최근 들어 오염총량관리제의 시행과 함께 비점오염원 관리의 중요성이 커지고 있다. 오염총량이란 하천수질의 개선을 위하여 도입하였으며 유역이란 개념을 도입하였다. 하천수계로 유입되는 오염물질 부하량은 점오염원 부하량, 비점오염 부하량 및 안전율의 합으로 산정이 되고 있다. 그러나 일반적으로 유역 및 강우 특성에 기인하여 유출되는 비점오염원의 특수성 때문에 안전율을 보통 10% 정도로 두고 있다. 이러한 불확실성은 다양한 요인에 기인하는데, 모니터링을 통한 기초자료의 부족이 가장 원인으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구는 다양한 비점오염원 중에서 포장율이 높아 오염물질의 유출이 높은 고속도로 지역에서의 오염물질 유출 부하 원단위 산정을 위하여 가장 필수적으로 요구되는 오염물질의 EMC 및 유출부하량 산정을 위하여 수행되었다. 고속도로의 경우, 높은 포장율과 많은 자동차의 운행으로 인하여 건조기간 동안 오염물질들의 축적이 높은 지역이며, 강우시 집중적으로 인근 수계로 유입되기에 비점오염원 관리에서 매우 중요한 토지이용으로 고려되고 있다. 그러나 현재 국내에서는 비점오염원에 관한 기초 연구가 미흡하여 고속도로 등을 포함한 각종 토지이용에서의 비점오염원에 관한 기초 자료의 부족이 매우 심각한 상황이다. 본 연구를 수행하기 위하여 국내 5개의 고속도로 지점에서 모니터링이 수행되었으며, 각 지점별 자동 유량 및 강우량 측정계를 설치하여 자료를 수집하였다. 모니터링 자료는 고속도로에서의 비점오염물질 EMC 및 부하량 산정을 위하여 사용되었다. EMC에 관한 95% 신뢰구간을 살펴보면, TSS의 경우 45.52-125.76 mg/L, COD는 52.04-95.48 mg/L, TN은 1.77-4.48 mg/L 그리고 TP의 경우 0.29-0.54 mg/L의 범위로 나타났다. 부하량에 관한 95% 확신범위는 TSS가 $712.7-2,418.4mg/m^2$의 범위를 보였으며, COD의 경우 $684.1-1,779.6mg/m^2$의 범위로 나타났다.
Predictions of stream water quality require both estimation of pollutant loading from different sources and simulation of water quality processes in the stream. Nonpoint source pollution models are often employed for estimating pollutant loading in rural watersheds. In this study, a conjunctive application of SWAT model and WASP model was made and evaluated for its applicability based on the simulation results. Runoff and nutrient loading obtained from the SWAT model were used for generating input data for WASP model. The results showed that the simulated runoff was in good agreement with the observed data and indicated reasonable applicability. Loading for the water quality parameters predicted by WASP model also showed a reasonable agreement with the observed data. It is expected that stream water quality could be predicted by the coupled application of the two models, SWAT and WASP, in rural watersheds.
Nonpoint pollutants were monitored on railway station land use. Lots of pollutant mass were washed-off in a first hour. The 95$\%$ confidence interval of pollutant concentrations ranges from 61.6 to 115.4 mg/L for TSS(mean= 88.50 mg/L). 103.8$\∼$244.1 mg/L for COD(mean= 174 mg/L) and 7.68$\∼$17.32 mg/L for Oil & Grease(mean= 12.5 mg/L). The various metals were also washed-off during storm runoff from railway station. The ranges of 95$\%$ confidence intervals were 39.2$\∼$84.0 ug/L for total Cu(mean= 61.6 ug/L), 14.0 $\∼$ 25.8 ug/L for total Pb(mean= 19.9 ug/L) and 182.2 $\∼$ 376.1 ug/L for total Zn(mean= 279.2 ug/L). As a result of this research, we concluded that up to 50$\%$ of the total pollutant mass can be removed when first 30$\%$ of the total flow are treating, and it can be a first flush criteria for best management practices.
The MFFn(Mass first flush), EMCs(Event mean concentrations) and runoff loads were analyzed for various rainy events(monitoring data from 2011 to 2012) in transportation area(rail road in station). The pollutant EMCs by volume of stormwater runoff showed the BOD5 9.6 mg/L, COD 29.9 mg/L, SS 16.7 mg/L, T-N 3.271 mg/L, T-P 0.269 mg/L in the transportation areas(Railroad in station). The average pollutant loading by unit area of stormwater runoff showed the BOD5 $27.26kg/km^2$, COD $92.55kg/km^2$, SS $50.35kg/km^2$, T-N $10.13kg/km^2$ and T-P $10.13kg/km^2$ in the transportation areas. Estimated NCL-curve(Normalized cumulated-curve) was evaluated by comparison with observed MFFn. MFFn was estimated by varying n-value from 10% to 90% on the rainy events. The n-value increases, MFFn is closed to '1'. As time passed, the rainfall runoff was getting similar to ratio of pollutants accumulation. The result of a measure of the strength of the linear relationship between observed data and expected data under model was good.
This research analyzed the runoff patterns and estimated unit loads of selected pollutatnts using monitored data conducted for three years in a bridge area. Three estimating methods; the arithmetic average method, the regression method and the rainfall class method were used to estimate the unit load. Results of three estimating methods were compared with the unit pollutant loads from landuses in Korea and the unit pollutant loads from urban watersheds in Milwaukee, USA. Unit load using the arithmetic mean method were found to be overestimated. In terms of TSS, unit loads of two estimate were half lower than that of USA. Estimated TN and TP unit loads of three estimate were lower than that of Ministry of Environment in Korea.
