• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.3
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• pp.481-488
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• 2011

Various development activities have lead to the destruction of the ecosystem such as natural wetlands. In order to protect these natural wetlands, the Ministry of Environment (MOE) in Korea enacted the Wetland Conservation Act in 1999 and designated protected areas for wetland conservation. The MOE adapted the use of Best Management Practices (BMP) such as retention ponds and constructed wetlands to treat the polluted water before entering the water system. One of these projects was a free-water surface flow (FWS) constructed wetland built as a secondary treatment unit for piggery wastewater effluent coming from a livestock wastewater treatment facility. Water quality monitoring for the constructed wetland was conducted during rainfall events. The results showed that the average removal efficiencies of TSS, BOD, TN, TP were 86, 60, 45, 70%, respectively. It was observed that the removal efficiency of particulate matter and phosphorus was high compared to nitrogen. Therefore, a longer hydraulic retention time was needed in order to improve the treatment efficiency of nitrogen. The results of this study can contribute to the wetland design, operation and maintenance of constructed wetlands.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.752-757
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• 2009

In the last decade, many methods such as greet chamber, reservoir, or debris barrier, have been utilized to manage and prevent muddy water problem. The Vegetative Filter Strip (VFS) has been thought to be one of the most effective methods to trap sediment effectively. The VFS are usually installed at the edge of agricultural areas adjacent to stream or drainage ditches, and it has been shown that the VFS effectively removes pollutants transported with upland runoff. But, if the VFS is installed without any scientific analysis of rainfall-runoff characteristics, soil erosion, and sediment analysis, it may not reduce the sediment as much as expected. Although Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been used worldwide for many hydrologic and Non-Point Source Pollution (NPSP) analysis at a watershed scale. but it has many limitations in simulating the VFS. Because it considers only 'filter strip width' when the model estimates sediment trapping efficiency, and does not consider the routing of sediment with overland flow option which is expected to maximize the sediment trapping efficiency from upper agricultural subbasin to lower spatially-explicit filter strip. Therefore, the SWAT overland flow option between landuse-subbasins with sediment routing capability was enhanced with modifications in SWAT watershed configuration and SWAT engine. The enhanced SWAT can simulate the sediment trapping efficiency of the VFS in the similar way as the desktop VFSMOD-w system does. Also it now can simulate the effects of overland flow from upper subbasin to reflect the increased runoff volume at the receiving subbasin, which is what is occurring at the field if no diversion channel is installed. In this study, the enhanced SWAT model was applied to small watershed located at Jaun-ri in South Korea to simulate diversion channel and spatially-explicit VFS. It was found that approximately sediment can be reduced by 31%, 65%, 68%, with diversion channel, the VFS, and the VFS with diversion channel, respectively.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.53 no.3
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• pp.13-17
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• 2011

There was a transition from participatory irrigation management (PIM) to public irrigation management (PubIM) in Korea when Korea Rural corporation and Community (KRC) merged with Farm Land Improvement Associations (FLIAs), which had managed 60 % of irrigation areas. While making a number of achievements, some problems occurred in the public irrigation management, such as lack of farmers' participation, increased amount of water usage, and elevating operating costs. Accordingly, this paper suggested ways to increase efficiency in water usage and reduce operating costs under the public management through the motive power of farmers participation. First, WUGs replaced the discarded water management committee should be reorganized to revive the concept of PIM in the form of autonomously reinforced one and the roles and functions of WUGs and the board of representatives should be strengthened. The member of new type of WUGs should participate in the national and regional water management committees as a stakeholder of irrigation water user. And also new type of WUGs initiates not only the management of irrigation water but also the management of irrigation water quality and non-point source pollution in the watersheds. Those additional activities of WUGs should be properly compensated. Second, subsidies (direct payments) should be provided to faithful farmers as an incentive for their labor supply. Third, water fees could be charged to large scale agriculture companies. Fourth, professional managers could be hired, management targets would be adjusted, and incentives should be offered. These efforts are expected to improve the irrigation management by encouraging farmers' participation under public system.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.53 no.6
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• pp.111-119
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• 2011

