• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.12
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• pp.1103-1111
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• 2009

This study derived the analysis results of alternatives for integrated watershed management under urbanization and climate change scenarios. Climate change and urbanization scenarios were obtained by using SDSM (Statistical Downscaling Method) model and ICM (Impervious Cover Model), respectively. Alternatives for the Anyangcheon watershed are reuse of wastewater treatment plant effluent, and redevelopment of existing reservoir. Flow and BOD concentration duration curves were derived by using HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) model. As a result, low flow ($Q_{99},\;Q_{95},\;Q_{90}$) and BOD concentration ($Q_{10},\;Q_5,\;Q_1$) were very sensitive to the alternatives comparing to high flow($C_{30},\;C_{10},\;C_1$). Although urbanization makes the hydrological cycle distorted, effective alternatives can reduce its damage. The numbers of days to satisfy the instreamflow requirements and target water quality were also sensitive to urbanization. This result showed that the climate change and urbanization should be considered in the water resources/watershed and environmental planning.

• Journal of Environmental Science International
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• v.23 no.5
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• pp.839-852
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• 2014

The Ministry of Environment (MOE) has made more effort in managing point source pollution rather than in nonpoint source pollution in order to improve water quality of the four major rivers. However, it would be difficult to meet water quality targets solely by managing the point source pollution. As a result of the comprehensive measures established in 2004 under the leadership of the Prime Minister's Office, a variety of policies such as the designation of control areas to manage nonpoint source pollution are now in place. Various action plans to manage nonpoint source pollution have been implemented in the Soyang-dam watershed as one of the control areas designed in 2007. However, there are no tools to comprehensively assess the effectiveness of the action plans. Therefore, this study would assess the action plans (especially, BMPs) designed to manage Soyang-dam watershed with the WinHSPF and the CE-QUAL-W2. To this end, we simulated the rainfall-runoff and the water quality (SS) of the watershed and the reservoir after conducting model calibration and the model validation. As the results of the calibration for the WinHSPF, the determination coefficient ($R^2$) for the flow (Q, $m^3/s$) was 0.87 and the $R^2$ for the SS was 0.78. As the results of the validation, the former was 0.78 and the latter was 0.67. The results seem to be acceptable. Similarly, the calibration results of the CE-QUAL-W2 showed that the RMSE for the water level was 1.08 and the RMSE for the SS was 1.11. The validation results(RMSE) of the water level was 1.86 and the SS was 1.86. Based on the daily simulation results, the water quality target (turbidity 50 NTU) was not exceeded for 2009~2011, as results of maximum turbidity in '09, '10, and '11 were 3.1, 2.5, 5.6 NTU, respectively. The maximum turbidity in the years with the maximum, the minimum, and the average of yearly precipitation (1982~2011) were 15.5, 7.8, and 9.0, respectively, and therefore the water quality target was satisfied. It was discharged high turbidity at Inbuk, Gaa, Naerin, Gwidun, Woogak, Jeongja watershed resulting of the maximum turbidity by sub-basins in 3years(2009~2011). The results indicated that the water quality target for the nonpoint source pollution management should be changed and management area should be adjusted and reduced.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.782-782
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• 2012