In this study, a method to determine the design capacities of nonpoint source (NPS) pollutant treatment facilities in urban areas was suggested. A facility capacity to treat 80 percent of total SS discharge was estimated by 2-year rainfall - runoff - build-up and wash-off simulation at Goonja drainage district in Seoul. For wash-off simulation, four wash-off models (EMC, RC, EXP, and Joo model) were used. As the results, 80 percent of total SS discharge could be treated with only 7.7~31.4% facility capacity of peak flow. The suggested method and results will provide a guideline to determine design capacities of NPS pollutant treatment facility in urban areas.
도시화된 토지이용은 불투수율이 높고 강우시 다량의 비점오염물질이 유출되어 지표수 및 지하수에 영향을 끼친다. 이러한 포장지역의 비점오염물질로 인한 수질오염을 저감하기 위하여 환경부는 수질오염총량제도 및 개발사업에 대한 비점오염 저감시설 설치신고 제도를 도입하여 운영 중에 있다. 그러나 비점오염저감시설의 규모 및 저감기능 설계를 위해서는 유출특성 분석이 필요하나 현재 기초자료가 부족하여 원단위 산정 등의 애로점으로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 원단위 산정 및 저감시설의 규모산정에 필요한 강우유출수 특성과 EMC를 제시하고자 한다. 모니터링은 도로 및 주차장에서 3년간 총 30개의 강우사상에 대하여 수행되었다. 초기강우 유출현상은 강우 시작 후 30분 동안 매우 분명하게 나타났으며, 유출수의 농도에 영향을 미치는 인자는 강우량, 유역면적, 토지이용, 지리 및 지형적 특성으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 포장지역의 원단위 산정 및 저감시설 설계시 기초자료로써 활용가능할 것으로 판단된다.
비점오염원에 의한 4대강의 오염부하증가율이 점점 증가하고 있어 비점오염원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 한강 수계를 비롯한 4대강 유역에 비점저감시설을 설치하여 시범사업을 실시하고 있다. 그러나 현재 적용되어 운영되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 외국의 기술을 그대로 이용한 것으로 처리성능 및 효율의 불확실성과 기후 및 유역특성을 반영하고 있지 않는 등 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구는 고속도로내 톨게이트와 주차 장지점에 비점오염저감시설을 설치하여 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출특성과 저감시설의 오염 물질별 제거형태를 파악하였다. 이러한 결과는 비점오염물질 관리를 위한 토지이용별 비점저감시설의 적용, 운영 및 유지관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
1. 방동저수지 상류 5개 토지이용별 유출수량과 수질조사를 실시하고 비점오염원 원단위를 산정 하였다. 산지에서 SS 84kg/ha/년, BOD 4.2kg/ha/년, COD 15kg/ha/년, T-P 0.1kg/ha/년, T-N 1.1kg/ha/년으로 배출부하원단위가 가장 작았다. 거주지역에서 SS 319kg/ha/년, BOD 34kg/ha/년, COD 98kg/ha/년, T-P 5.6kg/ha/년, T-N 8.7kg/ha/년으로 배출부하 원단위가 가장 많았다. 2. 비점오염원은 강우-유출과 관련이 있어 전체 비점오염원의 약 46%가 7~8월에 유출되며, 건기인 10월에서 4월까지는 연간 총량의 약20%, 5월에서 9월까지는 약80%가 유출된다. 3. 유기물질인 SS, BOD, COD는 거주지역에서, 영양물질인 T-N은 논 밭지역에서 T-P는 논 밭 거주지역 및 방목지에서 많이 유출되고 있다. 4. T-N, T-P 등 영양물질이 농지에서 많이 유출되어 저수지와 같은 폐쇄수역에 부영양화로 인한 수질악화의 원인이 된다. 비점오염원이 우기에 집중배출되어 공공수역에 큰 오염원으로 작용하므로 도시하천을 이용한 비점오염원 관리방안과 비점오염원 발생원 저감방안을 적극 추진하여야 한다.
Since the water quality of drinking water sources has been recognized as a big issue, the ministry of Environment in Korea is designing the total maximum daily load (TMDL) program for 4 major large rivers. The TMDL program can be successfully performed as controling the nonpoint pollutants from watershed area near the river. Of the various landuses in nonpoint pollution, parking lots and bridges are stormwater intensive landuses because of high imperviousness and high pollutant mass emissions from vehicular activities. Vehicle emissions from those areas include different pollutants such as heavy metals, oil and grease and particulates from sources such as fuels, brake pad and tire wear, etc. Especially the pollutant washed-off from the landuses are directly affecting to the river water quality. Therefore this research was conducted to understand the magnitude and nature of the stormwater emissions with the goal of quantifying stormwater pollutant concentrations and mass emission rates of pollutants from parking lot and bridges in Korea. In Kongju city areas, two monitoring sites were equipped with an automatic rainfall gages and an automatic flow meter for accumulating the useful data such as rainfall, water quality and runoff flow. This manuscripts will show the concentration changes during storm duration and EMCs to characterize the concentration profiles in different land uses. Also the first flush criteria will be suggested using dynamic EMCs. The definition of dynamic EMC is a new approach explaining the relationship of EMC and first flush effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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