• 제목/요약/키워드: Water quality level model

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용담댐의 영향분석을 위한 금강의 수질모델링 (Water Quality Modelling of the Keum River - Effect of Yongdam Dam)

  • 이은형;서동일
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제35권5호
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    • pp.525-539
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    • 2002
  • 용담댐의 건설에 따른 방류조건의 변화가 대청호의 유입수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 WASP5 모델을 이용하여 BOD, 총인 그리고 총질소 농도를 예측하였다. 수질 예측 시나리오는 크게 다음과 같이 세 가지로 구분하였다; 첫째, 금강의 유량이 대청댐의 운영이 시작된 이래 최대 갈수년(1994)과 최대 풍수년(1987)과 같다고 보는 두 가지 조건, 둘째 용담댐에서 방류되는 유량을 연구기간 중(1998년) 실측된 유량과 같다고 보는 경우와 용담댐 방류 계획안에 따라 각각 5.4, 8.9, 12.4, 16.4 ㎥/s로 방류되는 경우 등 다섯 가지 유량조건, 셋째, 용담호에서 방류되는 수질이 1998년에 실측된 수준을 유지하는 경우와 우리 나라 수질기준으로 1급수와 2급수에 해당되는 경우 등 세 가지 수질 조건. 수질 예측 결과 용담댐으로부터의 방류량의 변화는 금강의 수질과 밀접한 관계를 나타내었으며 금강의 수량이 적은 경우 용담호의 영향은 더욱 뚜렷하게 나타났다. 특히 총질소와 총인 농도의 경우는 각 조건에 대하여 용담댐으로부터의 방류량이 증가됨에 따라 점차로 수질이 개선되는 경향을 나타내었다. 그러나 BOD 농도의 경우는 실측 수질(98년 환경부 측정자료)이 1급수(1 mg/ι) 보다 양호한 수질을 나타내므로 1급수(1 mg/ι)와 2급수(3 mg/ι)의 수질로 방류되는 것을 가정하는 경우에는 방류량의 증가에 따라 용담호 하류의 수질은 오히려 악화되는 결과를 나타내는 것으로 예측되었다. 용담호 부근의 현재 수질은 총질소의 경우는 5급수의 기준(1.5 mg/ι)을 상회하며, 총인의 농도는 3급수 (0.03∼0.06 mg/ι) 정도의 수질을 나타낸다. 유역에서 영양염류의 오염부하를 관리하는 것이 기술적, 경제적으로 한계가 있는 것을 감안할 때, 용담호 방류수내의 영양염류 농도는 크게 개선되지 못할 것으로 예상된다. 따라서 용담호의 방류량 변화가 대청호의 수질에 미치는 영향은 용담호와 용담호 하류부의 수질 및 유량조건에 따라 각각 다르며, 합리적인 수자원의 관리를 위해서는 현실적인 자료 및 여건을 충분히 고려하여 분석하고 판단하는 것이 바람직하다.

낙동강 강정고령보 수위저하 운영에 따른 수질 변동특성 분석 (Analysis of Water Quality Variation by Lowering of Water Level in Gangjeong-Goryong Weirin Nakdong River)

  • 박대연;박형석;김성진;정세웅
    • 환경영향평가
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    • 제28권3호
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    • pp.245-262
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    • 2019
  • 본 연구의 목적은 낙동강에 위치한 칠곡보와 강정고령보 구간을 대상으로 3차원 EFDC 모델을 구축하고, 보 구간의 운영 수위 저하 및 유속 증가와 같은 수리학적 특성 변화가 수질과 조류 생체량에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 보정결과, EFDC 모델은 10분 단위의 고빈도로 측정된 상층과 하층 수온의 시간적 변화를 적절하게 모의하였고, 유기물, 질소, 인계열 수질항목과 남조류의 시계열 변화를 적절히 재현하였다. 하지만, 규조류와 녹조류 세포 밀도에 대해서는 모의값이 실측값을 과대 산정하였다. 규조류와 녹조류 예측의 오차 요인은 조류의 신진대사와 관련된 매개변수의 불확실성과 동물플랑크톤에 의한 포식기능이 모의에 포함되지 않은 것에 기인한 것으로 유추된다. 강정고령보의 보 운영 수위를 관리수위(EL. 19.44 m)에서 하한수위(EL. 14.9 m)까지 약 4.54 m 낮추어 운영하는 시나리오 모의결과, Chl-a와 조류 세포수 밀도가 급격히 감소했다. 특히, 녹조를 발생시키는 남조류 세포 수는 기존 관리수위에 비해 하한수위 시나리오에서 표층 기준 56.1% 급감하였다. 연구결과는 임계유속 유지가 남조류 제어에 효과적이라는 선행연구들과 일치하며, 강정고령보에서 수위 저하와 체류시간 감소와 같은 수리학적 조절은 조류의 과잉 성장을 제한 할 수 있는 대안임을 시사한다.