지금까지 우리나라에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 중점적으로 수질관리를 실행하여 부분적으로 효과를 얻을 수 있었으나, 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 않고 있다. 이는 급속한 도시화와 산업발달로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있기 때문이다. 인구증가로 인해 물 사용량 뿐만 아니라 이에 따라 배출되는 오염원의 종류 및 오염부하량 역시 함께 증가하고 있다. 장래의 수질관리 성공여부는 비점오염원의 효율적인 관리여부가 큰 변수로 작용할 것으로 본다. 따라서 공공수역의 수질관리를 위해서는 토지이용과 지역특성을 고려한 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 오염 부하량 절감을 위한 관리기술의 개발, 비점오염원 관리정책의 개발 및 수질모형을 이용한 정확한 수질예측 등이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 공간정보를 바탕으로 한 낙동강 유역에서의 비점오염원 정량화 분석을 수행하고자 한다. 우선 대상유역으로 낙본 G유역을 선정하여 이에 대한 조사를 통해 점오염원의 실측자료를 구축하고 이를 HSPF의 입력하여 모의를 수행하여 대상유역에 대한 실측치를 이용해 모형의 보정과 검증을 수행한다. 이러한 과정을 통해 도출된 결과는 대상유역의 총 오염량을 의미한다. 따라서 위의 과정에서 도출된 매개변수를 이용하고, 점오염원을 제거한 뒤 모의를 재수행하여 나온 결과가 대상유역의 비점오염원의 양이라 판단하였다. 모의 결과 대상유역인 낙본 G유역에서 약 39% 정도의 비점오염원 비율을 보였다. 그러나 수질 및 유량 관측치를 지금까지는 국립환경과학원 낙동강물환경연구소 유량측정데이타를 사용하고 있는데 이 자료는 8일 이상 간헐적으로 측정이 수행되고 있다. 따라서 검 보정 대상이 되는 실측치의 자료의 부족과 부정확한 유역이 있음이 한계점으로 작용한다. 그러므로 추후의 신경망 모형이나 기타 실측치 보간에 있어서의 신뢰도를 높이는 기법 개발이나 측정제도의 보편적인 기술의 증대도 앞으로의 모델링에 있어서 중요할 것으로 판단된다. 또한 유역수질모형의 모델링 과정에서 좀 더 신뢰도 높은 측정자료와 그 측정자료를 활용하여 PEST 보정기법을 적용한다면 더욱 정확한 예측이 이루어질 수 있을 것이며, 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 보다 더 정확성 높은 비점오염원 정량화와 수질 예측이 수행될 수 있을 것이며 더 나아가 오염총량제의 수행에 효과적으로 적용될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.141-141
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• 2012

비점오염물질은 강우 시 유출되기 때문에 일간, 계절 간 유출량 변화가 대단히 크게 나타나며, 기후, 지형, 토지이용, 토양 등과 지역적인 특성과 유역 형상에 따라 변화되므로 비점오염원 유출량에 대한 정량화를 위해서는 강우지속시간동안 정확한 수질과 유량에 대한 측정 자료가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비점오염물질에 대해 현장 모니터링 및 현장 실측 관련 기존 연구자료 수집을 통해 중분류 토지피복분류별 원단위를 산정하였다. 또한 특정 유역에 중분류 토지피복 분류별 산정된 원단위를 적용하여 유역기반의 비점오염부하량을 산정 하였다. 대상 유역에 해당하는 하천 말단에서의 실측 자료를 활용하여 유역모형을 구축하고, 강우를 입력 자료로 하여 비점오염 물질별 부하량을 모의 산정하였다. 유역모형으로 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran)을 실제 대상유역에 적용하였고, 이에 따른 모의 결과를 실측치와 비교하여 부하량을 산정하였다. 이렇게 모의 산정된 부하량은 실측자료를 기반으로 산정된 원단위의 적용에 따른 부하량과 비교 검토하여 유역에 대한 비점오염원 부하량 산정 시 모형의 적용 가능성을 평가하였다. 본 연구에 적용된 대상유역은 동천유역으로 병성천의 주요 지류로서 유역의 상단에 위치하고 있다. 중분류 토지피복 중 공업지역, 교통지역, 과수원재배지, 비닐하우스재배지, 기타재배지에 대해서는 2008년부터 2010년까지 모니터링을 실시하였고, 이외의 중분류 토지피복에 대한 결과는 수계별 현재까지 진행되고 있는 환경기초조사사업 중 '주요 비점오염원 유출 장기 모니터링'사업의 자료를 활용하였다. 동천유역의 비점오염원 발생부하량을 산정한 결과, BOD 부하량은 대지의 경우 391.4 kg/day로서 중분류 군으로 구분한 결과에 비해 높게 산정되었다. T-N, T-P 발생부하량도 토지피복군이 대분류에서 중분류로 변화됨에 따라 부하량의 차이가 발생 하였다. 또한 동천유역에 대해 구축된 HSPF 모형의 적합도를 시기별 4개의 Case로 구분하여 평가해 보았는데 그 결과, 모형 모의치의 실측치에 대한 적합도가 높게 평가 되었다. 현재 특정 지역에 편중되어 조사되고 있는 중분류 토지피복을 조사 기관간의 교차 조사를 통해 지역적 제한성을 낮추고, 중분류에 속하는 세부피복지점을 확대하여 모니터링 지점의 다양성을 확보하여야 할 것으로 판단된다. 이와 동시에 한시적인 조사가 아닌, 장기간에 걸쳐 연구가 진행 될 경우 원단위에 대한 현재의 불확실성 및 제한성을 줄일 수 있을 것으로 판단되므로, 이러한 기초 자료 확보에 대한 장기적인 투자와 노력이 수반될 시 우리나라에 대표적으로 적용할 수 있는 비점오염원 원단위가 산정될 것으로 생각되며, 이러한 기틀이 마련되어야 비점오염원에 대한 적절한 유역관리방안을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.498-498
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• 2016

