• 제목/요약/키워드: stream water quality and quantity

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평택호에서 수환경과 식물플랑크톤의 계절적 동태 (Seasonal Dynamics of Aquatic Environment and Phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir, Korea)

  • 신재기
    • ALGAE
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    • 제18권2호
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    • pp.145-156
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    • 2003
  • Seasonal investigations were conducted to determine the major aquatic environmental factors and the variation of phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir in March, June, September, and December 2000. Heavy rainfall mainly occurs from late June to mid-September, and water quality of reservoir was high in the influent zone of stream and riverine zone of reservoir. The biomass of phytoplankton was related to aquatic environmental factors. In particular, its value increased where nutrient concentration was high. Likewise, the increase of turbidity was found to have anthropogenic effects on the varying quantity of phytoplankton. The phytoplankton composition in quantitative survey identified into 43 genera and 71 species. Species numbers of Bacillariophyceae, Cyanophyceae, and Chlorophyceae accounted for 17%, 15%, and 49%, respectively, with the remainder constituting less than 3-7%. The distribution of such phyla also significantly varied according to seasons, accounting for 25%, 37%, 61%, and 14% in March, June, September, and December, respectively. Bacillariophyceae and Chlorophyceae were observed throughout the year, while Cyanophyceae proliferated in June and September. Euglenophyceae and Dinophyceae were prevalent in March and September, while Cryptophyceae occurred in March and December. The succession trend of phytoplankton showed the maximum cell density was followed by Bacillariophyceae (6.8$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$ Chlorophyceae (3.7$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$Cyanophyceae (1.3$\times$$10^4$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$Cryptophyceae (1.2$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml). The cell density was the highest in the upstream. Dominant species were composed of Aulacoseira ambigua, Stephanodiscus hantzschii f. tenuis of Bacillariophyceae, Anabaena spiroides var. crassa, Microcystis aeruginosa, Oscillatoria amphibia of Cyanophyceae, Actinastrum hantzschii var. fluviatile, Pediastrum duplex var. reticulatum of Chlorophyceae, Euglena gracilis, Trachelomonas spp. of Euglenophyceae, and Chroomonas spp., Cryptomonas spp. of Cryptophyceae. As a results, seasonal variation of phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir was evident in spite of inflow the high concentration of nutrients from watershed streams, because hydrological control and anthropogenic disturbance in reservoir were found to have major effects on the retention time of water.

하수처리수와 하천 비점오염원을 이용한 생태적 재처리 효과와 생물 서식처 창출 방안 - 왕포천 생태적수질정화비오톱(Sustainable Structured wetland Biotop) 시스템 사례를 중심으로 - (A study on ecological reprocessing and creation of biotope by reuse of treated waste water and nonpoint pollution source of stream)

  • 변찬우;이종찬
    • 한국습지학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.374-383
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    • 2019
  • 왕포천은 충청남도 부여군에 위치하고 있는 하천으로 유로 연장이 길지 않고, 경작지 및 취락지를 통과하는 하천으로 수질이 불량하고, 수량이 부족한 하천이다. 따라서 부여 하수처리수와 왕포천의 비점오염원 1,500~7,000 ㎥/d를 처리 하고 생태계를 복원하고자 SSB (Sustainable Structured wetland Biotop) system의 처리습지를 적용한 결과는 다음과 같다. 왕포천 복원에 대한 설계 및 시공 완료후인 2016년부터 2018년까지 지속적인 관리와 모니터링을 실시한 결과 BOD5 평균 농도는 7.3 mg/L, 평균 유출농도는 2.1 mg/L로 71.2%의 개선 효율을 나타내었다. T-N은 평균 유입 농도가 7.953 mg/L, 평균 유출 농도가 3.379 mg/L로 57.5 %, T-P의 평균 유입 농도는 0.177 mg/L, 평균 유출 농도는 0.052 mg/L로 70.7 %의 개선효과를 나타냈다. 왕포천 수질정화시설을 통한 생태계복원에 대한 모니터링 결과는 복원 후 3년 동안 모니터링 된 왕포천 수질정화시스템의 식물상은 21과 41종으로 식재수종보다 자연유입된 식물종의 비율이 높게 나타났다. 동물상에 대한 모니터링 결과, 양서류와 파충류는 3과 6종, 조류는 15과 25종, 포유류는 5과 5종이 왕포천과 생태적수질정화시설을 이동하며 서식하는 것으로 확인되어, 생물다양성도 창출및 향상된 것으로 나타났다.