낙동강하구둑 수문운영에 따른 수질 영향 분석 (Analysis of the Water Quality by Various Gate Operation Effects at Nakdong Estuary Barrier)

  • 이상진;류경식;황만하;이상욱
    • 한국물환경학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.651-658
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    • 2008
  • Estuary barrier is a hydraulic structure constructed to supply safely water as protecting chlorine penetration of sea water. However, the barrier brings about a problem which decreases original functions of estuary because hydraulic ecology was disrupted as obstructing natural water exchange between fresh water and sea water. It is important to supply Enough fresh water in the estuary ecosystem. But it is possible to reduce the problems brought from barrier throughout efficient water gate operation of estuary barrier. It was shown in this study that the environmental effect of estuary in Nakdong river was investigated according to the control of water level. Also, the basic information about the effective water gate operation was provided. The analysis results showed that the release rate of estuary was increased about 20% as changing the operational water levels. This helps supplying fresh water durably to the mixing zone. Also, CE-QUAL-W2 model was utilized to assess water quality. The values of BOD and COD were not changed in estuary area. From the result, it was analyzed the effect of water quality according to the water gate operation was not indicated.

담수호 수질관리를 위한 측정자료의 통계적 분석방법 연구 (A study of statistical analysis method of monitoring data for freshwater lake water quality management)

  • 제갈선동;김진
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제57권1호
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    • pp.9-19
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    • 2024
  • 본 연구는 공개된 수질측정 자료를 이용하여 담수호의 수질변화추이를 분석하고 수질항목의 이상여부의 판단기준을 마련하며, 자료로부터 부영양화의 지표인 Chlorophyll-a를 예측할 수 있는 회귀모형을 구성하여 담수호 관리에 이용할 수 있는 방안을 검토하고자 하였다. 이에 따라 서해안 담수호 3개소를 선정하여 약 20년간의 수질항목자료를 회귀분석 방법으로 분석하고, 각 수질항목의 연중 주기적인 변화를 나타내는 회귀식과 신뢰도 95%에서의 표준편차를 산정함으로서 이상 여부의 판단방법을 제시하였다. 또한 불규칙한 관측일로부터 Chlorophyll-a의 시간적 변화율을 산정하고, 다른 수질항목간의 상관관계 분석 및 회귀모형을 구성하여 분석함으로서 수질측정 자료만을 이용하여 Chlorophyll-a의 변화를 예상할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구결과는 통계학적 모형에 의한 근사적인 수질예측방법으로서 향후 수질측정 자료의 양적·질적 개선이 이루어진다면 담수호 수질관리에 기여할 것으로 기대된다.

QUAL2E, QUAL2K 및 CAP 모델을 이용한 금강 하류 하천구간 정상상태 수질모델링 결과 비교 분석 (Comparative Analysis of QUAL2E, QUAL2K and CAP Steady State Water Quality Modeling Results in Downstream Areas of the Geum River, Korea)

  • 서동일;윤종욱;이재운
    • 상하수도학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.121-129
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    • 2008
  • 하천의 수질은 하천 흐름, 오염원 유입 그리고 하천내부의 수질변화 기작에 따라 변화한다. 일반적으로 하천의 수질모의는 시간의 흐름에 영향을 받지 않는 정상상태에 대하여 실시하나, 실제로 이러한 상황은 존재하지 않는 것이 현실이다. 따라서 하천의 수질상태에 대한 각종 정보가 정확하다고 하여도 수질모델에서 가정하는 근본적인 조건이 다른 경우 오차의 발생은 필연적인 사실이 된다. 본 연구는 하천의 수질모델링에 자주 사용되는 QUAL2E와 미국환경부에서 새로 개발하고 있는 QUAL2K 그리고 저자들이 개발한 CAP 수질모델을 금강의 대청댐 하류 약 30 km 구간에 대한 집중적인 현장 실측을 통해 확보한 자료를 이용하여 적용하여 모델링 결과를 비교하고 해당 지역의 수질모델링에 나타나는 오차의 원인을 밝혀내고자 수행되었다. 전체적으로 BOD5 및 COD의 경우 실측치보다 약간씩 낮게 모의되는 경향을 나타내었으며 TN과 TP의 경우 상대적으로 양호한 모의결과를 보이고 있다. 모델별로는 $BOD_5$와 TP의 경우 QUAL2E모델이, TN의 경우 QUAL2K모델이 가장 작은 오차를 나타내었으나 모델별로 오차정도의 차이가 유의성이 있다고 판단하기는 어렵다고 본다. 본 연구에서 모델링 오차의 가장 큰 원인에는 첫째, 정상상태 수질 모형이 하천의 수리동역학적 유동특성을 잘 반영하기 어렵다는 것과, 둘째, 현장에는 육안으로는 발견되지 않는 수많은 오염원이 존재하며 아직까지는 이를 체계적으로 추적하지 못하고 있다는 것, 셋째, 수질분석을 위해 하안에서 시료채취를 유입지천 또는 오염원이 완전하게 혼합되지 못한 상태에서 시행할 수 있는데 이에 대한 고려가 충분하지 못한 것을 들 수 있다.

