Estuary reservoirs were artificial reservoir with seawalls built at the exit points of rivers. Although many water resources can be saved, it is difficult to manage due to the large influx of pollutants. To manage this, it is necessary to analyze watersheds and reservoirs through accurate modeling. Therefore, in this study, we linked the Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF), Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC), and Water quality Analysis Simulation Program (WASP) models to simulate the hydrology and water quality of the watershed and the water level and quality of estuary lakes. As a result of applying the linked model in stream, R2 0.7 or more was satisfied for the watershed runoff except for one point. In addition, the water quality satisfies all within 15% of PBIAS. In reservoir, R2 0.72 was satisfied for water level and the water quality was within 15% of T-N and T-P. Through the modeling system, We applied upstream pollutant management scenarios to analyze changes in water quality in estuary reservoirs. Three pollution source management were applied as scenarios, the improvement of effluent water quality from the sewage treatment plant and the livestock waste treatment plant was effective in improving the quality of the reservoir water, while the artificial wetland had little effect. Water quality improvement was confirmed as a measure against upstream pollutants, but it was insufficient to achieve agricultural water quality, so additional reservoir management is required.
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, 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 $kg/km^2/yr$ of BOD (Biological Oxygen Demand), TN (total Nitrogen) and TP (total phosphorus) in the runoff from the surface of LRGV. Especially, farmers in Cameron County consume a lot of fertilizer and pesticide to improve crop yield net profit. Then, this region can be created as larger nonpoint source area for nutrients and the intensity of runoff by excess irrigation water. And many sediment and used irrigation water with including high nutrients can be discharged into Rio Grade River.
The machine learning algorithm has been widely used in water-related fields such as water resources, water management, hydrology, atmospheric science, water quality, water level prediction, weather forecasting, water discharge prediction, water quality forecasting, etc. However, water quality prediction studies based on the machine learning algorithm are limited compared to other water-related applications because of the limited water quality data. Most of the previous water quality prediction studies have predicted monthly water quality, which is useful information but not enough from a practical aspect. In this study, we predicted the dissolved oxygen (DO) using recurrent neural network with long short-term memory model recurrent neural network long-short term memory (RNN-LSTM) algorithms with hourly- and daily-datasets. Bugok Bridge in Oncheoncheon, located in Busan, where the data was collected in real time, was selected as the target for the DO prediction. The 10-month (temperature, wind speed, and relative humidity) data were used as time prediction inputs, and the 5-year (temperature, wind speed, relative humidity, and rainfall) data were used as the daily forecast inputs. Missing data were filled by linear interpolation. The prediction model was coded based on TensorFlow, an open-source library developed by Google. The performance of the RNN-LSTM algorithm for the hourly- or daily-based water quality prediction was tested and analyzed. Research results showed that the hourly data for the water quality is useful for machine learning, and the RNN-LSTM algorithm has potential to be used for hourly- or daily-based water quality forecasting.
The objectives of the paper are to evaluate cell based pollutant loadings for different storm events, to monitor the hydrology and water quality of the Baran HP#6 watershed, and to validate AGNPS with the field data. Simplification was made to AGNPS in estimating storm erosivity factors from a triangular rainfall distribution. GIS-AGNPS interface model consists of three subsystems; the input data processor based on a geographic information system. the models. and the post processor Land use patten at the tested watershed was classified from the Landsat TM data using the artificial neural network model that adopts an error back propagation algorithm. AGNPS model parameters were obtained from the GIS databases, and additional parameters calibrated with field data. It was then tested with ungauged conditions. The simulated runoff was reasonably in good agreement as compared with the observed data. And simulated water quality parameters appear to be reasonably comparable to the field data.
The purpose of this study was to analyze the temporal and spatial characteristics of the stream flow of small rural streams for investigating the status of stream depletion located downstream of irrigation reservoir. Bonghyun and Hai reservoirs and each downstream were selected for this study. Streamflow was measured for 8 stations downstream from two reservoirs from 2010 to 2012. The water quality samples were collected monthly from the 8 stream stations and 2 reservoir stations from 2011 to 2012. The stream depletion was found in most of the downstream of reservoirs for the non-irrigation period and even in the irrigation period when there were a lot of antecedent precipitation. We found that the stream segments where there were few streamflow, vegetation covers the stream and block the streamflow which makes the stream lost its original function as a stream. Water quality monitoring results of Bonghyun stream indicated that the concentration of SS, Turbidity, TOC, COD were decreased as the stream flows from the reservoir to downstream while the TN and TP were increased. The correlation analysis for water quality data indicated that the correlation between T-N and T-P was high for Bonghyeon and Sukji streams, respectively. Continuous monitoring for rural streams located in downstream of reservoirs are required to quantify the status of stream flow depletion and determine the amount of environmental flows.