The main objective of this study was to evaluate the effects of control-release fertilizer (CRF) on pollutant loadings from a small watershed. The Baran watershed, 386 ha in size, was selected as the study site, and the AGNPS (Agricultural Non-point Source Pollution) model was used to evaluate the effects of fertilizer types. Digital maps of digital elevation (DEM), slope distribution, channel, flow direction, landuse, soil, and curve number were extracted from the study watershed. Model parameters related to hydrology and water quality were calibrated and validated by comparing model predictions with the observed data collected for 2 years (1999 to 2000). Calibration and validation resulted in $R^2$ values of 0.75-0.91 for all the water quality parameters. All the paddy fields (21.2 %) of the study watershed were sprayed by either CRF or NPK (standard fertilizer). In CRF application, total nitrogen (TN) load was 4.9% less than NPK application, however total phosphorus (TP) load was 0.7 % more than NPK application. In CRF application, considering only paddy fields in the study area, TN load was 38.7 % less than NPK application. Using CRF in paddy fields could be one of the ways to reduce pollutant loadings from agricultural watersheds, however, in order to confirm it, more researches about effects of using CRF are necessary.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.505-509
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• 2008

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.465-469
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• 2008

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.79-79
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• 2011

도시지역에서 강우발생 시 우수는 대부분 도로를 통해 이동하고 배수된다. 도로의 배수시설은 도로면의 안전을 확보하기 위한 목적뿐만 아니라 도로 이외의 지역에 흐르는 유출수를 배수시키는 기능도 포함하고 있다. 현재 우리나라의 도로배수는 빗물받이와 횡유입부를 통해 대부분 이루어지고 있다. 이러한 배수시설이 제 기능을 충분히 발휘하지 못하면 노면수가 정체되고, 노면수가 인근 주택가로 유입되어 침수피해를 가중시키는 경우도 있고, 교통의 원활한 흐름을 저해하게 된다. 도로배수시설의 설계 시 설계빈도에 상위하도록 충분한 여유를 두고 설치하더라도 부유잡물 등에 의해 그 효율이 저하될 수도 있다. 또한 배수시설을 통해 배수되는 초기 유출수는 많은 비점오염원을 포함하고 있고, 이러한 오염원이 하천으로 유입되어 하천수 및 저수지를 오염시킬 수도 있다. 본 연구에서는 배수시설 중 빗물받이의 효율개선과 비점오염원을 처리할 수 있는 비노출배수로에 대하여 수리실험을 실시하고 효과를 검토하였다. 이를 위해 폭 2.4 m, 길이 10.0 m의 실험도로를 제작하였고, 유입유량을 증가시켜가며 배수효율을 확인하였다. 또한 흙탕물을 유입시켜 비노출 배수로를 통해 배수시킨 후 유입수와 유출수의 부유물질, BOD, $COD_{Mn}$, TN, TP의 량을 측정하고 변화를 확인하였다. 이때 비점오염원처리를 위한 여과재료로는 제오라이트를 이용하였다. 실험결과 실험도로의 측면에 비노출 배수로를 설치하였을 경우 도로위에 수심이 거의 발생하지 않으면서 배출할 수 있는 최대 유량은 2.29 l/s였고, 서울시를 기준으로 설계빈도 10년에 대하여 본 연구의 실험도로 규격에서의 유출량이 1.09 l/s임을 고려할 때 10년 빈도 강우강도 발생 시 비노출 배수로가 충분한 여유를 가지고 배수 시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 실험도로의 규격에서 2.29 l/s의 유출량이 발생하기 위한 강우강도는 서울시를 기준으로 100년 빈도에 상위하는 강우강도로 비노출 배수로에 막힘이 없는 경우 100년 빈도의 강우시에도 노면수 배출이 가능하였다. 쓰레기와 모래와 같은 부유잡물이 배수로를 막고 있다 하더라고 배수효율 저하는 크게 발생하지 않았다. 또한 BOD와 $COD_{Mn}$의 농도는 유입수와 비교하여 30%이상의 제거 효율을 보였다. 특히 부유물질의 경우 제거효율이 50 %인 것으로 검토되어 본 연구의 비노출 배수로가 초기우수의 오염원제거에 효과가 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.29 no.2
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• pp.211-222
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• 2015