목포항 개발 및 대불 산업단지 조성에 따른 연안해역 변화(I)- 해면 정온도를 중심으로 - (The Change of Coastal Water Area due to the Development of Mokpo Harbor and Construction of Daebul Industrial Complex(I))

  • 이중우;정명선
    • 한국항해학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.87-96
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    • 1991
  • The change of water level at Mokpo Harbour and its adjacent coastal area due to the construction of the Youngsan Estuary Barrage and the Third Land Reclamation Work of estuary barren had been roughly expected. Periodical floods, which occur 2 times per month, are also being observed at the low lying commercial areas near the Mokpo Old Harbor. Although it is said that the highest tidal current component among the tidal current records at the approaching channel to Mokpo Harbor is reduced to 6 kts, because of the esturary barrage, they do not give any precise statement or a deep analysis for the flooding and periodical water level change under certain environmental conditions. Moreover, they never tried the analysis of development plan considering the natural disaster such as typhoon or other extreme conditions. Thus, it is necessary to collect and analyze the data related to floodings, harbor oscillations, currents, and water quality , etc. because of the development considering the extreme condition. Thus, it is necessary to collect and analyze the data related to floodings, harbor oscillations, currents, and water quality, etc. because of the development considering the extreme condition and to evaluate the field observation and measurement, including the numerical model simulation based on the scientific approaches. This study deals the problem of the water level change among the integrated analyses of the coastal area changes. The result can be used for the integrated planning to give a strong foundation and it will contribute to the development of local area.

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머신러닝 CatBoost 다중 분류 알고리즘을 이용한 조류 발생 예측 모형 성능 평가 연구 (Evaluation of Multi-classification Model Performance for Algal Bloom Prediction Using CatBoost)

  • 김준오;박정수
    • 한국물환경학회지
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    • 제39권1호
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    • pp.1-8
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    • 2023
  • Monitoring and prediction of water quality are essential for effective river pollution prevention and water quality management. In this study, a multi-classification model was developed to predict chlorophyll-a (Chl-a) level in rivers. A model was developed using CatBoost, a novel ensemble machine learning algorithm. The model was developed using hourly field monitoring data collected from January 1 to December 31, 2015. For model development, chl-a was classified into class 1 (Chl-a≤10 ㎍/L), class 2 (10<Chl-a≤50 ㎍/L), and class 3 (Chl-a>50 ㎍/L), where the number of data used for the model training were 27,192, 11,031, and 511, respectively. The macro averages of precision, recall, and F1-score for the three classes were 0.58, 0.58, and 0.58, respectively, while the weighted averages were 0.89, 0.90, and 0.89, for precision, recall, and F1-score, respectively. The model showed relatively poor performance for class 3 where the number of observations was much smaller compared to the other two classes. The imbalance of data distribution among the three classes was resolved by using the synthetic minority over-sampling technique (SMOTE) algorithm, where the number of data used for model training was evenly distributed as 26,868 for each class. The model performance was improved with the macro averages of precision, rcall, and F1-score of the three classes as 0.58, 0.70, and 0.59, respectively, while the weighted averages were 0.88, 0.84, and 0.86 after SMOTE application.

