• 자원환경지질
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• 제37권5호
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• pp.499-508
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• 2004

창원시는 전국에서 최초로 2001년에 북면과 대산면에 강변여과수 취수장을 건설하여 운영하고 있다. 본 연구는 창원시 북면 낙동강 본류 하안의 강변여과수 취수장 주변에 대해서 수리지질 특성을 평가하고 낙동강과 강변대수층간의 지하수유동 모델링을 수행하였다. 이를 통하여 강변여과수 취수에 따른 낙동강물과 지하수 유입량을 평가하였다. 지하수모델링에서는 시추자료, 입도분석자료, 양수시험분석자료, 지하수위 측정자료, 낙동강 수위 측정자료, 강수량 자료를 이용하였다. 정상류 모델링으로 강변여과수 취수 이전의 자연상태의 지하수위를 잘 모사할 수 있었다. 부정류 상태 모델링에서는 7개 취수정의 최대 양수량인 총 14,000$m^3$/day로 취수시의 지하수위 하강을 모사하였으며, 이때 낙동강으로부터의 유입량, 배후지쪽의 지하수 유입량 그리고 강변대수층의 동측과 서측으로부터 유입량은 전체 유입량의 각각 8,390$m^3$/day(60%), 590$m^3$/day(4%), 5,020$m^3$/day(36%)이다. 입자 추적 모사 결과, 낙동강쪽으로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 1.85m/day이고, 배후지로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 0.75m/day이다. 본 연구는 지표수/지하수 연계관리 모델링에 공헌하며, 강변여과수 취수량, 수질, 자연적인 함양량이 계절적으로 어떻게 영향을 받는지를 이해하는데 도움을 줄 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권4호
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• pp.445-460
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• 2011

The objective of this study was to construct and assess the applicability of the EFDC model for Saemangeum Reservoir as a 3D hydrodynamic and water quality modeling tool that is necessary for the effective management of water quality and establishment of conservation measures. The model grids for both reservoir system only and reservoir-ocean system were created using the most recent survey data to compare the effects of different downstream boundary conditions. The model was applied for the simulations of temperature, salinity, water quality variables including chemical oxygen demand (COD), chlorophyll-a (Chl-a), phosphorus and nitrogen species and algal biomass, and validated using the field data obtained in 2008. Although the model reasonably represented the temporal and spatial variations of the state variables in the reservoir with limited boundary forcing data, the salinity level was underestimated in the middle and upstream of the reservoir when the flow data were used at downstream boundaries; Sinsi and Garyuk Gates. In turn, the error caused to increase the bias of water quality simulations, and inaccurate simulation of density flow regime of river inflow during flood events. It is likely because of the loss of momentum of sea water intrusion at downstream boundaries. In contrast to flow boundary conditions, the mixing between sea water and freshwater was well reproduced when open water boundary condition was applied. Thus, it is required to improve the downstream boundary conditions that can accommodate the real operations of the sluice gates.

• 한국물환경학회지
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• 제34권3호
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• pp.270-284
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• 2018

Paldang is a river reservoir located in the Midwest of Korea, with a water volume of $244{\cdot}10^6m^3$ and a water surface area of $36.5km^2$. It has eutrophied since the construction of a dam at the end of 1973, and the phosphorus concentration has decreased since 2001. Average hydraulic residence time of the Paldang reservoir is about 10 days during the spring season and 5.6 days as an annual level. The hydraulics and water quality of the reservoir can differ greatly, both temporally and spatially. For the spring period (March to May) in 2001 ~ 2017, the reservoir mean total phosphorus concentration calculated from the budget model based on a plug-flow system (PF) and a continuous stirred-tank reaction system (CSTR) was 13 % higher and 10 % lower than the observed concentration, respectively. A composite flow system (CF) was devised by assuming that the transition zone was plug flow, and that the lacustrine zone was completely mixed. The mean concentration calculated from the model based on CF was not skewed from the observed concentration, and showed just 6 % error. The retention coefficient of the phosphorus derived from the CF was 0.30, which was less than those of the natural lakes abroad or river reservoirs in Korea. The apparent settling velocity of total phosphorus was estimated to be $93m\;yr^{-1}$, which was 6 ~ 9 times higher than those of foreign natural lakes. Assuming CF, the critical load line for the total phosphorus concentration showed a hyperbolic relation to the hydraulic load in the Paldang reservoir. This is different from the previously known straight critical load line. The trophic state of the Paldang reservoir has recently been estimated to be mesotrophic based on the critical-load curve of the phosphorus budget model developed in this study. Although there is no theoretical error in the newly developed budget model, it is necessary to verify the validity of the portion below the inflection point of the critical-load curve afterwards.

