BOD, TN, and TP from WASP7 were used as the input to run EFDC. Based on the study results, some critical areas which have relatively higher pollutant loadings were identified, and it was also identified that the locations discharging water pollutant loadings to river and seasonal factor affected water quality. And the relationship of water quality between river and its estuary area was quantitatively verified. The results showed that GIS based integrated system could be used as a tool for estimating status-quo of water quality and proposing economically effective BMPs to mitigate water pollution. Further studies need to be made for improving system's capabilities such as adding decision making function as well as cost-benefit analysis, etc. Also, the concrete methodology for water quality management using the system need to be developed.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.28 no.1
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• pp.26-37
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• 2012

Multi-dimensional hydrodynamic and water quality models are widely used to simulate the physical and biogeochemical processes in the surface water systems such as reservoirs and estuaries. Most of the models have adopted the Eulerian grid modeling framework, mainly because it can reasonably simulate physical dynamics and chemical species concentrations throughout the entire model domain. Determining the optimum grid cell size is important when using the Eulerian grid-based three-dimensional water quality models because the characteristics of species are assumed uniform in each of the grid cells and chemical species are represented by concentration (mass per volume). The objective of this study was to examine the effect of grid-size of a three dimensional hydrodynamic and water quality model (EFDC) on hydrodynamics and mass transport in the Saemangeum Reservoir. Three grid resolutions, respectively representing coarse (CG), medium (MG), and fine (FG) grid cell sizes, were used for a sensitivity analysis. The simulation results of numerical tracer showed that the grid resolution affects on the flow path, mass transport, and mixing zone of upstream inflow, and results in a bias of temporal and spatial distribution of the tracer. With the CG, in particular, the model overestimates diffusion in the mixing zone, and fails to identify the gradient of concentrations between the inflow and the ambient water.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.162-162
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• 2021

현재 하천의 조사 및 분석에서는 다양한 장비들을 통한 현장계측 및 모니터링을 수행하고 있다. 특히 여러 하천이 만나는 합류부에서는 복잡한 혼합양상이 발생하며 다양한 조사 및 연구들이 진행되고 있다. 현장계측 및 모니터링은 제한된 여건으로 인한 지속적인 조사, 다양한 지점에 대한 조사의 어려움이 있으며 따라서 EFDC 모형을 활용한 모델링을 통하여 하천의 혼합거동을 재현하고자 한다. 이를 위하여 강정고령보~달성보 구간을 대상으로 현장계측 및 모니터링 자료와 환경부, 낙동강홍수통제소 등에서 고시하고 있는 수리, 수질, 기상자료를 활용하여 모델을 구축하고 수리, 수질에 대한 모의 및 분석을 수행하였다. 제한된 현장계측자료만으로는 모형의 구축에 어려움이 존재하기 때문에 대상구간에 존재하는 수위, 수질관측소의 자료를 활용하고 모형의 검·보정 단계에서는 특정지점의 수위, 평균유속, 다양한 수질인자들에 대한 모델링 결과와 실측자료의 비교, 분석을 수행하게 되며 추가적으로 단면에 대한 검·보정을 하고 이후 수리, 수질 결과자료의 비교를 통한 통계지표 산정을 통해 모형의 재현성을 평가하고 대상구간인 합류부에서 나타나는 유황곡선을 통한 다양한 유량규모, 유량비에 대한 시나리오를 구축하여 다양한 수리적, 환경적 현상과 변화를 파악하고 분석하였다. 대상구간에 대한 유황곡선을 통한 재현을 함으로써 다양한 유량규모, 유량비에 따라 나타나는 현상을 파악하고 향후 모델링, 합류부의 분석 및 연구에 있어 본 연구 성과의 활용성이 뛰어나다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.510-510
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• 2023

집중호우의 증가는 저수지 내 탁수의 증가로 이어지며, 저수지에서의 탁수 배제는 하천의 탁수 문제로 연결될 수 있다. 탁수의 발생은 정수처리 비용 증가와 하천 생태계 문제 등을 발생시키므로, 이에 대한 해결책이 지속적으로 요구되고 있다. 특히 낙동강 유역의 임하호는 태풍 및 집중호우 발생 시 고탁수의 유입 빈도가 높다. 탁수가 임하호에 유입되면 일반적으로 저수지 탁수 예측 수치해석을 수행하여 탁수의 저수지 내 탁수 거동과 방류량에 따른 탁수 저감 정도를 파악하고, 탁수 배제를 위한 저수지 운영계획을 수립한다. 그러나 방류된 고탁수의 하천 거동에 대한 수치해석은 국내에서는 수행하고 있지 않은 실정이다. 임하댐 하류에서 내성천합류부까지는 약 0.325 m³/s의 물을 취수하고 있으므로(2022년 기준), 하천의 탁수도 저수지 탁수와 동시에 고려되어야 할 필요가 있다. 저수지와 하천의 유사 거동 분석에 대해 격자 구성 등의 이유로 일반적으로 각각 다른 tool을 사용하고 있으나, 모델구축 및 입□출력 data의 변환 등 구축, 구동, 분석 과정 모두 효율적이지 못하다. 이에 본 연구에서는 하천과 저수지에서의 탁수 거동을 동시에 예측할 수 있는 일원화된 수치해석 모델을 구축(임하호~낙본C)하였다. 준3차원 모델인 EFDC를 이용하였으며, 격자는 저수지는 직사각격자, 하천은 Curvlinear를 적용하였다. 연직방향으로는 저수지와 하천의 수심 차이가 크므로 EFDC 내에 탑재되어 있는 𝜎-z(uniform)레이어 옵션을 선택하여, 저수지 연직 레이어는 40개, 하천은 2개로 구축되었다. 하천에서의 탁수 거동 예측은 지류의 유량, 탁도 등의 경계조건 data를 얻기가 쉽지 않기 때문에, 유량은 임하호 유입유량에 유역면적비를 적용하였으며, 탁도는 TSS(Total Suspended Solid)-SSC(Suspended Sediment Concentration)-유량의 관계를 각각 회귀분석 등을 통해 도출하여 연구 범위 내 7개 지류하천에 적용하였다. 모의 시기는 2개의 태풍으로 연속적인 탁수가 발생한 2020년 08~10월로 결정하였다. 모의 결과 저수지와 하천의 PBIAS는 각각 13.6과 8.4로(Very Good 등급) 하천과 저수지를 동시에 모의하는 탁수 예측의 적용 가능성은 충분한 것으로 확인되었다. 그러나 이벤트별 지류의 유량과 탁도는 일정한 관계로 계산될 수 없으므로, 향후 유역 모델과 연계하여 지류 유입 유량 및 탁도의 정확도를 개선할 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.2
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• pp.101-108
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• 2013