This study focused on evaluating the efficiency of the removal of non-point source pollution by Daecheong Lake Juwon Stream constructed wetlands. The constructed wetland system is a surface flow type designed in the year 2007 for purifying eutrophic water of Daecheong Lake Juwon Stream. The value of conductivity, suspended solids(SS), chemical oxygen demand using a potassium permanganate($COD_{Mn}$), five-day biochemical oxygen demand($BOD_5$), total nitrogen(T-N), total phosphorous(T-P), and pH in inflow averaged 220.2, 2.46, 3.33, 1.34, 2.00, 0.04 mg/L and 7.24, respectively and in outflow averaged 227.9, 1.12, 3.34, 0.87, 1.16, 0.02 mg/L and 7.45, respectively. The average removal efficiency of constructed wetlands was 30 % for SS, 22 % for $BOD_5$, 45 % for T-N and 31 % for T-P. The removal rates of SS, $BOD_5$ and T-N in the spring, summer and autumn were higher than those in winter. The removal rate of T-P was not significant different in all seasons. The amounts of pollutants removal in the constructed wetlands were higher in the order of $3^{rd}$ < $2^{nd}$ < $1^{st}$ wetland for SS and T-P, $2^{nd}$ < $3^{rd}$ < $1^{st}$ wetland for $BOD_5$ and T-N. Therefore, our findings suggest that the constructed wetlands could well treat the eutrophic Daecheong Lake Juwon Stream waters.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.50 no.1
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• pp.85-92
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• 2008

This study was carried out to estimate heavy metal loads at plain area of the rural watersheds during farming season in 2006. The experimental area was belonging to Geum River watershed. That was located at the center of South Korea. Water samples were corrected at two kinds of aspects. One is regular sampling(every two month) and the other is irregular sampling(every rainfall event). The result showed that heavy metal properties of regular samples were highest at May and June with lively agricultural activities. Heavy metal concentration of irregular samples was lower than that of regular samples. But the heavy metal loads of irregular samples were high. The correlation between each heavy metals of regular samples was following as Mn-Cd > Mn-Fe > Mn-Al > Fe-Al > Al-Cd. The correlation of irregular samples was following as Fe-AI > Zn-Mn > Fe-Cd > Cd-Al. Loading rates of daily discharge the plain area of designed rural watershed during farming season were Al 3.070 kg/day, Cu 0.526 kg/day, Fe 0.745 kg/day, Zn 0.314 kg/day, Cd 0.010 kg/day, Cr 0.055 kg/day, Mn 0.140 kg/day and Pb 0.098 kg/day. Loading rate of discharge with heavy metals during the survey period was Al(577.23 kg) > Fe(140.08 kg) > Cu(98.93 kg) > Zn(58.99 kg) > Mn(26.34 kg) > Pb(18.51 kg) > Cr(10.34 kg) > Cd(1.93 kg).

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.3
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• pp.251-263
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• 2007

In this paper, we constructed the integrated watershed model system, SWAT-Nak Dong that include areal mean precipitaiton, runoff and water balance components in the Nak Dong river basins and with this model system we are capable of estimating streamflows for ungaged river stations and analyzing the variations of the streamflows. SWAT(Soil and Water Assessment Tool) is a conceptual, continous time model that was developed in the early 1990s to assist water resource managers in assessing the impact of management and climate on water supplies and non-point source pollution III watersheds and large river basins. Using the SWAT-Nak Dong system and various scenarios, we analyzed and evaluated the dams and water uses effects on the streamflows.