경기도(京畿道) 양평지역(陽平地域) 산림(山林) 소류역(小流域)의 수수지(水收支)와 계류수(溪流水)의 수질특성(水質特性) (Stand Water Balance and Stream Water Quality in Small Forested Watershed Yangpyong Gyeonggido)

  • 김정유;한상섭
    • Journal of Forest and Environmental Science
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    • 제17권1호
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    • pp.18-28
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    • 2001
  • 본 연구는 양평군 계정리의 산림내 소유역(35ha)에 유입되는 강우와 유출되는 계류수를 통해 산지 물순환 과정에서 수수지(水收支)와 계류수질의 특성을 구명하기 위해 실시되었다. 산림 소유역의 임외우와 계류수를 대상으로 수량, pH, $Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO_4^{2-}$, $Na^+$, $NH_4{^+}$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$ 등의 10개 항목에 대한 수질분석을 1998년 1월부터 1999년 12월까지 24개월 간 수행한 결과 다음과 같이 요약 할 수 있다. 계정리 산림내 소유역의 수수지(水收支)는 1998년 유입량은 1.547mm, 유출량은 958.6mm, 유출율 46.4%이였으며, 1999년 유입량은 1.467mm, 유출량은 872.4mm, 유출율 52.2%이였다. 조사기간동안 강우의 pH 평균은 5.6이였으며, 계류수의 pH 평균은 6.7로 강우에 비해 계류수의 pH가 높았다. 9개 분석 항목중 강우로 유입된 성분 총량(kg/ha)의 크기는 $SO_4{^{2-}}>NO_3{^-}>Ca^{2+}>NH_4{^+}>Cl^->Na^+>K^+>Mg^{2+}$의 순위였으며, 계류수로 유출된 성분 총량(kg/ha)의 크기는 $NO_3{^-}>Ca^{2+}>SO_4{^{2-}}>Na^+>Cl^->K^+>Mg^{2+}>NH_4{^+}$의 순위였다. 계류수의 수질 분석항목 중 $NH_4{^+}$(net:5.29kg/ha)을 제외한 모든 이온이 강우로 유입된 양보다는 계류수로 유출된 양이 더 많았다.

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TMDL 적용을 위한 소유역별 유출부하 특성 분석 (Estimation of Flow Loads Characteristics each Sub-watershed for TMDL)

  • 김주훈;김경탁;이진원
    • 한국습지학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.443-453
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    • 2011
  • 본 연구는 소유역별 토지피복특성을 분석하고, 각 소유역로부터 발생되는 비점오염원 부하 특성을 분석하여 각 소유역별로 토지피복특성에 적합한 오염부하 저감 대책을 수립할 수 있는 방법을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 연구대상유역은 무심천 유역으로 하였으며, 사용된 수질모형은 HyGIS-SWAT을 이용하였다. 토지피복도 분석에서 특정 분류항목이 50%이상의 토지피복 비율을 갖는 토지피복에 따라 시가화지역, 농업지역, 그리고 산림지역으로 구분하여 유출부하 특성을 분석하였다. 분석결과 유사량 및 영양염류의 연간 발생부하량의 크기는 농업지역, 산림지역, 시가화지역의 순서로 발생되는 것으로 분석되었다. 2번 소유역에 대해서 하천을 중심으로 버퍼구역을 설정하고 버퍼구역내 농업지역을 자연초지로 토지피복을 변화시켜 발생부하량을 분석하였다. 분석결과 토지피복변화는 변경전과 비교하여 토지피복변화는 농경지 면적이 소유역내 36.6%에서 27.9% 및 15.3%로 변화되는 것으로 나타났다 2번 소유역에 대한 유사발생량 및 영양염류 발생량 분석결과 유사발생량은 52%에서 약 46% 정도 감소하는 것으로 분석되었고, 영양염류의 경우에도 변경전보다 49% 34% 정도 감소하는 것으로 분석되었다. 향후 추가적인 연구는 각 소유역별로 다양한 오염부하 저감 대책 시나리오를 수립한 후 어떠한 저감대책이 효과적인지를 평가하는 연구를 수행하고자 한다.