Ara Canal is the first artificial canal in Korea that connects the Han River and the Yellow Sea. Due to mixture of waters with different salinity and water quality, complicated hydrodynamic and water quality distributions are expected to occur inside the canal. An integrated hydrodynamic and water quality modeling system was developed using the 3 dimensional hydrodynamic model, EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) and the water quality model WASP (Water Quality Analysis and Simulation Program). According to the modeling results, BOD, TN, TP and Chl-a concentrations inside the canal were lower at the West Gate side than the Han River side since influent concentrations of the West Gate side are significantly lower. Chemical stratification due to salinity difference were more evident at the West Gate side as vertical salinity difference were more pronounced in this area. On the other hand, Chl-a concentrations showed more pronounced vertical distribution at the Han River side as Chl-a concentrations were higher in this area. It was notable that Dissolved Oxygen concentrations can be lower than 2 mg/L occasionally in the middle part of the canal. While major factor affecting DO concentrations in the canal are inflows via both gates, the other important factor was found to be BOD decay in the canal due to extended hydraulic residence time. This study can be used to predict hydrodynamic conditions and water quality in the canal during the year and thus can be helpful in the development of gate operation method of the canal.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.33 no.2
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• pp.219-229
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• 2017

A watershed-river linked modeling system was developed to forecast the water quality, particularly weekly changes in chlorophyll-a concentration, of the Yeongsan River, Korea. Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) and Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) were adopted as the basic model framework. In this study, the EFDC model was modified to effectively simulate the operational condition and flow of multi-functional weirs constructed in the main channel of rivers. The model was tested against hydrologic, water quality and algal data collected at the right upstream sites of two weirs in 2014. The mean absolute errors (MAEs) of the model calibration on the annual variations of river stage, TN, TP, and algal concentration are 0.03 ~ 0.10 m, 0.65 ~ 0.67 mg/L, 0.03 ~ 0.04 mg/L, and $9.7{\sim}10.8mg/m^3$, respectively. On the other hand, the MAE values of forecasting results for chlorophyll-a level at the same sites in 2015 range from 18.7 to $22.4mg/m^3$, which are higher than those of model calibration. The increased errors in forecasting are mainly attributed to the higher uncertainties of weather forecasting data compared to the observed data used in model calibration.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.27 no.6
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• pp.548-561
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• 2018

The objectives of this study were to construct a three-dimensional (3D) hydrodynamic and water quality model (EFDC) for the river reach between the Daecheong dam and the Sejong weir, which are directly affected by Gap and Miho streams located in the middle of the Geum River, and to evaluate the trophic status and water quality improvement effect according to the flow control and pollutant load reduction scenarios. The EFDC model was calibrated with the field data including waterlevel, temperature and water quality collected from September, 2012 to April, 2013. The model showed a good agreement with the field data and adequately replicated the spatial and temporal variations of water surface elevation, temperature and water quality. Especially, it was confirmed that spatial distributions of nutrients and algae biomass have wide variation of transverse direction. Also, from the analysis of algal growth limiting factor, it was found that phosphorous loadings from Gap and Miho streams to Sejong weir induce eutrophication and algal bloom. The scenario of pollutant load reduction from Gap and Miho streams showed a significant effect on the improvement of water quality; 4.7~18.2% for Chl-a, 5.4~21.9% for TP at Cheongwon-1 site, and 4.2~ 17.3% for Chl-a and 4.7~19.4% for TP at Yeongi site. In addition, the eutrophication index value, identifying the tropic status of the river, was improved. Meanwhile, flow control of Daecheong Dam and Sejong weir showed little effect on the improvement of water quality; 1.5~2.4% for Chl-a, 2.5~ 3.8% for TP at Cheongwon-1 site, and 1.2~2.1% for Chl-a and 0.9~1.5% for TP at Yeongi site. Therefore, improvement of the water quality in Gap and Miho streams is essential and a prerequirement to meet the target water quality level of the study area.

• 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.