확률분포모형을 이용한 하루살이속(Ephemera) 4종에 대한 화학적 수질 적합도지수 평가 (Estimation on Chemical Water Quality Suitability Index for 4 Species of the Mayfly Genus Ephemera (Ephemeroptera: Ephemeridae) Using Probability Distribution Models)

  • 정봉준;공동수
    • 한국물환경학회지
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    • 제39권6호
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    • pp.475-490
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    • 2023
  • Chemical water quality suitability for species (Ephemera strigata, Ephemera separigata, and Ephemera orientalis-sachalinensis group) of the mayfly genus Ephemera (Order Ephemeroptera) was analyzed with probability distribution models (Exponential, Normal, Lognormal, Logistic, Weibull, Gamma, Beta, Gumbel). Data was collected from 23,957 sampling units of 6,664 sites in Korea from 2010 to 2021. E. orientalis-sachalinensis occurred at the range of BOD5 0.3~11.1 mg/L (the best-fit Lognormal model); T-P 0.007~0.769 mg/L (the Gumbel model); TSS 0.4~142.2 mg/L (the Lognormal model). E. strigata occurred at the range of BOD5 0.4~7.4 mg/L (the Gumbel model); T-P 0.007~0.254 mg/L (the Lognormal model); TSS 0.4~17.1 mg/L (the Lognormal model). E. separigata occurred at the range of BOD5 0.4~2.6 mg/L (the R-Weibull model); T-P 0.007~0.134 mg/L (the Lognormal model); TSS 0.7~10.0 mg/L (the Lognormal model). Habitat suitability range of E. orientalis-sachalinensis was estimated to be 0.4~1.9 mg/L (BOD5), 0.024~0.086 mg/L (T-P), 2.5~22.4 mg/L (TSS); that of E. strigata was 0.4~0.7 mg/L (BOD5), 0.007~0.018 mg/L (T-P), 0.0~1.7 mg/L (TSS); that of E. separigata was 0.0~0.4 mg/L (BOD5), 0.000~0.015 mg/L (T-P), 0.5~3.1 mg/L (TSS). In a relative comparision, E. orientalis-sachalinensis was estimated to be eurysaprobic, and narrowly adapted in high levels of T-P and TSS, E. strigata was estimated to be oligosaprobic and adapted in low levels of T-P and TSS, and E. separigata was estimated to be stenooligosaprobic and widely adapted in low level of T-P and TSS.

페트리넷을 이용한 어류양식 환경 정보 모델러 및 시뮬레이터 구현 (Implementation of Modeller and Simulator for Fish Farming Environmental Information using Petri-Net)

  • 정희택;조혁현
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제16권3호
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    • pp.626-634
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    • 2012
  • 양식 환경의 과학적이고 체계적인 관리와 양식어민을 위해 실시간 수질 및 급이 정보 이외에도 자료의 종합적인 판단과 변화 이력을 확인하고 관리할 수 있는 시스템이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 양식장의 수질, 급이의 현재 상태를 제시하고 이력 정보를 기반으로 시뮬레이션 가능하며 상태 변화를 단계 별로 확인 가능한 시스템을 비주얼 C++를 이용하여 구현하였다. 또한 수질, 급이 상태 정보를 수산지식을 기반으로 종합적으로 분석할 수 있고 제시할 수 있는 엔트로피 모델을 제안하였다. 이는 추후 질병 및 다양한 연구 결과를 반영한 고차원의 양식 환경 모델을 생성할 수 있는 토대가 될 수 있다.

일본 기수호(Lake Obuchi)에서 생태계 모델의 개발과 적용 (Development and Application of the Ecosystem Model in Brackish Lake Obuchi, Japan)

  • Kondo, Kunio;Inaba, Jiro;Hosoda, Masahiro;Kutsukake, Hiroshi;Seike, Yasushi;Nakata, Kisaburo;Shinji, Ueda
    • 생태와환경
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    • 제37권4호통권109호
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    • pp.448-454
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    • 2004
  • 반폐쇄성 기수호인 Obuchi호에서 수질과 생물학적 mass balance를 평가하기 위해 생태계 모델을 개발하고 적용하였다. 2001년 1월부터 2002년 12월까지 관찰된 조석의 차이, 강으로부터의 유입수 및 기상 변수들에 대한 시계열 자료들을 hydrodynamic 모델의 변수들로 접목시켰다. 수질과 생물생체량 balance는 생태계 모델에 의해 평가되었으며, 모의된 수질 값은 관찰 값과 일치하였다. 호수에서 모델에 의해 계산된 POC와 식물플랑크톤, 동물플랑크톤의 carbon 함량은 각각 7,200 kg, 1,500 kg, 22 kg으로 나타났으며, 이는 관찰 값 POC (5,900 kg), 식물플랑크톤 (3,800 kg)밍, 동물플랑크톤 (150 kg)과 어느 정도 비교할 수 있었다.