광역상수원으로 활용되는 주암댐 저수지 및 동복댐 저수지가 위치하고 있는 유역을 대상으로 유역모형을 적용하여 비점오염 저감시설에 따른 수지개선효과를 분석하였다. 주암댐 유역은 보성강 수계에 위치하고 있으며 전체 유역면적은 약 $1,010km^2$으로 담양군, 보성군, 장흥군, 화순군 및 순천시에 걸쳐 위치하고 있다. 비점오염원 설치지점을 고려하기 위하여 소유역별 비점오염원 부하량 산정이 가능하고 BMPs 효과분석 모의가 가능한 HSPF 유역모델을 적용하여 2011~2012년을 대상으로 유량, BOD, TN, TP 재현성을 검증하였다. 29개 소유역별 비점오염원 부하량 평가를 통해 중점관리지역을 선정하였으며 비점오염원 저감시설 설치 시나리오 4개를 적용하여 수질개선 효과를 비교 분석하였다. BOD, TN, TP 모두 주암호 유역 상류에 위치하는 보성강댐 소유역에서 상대적으로 높은 비점오염원 부하량이 유출되는 것으로 분석되었으며 특히, TN에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 비점오염 저감시설의 누적유출고와 배수면적을 고려하여 비점오염 저감시설로 저류지를 선정하였으며 누적유출고 5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 1, 누적유출고 5mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 2, 누적유출고 24.5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 3, 누적유출고 24.5 mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 4로 구분하여 적용하였다. BOD의 경우, 2011년 조건에서 시나리오 1은 각 소유역별 평균 13.1%, 시나리오 2는 3.7%, 시나리오 3은 15.8%, 시나리오 4는 4.4%의 비점오염원 부하량 저감효과가 나타났으며 2012년 조건에서는 각 시나리오별로 평균 13.1%, 3.6%, 15.7%, 4.3%의 저감효과가 나타나는 것으로 분석되었다. TN의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 10.9%, 3.0%, 13.0%, 3.6%, 2012년 조건에서도 유사한 범위로 비점오염원 부하량 저감효과가 분석되었다. TP의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 13.7%, 3.8%, 16.5%, 4.6%, 2012년 조건에서는 13.7%, 3.8%, 16.4%, 4.6%로 분석되었다. 주암댐 유역의 중점 관리지역을 선정하여 누적유출고 24.5mm/d와 전체유역면적을 고려한 저류지를 설치할 경우 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며 평균 BOD 15.8%, TN 13.3%, TP 16.5%의 저감효과로 분석되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.26 no.1
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• pp.1-9
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• 2024

In this study, a HSPF model was developed to simulate runoff and water quality in the Haebancheon watershed, which has a high land area ratio and population density among the West Nakdong River watersheds. Various non-point source pollution control strategies were applied, and the reduction in pollutant loads and the exceedance rate of water quality standards were analyzed. The scenarios included basic road cleaning for reducing pollutant loads, runoff reduction measures considering extensive low-impact development techniques, and inflow reduction measures to mitigate non-point source pollution entering the river. In the first step, practical conditions such as the number of vehicles for road cleaning in Kimhae City were considered, while for the second and third steps, it was assumed that 50% of the applicable land use area was used to be applicable for the LID techniques. As a result of applying all three measures, it was analyzed that the BOD pollutant load could be reduced by 58.28%, T-N by 58.49%, and T-P by 51.56%. Furthermore, the 60th percentile of water quality measurements accumulated over 5 years was set as the target water quality, and a flow-duration curve was constructed. The exceedance rate of the flow-duration curve before and after applying non-point source pollution reduction measures was analyzed. As a result, for BOD, the exceedance rate decreased from 41.57% before applying the measures to 16.32% after, showing a 25.25% reduction in the exceedance rate. For T-N, the exceedance rate decreased significantly from 40.31% before the measures to 22.84% after, and for T-P, it decreased significantly from 62.43% to 27.22%.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2005.06a
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• pp.42-42
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• 2005