SWAT을 이용한 낙동강유역의 보 개방에 따른 하천 수량·수질 거동 분석 (Evaluation of Stream Water Quantity and Quality Behavior by Weir operation in Nakdong River Basin using SWAT)

  • 이지완;이용관;우소영;장원진;김성준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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    • pp.44-44
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    • 2018
  • 조류(녹조)발생과 대응 연차보고서(2016)에 따르면, 낙동강 유역의 녹조현상은 2013년부터 해마다 발생했으며 국가적으로 가장 극심한 가뭄을 겪은 2015년의 경우 최장 161일 동안 지속되었음을 보고하였다. 이러한 녹조대응을 위해 환경부 국토부 등 관계기관은 댐 보 연계운영협의회 등을 통해 2016년 8월부터 낙동강 일부 댐 및 보에 대해 부분 방류를 실시하였다. 댐-보 연계운영에 따른 수문 수질 거동 분석은 국가 유역관리 측면에서 우선적으로 대비해야 할 중요한 문제이나, 댐보 연계의 효율적인 운영을 위한 정확한 분석과 평가에 대한 연구가 체계적으로 이뤄지고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 낙동강유역($2,369km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 지표수와 지하수의 상호작용에 의한 물수지 분석을 수행하고, 수질(SS, T-N, T-P)을 모의하였다. SWAT 모형 구축을 위해 낙동강유역을 표준유역 단위로 구분하고, 기상자료, 다목적댐(안동댐, 임하댐, 합천댐, 남감댐, 밀양댐)과 다기능보(상주보, 구미보, 칠곡보, 강정보, 달성보, 합천보, 함안보) 운영자료, 국가지하수정보센터에서 관측 및 관리하고 있는 지하수위 관측자료, 국가수질측정망 하천수 수질 측정자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성있는 수문 및 수질 보정을 위해 낙동강유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능보의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 지하수위, 토양수분 및 수질자료를 이용하여 모형의 시공간적 보정(2005~2009)과 검증(2010~2017)을 실시하였다. 댐-보 연계운영 평가를 위해 환경부에서 제시한 4개의 연계운영 시나리오 중 3개의 시나리오((1) 댐+보 동시방류+제약수위 유지, (2) 보 동시방류+제약수위 유지, (3) 보 순차방류+제약수위 유지)를 선택하여 모의하였으며, 시나리오에 따른 수문 수질 거동을 분석하였다.

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AvSWAT를 이용한 농촌유역 비점원 오염물질 부하량 예측 (Estimation of Nonpoint Source Pollutant Loads for Rural Watershed by AvSWAT)

  • 김진호;이종식;김원일;정구복;한국헌;류종수;김석철;윤순강;이정택;권순국
    • 한국토양비료학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.12-17
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    • 2007
  • 유역관리모형은 유역내 비점원 오염부하를 예측하고, 서로 다른 오염원과 토지이용형태에 따른 영향을 판단하는데 사용 되어진다. 많은 모형들이 비점원오염의 예측이 가능하지만, 각기 서로 다른 한계를 갖고 있다. 모델의 선택의 연구목적과 축적된 가용자료에 부합해야 한다. 최근 한국에서는 SWAT모형이 농촌유역의 비점원오염 유출을 예측하기 위해서, 많이 이용되고 있다. 대부분의 자료들이 GIS를 이용하여 자동적으로 생성되지만, 일부 자료들은 농민들과 연구자들을 통해 직접 수집해야 한다. AvSWAT모형에 의해 시뮬레이션된 유량과 관측유출은 매우 좋은 결과를 나타내었다. 그러나 유출은 경향은 주로 강우와 물부족기간에 의해 그 경향을 따라간다. AvSWAT 모형을 농촌유역에 적용하여 유출을 평가한 결과 모델치는 1023.3 mm이고, 관측치는 967.4 mm인 것으로 나타났다. 또한 수질의 경우 모델치와 관측치의 결정계수는 인이 질소보다 더 높은 값(0.79)을 보여주고 있었다.