• Water Engineering Research
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• 제5권3호
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• pp.147-156
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• 2004

Recently, the population growth, industrial and agricultural development are rapidly undergoing in the Lower Rio Grande Valley (LRGV) in Texas. The Lower Rio Grande Valley (LRGV) composed of the 4 counties and three of them are interesting for Non-point and point source pollutant modeling: Starr, Cameron, and Hidalgo. Especially, the LRGV is an intensively irrigation region, and Texas A&M University Agriculture Program and the New Mexico State University College of Agriculture applied irrigation district program (Guy Fipps and Craig Pope, 1998), projects in GIS and Hydrology based agricultural water management systems and assessment of prioritized protecting stream network, water quality and rehabilitation based on water saving potential in Rio Grande River. In the LRGV region, where point and non-point sources of pollution may be a big concern, because increasing fertilizers and pesticides use and population cause. This project objective seeks to determine the accumulation of non-point and point source and discuss the main impacts of agriculture and environmental concern with water quality related to pesticides, fertilizer, and nutrients within LRGV region. The GIS technique is widely used and developed for the assessment of non-point source pollution in LRGV region. This project shows the losses in kg/$km^2$/year of BOD (Biological Oxygen Demand), TN (total Nitrogen) and TP (total phosphorus) in the runoff from the surface of LRGV.

• Environmental Engineering Research
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• 제16권3호
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• pp.121-129
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• 2011

The completely mixed flow and plug flow (CAP) water quality model was developed for streams with discontinuous flows, a condition that often occurs in low base flow streams with in-stream hydraulic structures, especially during dry seasons. To consider the distinct physical properties of each reach effectively, the CAP model stream network can include both plug flow (PF) segments and completely mixed flow (CMF) segments. Many existing water quality models are capable of simulating various constituents and their interactions in surface water bodies. More complicated models do not necessarily produce more accurate results because of problems in data availability and uncertainties. Due to the complicated and even random nature of environmental forcing functions, it is not possible to construct an ideal model for every situation. Therefore, at present, many governmental level water quality standards and decisions are still based on lumped constituents, such as the carbonaceous biochemical oxygen demand (CBOD), the total nitrogen (TN) or the total phosphorus (TP). In these cases, a model dedicated to predicting the target concentration based on available data may provide as equally accurate results as a general purpose model. The CAP model assumes that its water quality constituents are independent of each other and thus can be applied for any constituent in waters that follow first order reaction kinetics. The CAP model was applied to the Geum River in Korea and tested for CBOD, TN, and TP concentrations. A trial and error method was used for parameter calibration using the field data. The results agreed well with QUAL2EU model predictions.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.1-13
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• 2012

수질모델링에 필요한 다양한 입력데이터는 관련 정보의 확보방안 및 표준화가 되어 있지 않아 수질모델링 결과 및 수질분석에 많은 영향을 주고 있다. 이에 본 연구에서는 효율적인 수질 모델링을 위해 정확한 수리 수문 데이터를 기반으로 한 수질모델링의 기초자료 데이터베이스인 한국형 Reach File을 설계하였다. 한국형 Reach File은 동일한 수리학적 특색을 가지는 구간(Reach)에 대한위치정보 기반의 수리학 데이터베이스로써, 각 구간을 대표할 수있는 Reach 코드와 Catalog Unit, Segment, Marker Index의 위상정보를 갖고 있으며 하천명이나 하천코드와 같은 기존 코드와의 연계를 고려하여 설계되었다. 설계방안을 토대로 경기도 광주시의 경안천을 대상으로 시범 구축을 통하여 본 설계안을 검토한 결과, 수질모델링에 필요한 기초데이터를 하나의 기준으로 체계화하여 하천정보를 데이터베이스화하고 기 구축 데이터베이스와의 연계 및 활용방안도 마련할 수 있었다. 또한, 각 구간별로 정의된 Reach 코드를 이용하여 수질기초시설, 오염원데이터, 관리기관 등 기존 데이터베이스와 연계를 통해 보다 체계적인 수질의 관리가 가능함을 알 수 있었다. 향후 연구에서는 Reach 코드를 하천공간데이터의 국가표준데이터로 선정할 수 있도록 하천 정보 표준화에 관한 연구가 필요하며, 전국 모든 하천에 Reach 코드를 부여하여 보다 많은 데이터베이스와의 연계할 수 있는 방안을 마련해야 할 것이다.

• Korean Journal of Hydrosciences
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• 제10권
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• pp.35-46
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• 1999

An integrated system of GIS and water quality model was suggested including the pollutant loads from the watershed. The developed system consits of two parts. First part is the information on landuse and several surface factors concerning the overland flow processes of water and pollutants. Second part is the modeling modules which include storm event pollutant load model(SEPLM), non-storm event pollutant load model(NSPLM), and river water quality simulation model(RWQSM). Models can calculate the pollutant load from the study area. The databases and models are linked through the interface modules resided in the overall system, which incorporate the graphical display modules and the operating scheme for the optimal use of the system. The developed system was applied to the Chungju multi-purpose reservoir to estimate the pollutant load during the four selected rainfall events between 1991 and 1993, based upon monthly basis and seasonal basis in drought flow, low flow, normal flow and wet flow.