During the period of past fifteen years (1992~2006), variations of chlorophyll a in relation with water quality in freshwater reservoirs were investigated. This study compared total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), chlorophyll a, Secchi depth (SD) and total suspended solids (TSS) between terrestrial freshwater reservoir and coastal freshwater reservoir systems based on their location. Regression analyses (linear and non-linear regressions) were applied for all study sites to examine relationship and interaction of these factors in the freshwater systems from in-land to coasts. The results demonstrated that chlorophyll a was significantly correlated to total phosphorus ($R^2=0.94$, P<0.0001) and was remarkably related to TSS increase ($R^2=0.63$, P<0.0001) in the selected reservoirs. The TN : TP ratio in the reservoir systems was higher than Redfield ratio (16 : 1) indicating that the reservoirs are potentially experiencing P limitation. Water quality of coastal freshwater reservoir system was more significantly decreased than the reservoirs located in in-land during the past fifteen years. The strict management of nutrient discharge into freshwater systems should implemented in the coastal reservoirs since the freshwater is introduced into coastal estuarine systems.
본 연구에서는 수리 수문학적인 이론을 근거로 수질모델링을 위한 유달 오염부하량 산정방법을 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 방법은 격자기반으로 구성되어 있으며, 최대 경사 방향으로 일어나는 지표면 유출을 추적함으로써 유달부하량을 계산하게 된다. 또한 GIS 및 DEM 자료를 이용함으로써 공간적으로 분포된 배출 오염부하량, 지형, 경사, 토양특성, 토지이용 등을 고려할 수 있다. 이를 통하여 수질에 영향을 미치는 다양한 토지이용방법 및 유역관리방식의 대안에 대한 평가가 가능할 것으로 기대된다.
This paper presents a design of urban waterfront park using agricultural reservoir in urban fringe area to meet increasing leisure demand for urban resident and to improve resident's quality of life through preventing the reservoir from urban use after reclamation. The site, Unam-Ji, is located on northern part of Taegu metropolitan area, having 17,791 square meters. We had designed this park from 1997 to 1998. After analyzed such factor as accessibility, current land uses, topography, hydrology, vegetation and landscape, climate, and soil, we constructed basic design scheme and principes such as conservation of natural resources, meeting user's recreation demands, providing opportunities for experiencing natural process, integrating naturalness and amenity of the site, and comfortable place with natural dynamism. Based on these principles, we have designed Unam-Ji waterfront park having intrinsic characteristics of the site, maintaining water quality and ecological restoration and improving water-based recreation opportunities. After evaluation of such criteria of design alternative as land use and circulation, spatial organization, convenience for use of and maintenance, conservation of natural environment, and degree of achieving planning and design goals, and maintaining landscape, we have visualized and formalized waterfront park in design process, which is consisted of four squares-- green square for multiple uses, water-based recreation square, pedestrian roads and decks near waterfront, performance square and fords near waterfront. In conclusion, this waterfront park design contributes to improve quality of urban development through preserving agricultural as an important component of urban water system and provide important planning and design implications in urban open space planning.
The TMDL (Total Maximum Daily Load) has been used to determine the water quality target. LDC (Load Duration Curve) based on hydrology has been used to support water quality assessments and development of TMDL. Also FDC (Flow Duration Curve) analysis can be used as a general indicator of hydrologic condition. The LDC is developed by multiplying FDC with the numeric water quality target of the factor for the pollutant of concern. Therefore, this study was to create LDC using the stream flow data and numeric water quality target of BOD and T-P in order to evaluate the pollutant load characterization by flow conditions in Heukcheon stream. When it is to be a high-flows condition, BOD and T-P are necessary to manage. BOD and T-P did not satisfy the numeric water quality target for both seasons (spring and summer). In order to meet the numeric water quality target in Heukcheon stream, management of non point source pollutant is much more important than that of point source pollutant control.
Nonpoint source pollutants from agriculture are identified as one of the main causes of water quality degradation in the United States. The Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) was used to simulate runoff, nitrogen, and sediment loads from an urbanizing watershed; the Polecat Creek watershed located in Virginia. Model parameters related to hydrology and water quality were calibrated and validated using observed hydrologic and water quality data collected at the watershed outlet and at several sub-watershed outlets. A comparison of measured and simulated monthly runoff at the outlet of the watershed resulted in a correlation coefficient of 0.94 for the calibration period and 0.74 for the validation period. The annual observed and simulated sediment loads for the calibration period were 220.9 kg/ha and 201.5 kg/ha, respectively. The differences for annual nitrate nitrogen ($NO_3$) loads between the observed and simulated values at the outlet of the watershed were 5.1% and 42.1% for the calibration and validation periods, respectively. The corresponding values for total Kjeldahl nitrogen (TKN) were 60.9% and 40.7%, respectively. Based on the simulation results, the calibrated HSPF input parameters were considered to adequately represent the Polecat Creek watershed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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