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.26 no.2
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• pp.268-278
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• 2010

This study derived the effectiveness analysis results of construction of wastewater treatment plant under climate change scenarios. Canadian Global Coupled Model (CGCM3) was used and A1B and A2 of Special Report on Emission Scenario (SRES) were selected. Regional climate change data for this application were downscaled by using Statistical Downscaling Model (SDSM) and the flow and BOD concentration durations were obtained by using Hydrological Simulation Program - Fortran (HSPF). The criteria for low flow and water quality were chosen as $Q_{99}$, $Q_{95}$, $Q_{90}$ and $C_{30}$, $C_{10}$, $C_1$. The numbers of days to satisfy the instreamflow requirements and target BOD concentration were also added to the criteria for comparison. As a results, small wastewater treatment plant improved the water cycle due to the increase of low flow and the decrease of BOD concentration. But climate change affected the reduction of effectiveness significantly. Especially in case of construction of small waste water treatment plant in the upstream region, it is necessary to take climate change impact into consideration since it is usually related to the low flow and the water quality of the stream.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.35 no.6
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• pp.497-509
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• 2019

After the Total Maximum Daily Loads(TMDLs) was applied, it became beyond the limit of concentration management. However, it does not adequately reflect the characteristics of various watersheds, and causes problems with local governments because of the standard flow set. Thus, in this study, the Han River system is organized into four groups in estimating the Pollution Contribution by applying the Flow Duration Curve(FDC) created by the daily flow of data from the HSPF. And the method of this study is expected to be valuable as basic data for the TMDLs. As a result, Group I contains the main watersheds with no large hydraulic structures and tributary watersheds. There is no specificity in the FDC and the Pollution Contribution is estimated as rainfall runoff. Group II contains watersheds near the city where the FDC is maintained above a certain level during the Low Flow Conditions and the Pollution Contribution is estimated as the discharge flow of large scale point pollution facilities. Group III contains the main watersheds in which the large hydraulic structures are installed and FDC is curved in the Low Flow Conditions. So the Pollution Contribution is estimated as the water quality of the large hydraulic structures. Group IV contains the upstream in mainstream watersheds in which the large hydraulic structures are installed and the FDC is disabled before the Low Flow Conditions. As the flow is concentrated in the High Flow Conditions, the non-point pollution sources are estimated as the Pollution Contribution.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.35 no.6
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• pp.470-480
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• 2019

The Doam lake watershed was designated as a non-point pollution management area in 2007 to improve water quality based on watershed management implementation. There have been studies of non-point source reduction with respect to the watershed management impacting the pollutant transport of the reservoir. However, a little attention has been focused on the impact of water quality improvement by the management of the dam operation or the guidelines on the dam operation. In this study, the impact of in-lake management practices combined with watershed management is analyzed, and the appropriate guidelines on the operation of the dam are suggested. The integrated modeling system by coupling with the watershed model (HSPF) and reservoir water quality model (CE-QUAL-W2) was applied for analyzing the impact of water quality management practices. A scenario implemented with sedimentation basin and suspended matter barrier showed decrease in SS concentration up to 4.6%. The SS concentration increased in the scenarios adjusting withdrawal location from EL.673 m to the upper direction(EL.683 m and EL.688 m). The water quality was comparably high when the scenario implemented all in-lake practices with water intake at EL.673 m. However, there was improvement in water quality when the height of the water intake was moved to EL.688 m during the summer by preventing sediments inflow after the rainfall. Therefore, to manage water quality of the Doam lake, it is essential to control the water quality by modulating the height of water intake through consistent turbidity monitoring during rainfall.