• Spatial Information Research
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• 제21권6호
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• pp.91-98
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• 2013

우리나라는 2004년부터 오염총량관리가 가능한 수질오염총량관리제를 도입하였으며 지방자치단체는 수질모델을 이용하여 소유역별 기준배출부하량을 산정하고 있다. 그러나 수질모델의 입력자료 중 하천 모식도 작성은 대부분 수작업으로 이루어지고 있어 많은 시간과 비용이 투자된다. 따라서 본 연구에서는 하천 네트워크 분석이 가능한 한국형 Reach File을 이용하여 수질모델의 모식도 작성을 자동화하는 알고리듬을 개발하고자 하였다. 또한 GIS를 활용하여 직선형태의 기존 모식도 대신 하천형태를 가지고 있는 모식도를 작성하였다. 이것은 오염원, 취수원 등 다양한 공간정보와 중첩하여 분석이 가능하다. 본 연구에서는 우선적으로 한국형 Reach File의 선형 도형자료를 이용하여 동일한 거리를 가진 요소를 분할할 수 있는 요소 자동 분할 알고리듬을 개발하였다. 이후 한국형 Reach File의 점형 도형자료를 이용하여 수질모델 모식도의 순서와 유형을 자동으로 입력할 수 있는 요소 속성 자동입력 알고리듬을 개발하였다. 알고리듬을 검증하기 위해 개발된 알고리듬을 경안천 유역에 적용하고 그 결과를 확인하였다. 본 연구 결과 모식도 작성의 자동화가 가능하였으며 이는 수질모델링의 비용과 시간을 절약할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 모식도를 이용한 수질모델 입력자료 자동작성 시스템 개발이 이루어진다면 빠르고 편리한 수질모델링이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권6호
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• pp.696-714
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• 2017

Simple material budget models were developed to predict the spring season (March ~ May) water quality for a river-type reservoir Paldang, in the Republic of Korea. These models are available at mixed water bodies whose light intensity is negligible at the bottom. The calculated data from the models fit quite well with field data collected for 30 years, from 1988 to 2017. The apparent settling velocity of total phosphorus was estimated to be $110m\;d^{-1}$. The critical hydraulic load that determines the usability of phosphorus for algal production appeared to be about $2.0m\;d^{-1}$. When a hydraulic load was larger than the critical value, the concentrations of chlorophyll ${\alpha}$ ($Chl.{\alpha}$), chemical oxygen demand (COD), and 5-day biochemical oxygen demand BOD in the reservoir water became insensitive to internal algal reactions. The model analysis showed that the allochthonous COD continued to increase while the allochthonous BOD slightly decreased after 1999. The decrease of allochthonous BOD is due to the expansion of sewage and wastewater treatment plants in the watershed. The increase of allochthonous COD seems to result from the increase in anthropogenic non-point sources as well as the increase in the discharge of natural organic matters due to climate change. Organic matter of algal origin continued to increase until the mid-2000s, but recently it has decreased as the phosphorus concentration has decreased. The COD and BOD of algal origin increased from 35 % and 27 % during 1988 ~ 1994 to 43 % and 40 % during 2000 ~ 2010, respectively, and then decreased to 25 % and 28 % during 2011 ~ 2017.

• 한국물환경학회지
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• 제26권3호
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• pp.420-431
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• 2010

하천형 저수지인 팔당호의 건기시 수질을 모의하기 위하여 단순 물질수지 모델을 개발하였다. 대상 물질은 총인 (TP), 클로로필${\alpha}$ ($Chl.{\alpha}$), 5일 생물학적 산소 요구량 (BOD) 화학적 산소요구량 (COD)이었다. 모델은 지난 20년간의 실측치를 잘 재현하였으며 유기물질의 성인을 밝히는데 이용될 수 있었다. 모델을 통하여 분석한 결과, 팔당호에서 인에 대한 조류의 이용성을 결정하는 임계 수리부하는 약 $1.5m\;d^{-1}$로 나타났다. 팔당호의 $Chl.{\alpha}$, COD, BOD 농도는 임계부하보다 작은 수리부하의 조건에서 생산과 호흡 및 침전과 같은 조류의 변화에 민감하게 반응하였다. 최근 유기오염 저감을 위한 중앙정부와 지방정부의 강도 높은 노력에도 불구하고 팔당호의 수질은 크게 개선되지 않았으며 오히려 COD 농도는 증가하였다. 모델 해석을 통하여 이는 조류 생산량의 증가와 아울러 비점오염원 등에서 외래성 부하가 증가하였기 때문인 것으로 나타났다. 특히 2000~2007년 기간의 조류 기원성 유기물 농도는 전체 유기물 농도의 절반에 해당하는 것으로 추정되었으며, 이는 1988~1994년 기간에 비하여 2.5배, 1995~1999년 기간에 비하여 1.3배에 달하는 수준이었다. 이러한 연구의 결과는 팔당호의 수질개선을 위해서는 조류 발생을 억제하는 것이 필요함을 시사하는 것이었다.