도시 하천 수질 관리를 위한 지속가능 초기 강우 오염 관리 시스템의 개발 (Development of a Sustainable First Flush Management System for Urban Stream Water Quality Management)

  • 서동일;이동은;김재영;구영민
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제3권4호
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    • pp.247-255
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    • 2016
  • 강우 시 표면 유출에 의한 비점오염물질의 하천 유입은 도시 하천 관리에 부정적인 영향을 미치며 특히 강우 초기의 수질농도가 매우 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 하천의 제외지 또는 유수지 등의 공간을 활용하여 침강 및 여과작용을 이용하여 최소한의 에너지 및 비용을 이용하여 오염물질을 정화시키면서 하천의 수질 및 수량 관리에 긍정적인 작용을 할 수 있는 장치와 시스템을 개발하고자 하였다. 빗물 자동 모니터링 시스템을 이용하여 초기 우수에 대한 유량 및 수질을 파악하였고 이를 토대로 처리 시스템의 설계 기준을 확립하고자 하였다. 초기우수 제어 장치는 침전 장치만으로도 총부유물질 (TSS) 84 - 95%, 총질소 (TN) 31 - 46%, 총인 (TP) 42 - 86%의 제거 효율이 나타났다. 또한 일기 예보를 통해 강우에 의한 유량 및 수질을 예측하고 처리장치의 상태 및 자동 모니터링시스템과 연계하여 시설을 종합적으로 관리할 수 있는 강우 유출 종합관리 시스템 ISTORMS (Integrated Stormwater Runoff Management System)를 개발하였다. 본 연구 결과는 도시 하천의 수질 및 유량 환경개선에 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

갈대 및 부들 습지셀의 연못시스템 방류수 질소제거 비교 (Comparison of Nitrogen Removal Between Reed and Cattail Wetland Cells in a Treatment Pond System)

  • 양홍모
    • 한국환경농학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.234-239
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    • 2004
  • [ $NO_3$ ]-N and T-N removal rates of cattail wetland cells were compared with those of reed wetland cells. The examined cells were a part of a pond-wetland system composed of two ponds in series and six wetland cells in parallel. Each wetland cell was 25m in length and 6m in width. Cattails (Typha angustifolia) were transplanted into three cells and reeds Phragmites australis) into another three ones in June 2000. Water of Sinyang stream flowing into Kohung Estuarine lake located in the southern part of the Korean Peninsula was pumped into the primary pond, its effluent was discharged into the secondary pond Effluent from the secondary pond was funneled into each cell. Two cattail and reed cells were chosen for this research. Water quantity and quality of influnt and effluent were analyzed front May 2001 through October 2001. The volume of influent and effluent of the cells averaged about $20.0\;m^3/day$ and $19.3\;m^3/day$, respectively. Hydraulic retention time was approximately 1.5 days. Influent $NO_3$-N concentration for the four cells averaged 2.39 mg/L. Effluent $NO_3$-N concentration far the cattail and reed cells averaged 1.74 and 1.78 mg/L, respectively. Average $NO_3$-N retention rate for the cattail and reed cells by mass was 30 and 29%, respectively. Influent T-N concentration far the four cells averaged 4.13 mg/L. Effluent T-N concentration for the cattail and reed cells averaged 2.55 and 2.61 mgL respectively. Average T-N retention rate for the cattail and reed cells by mass was 39 and 38%, respectively. $NO_3$-N and T-N concentrations in effluent from the cattail cells were significantly low (p=0.04), compared with those from the reed cells. Cattail wetland cells were more efficient for $NO_3$-N and T-N abatement than reed ones.

선택적 부족분 공급방식에 따른 댐 하류하천의 유황 변화 분석 (Flow duration change in downstream of reservoir by selective deficit supply method)

  • 최영제;박문형
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제55권12호
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    • pp.1021-1030
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    • 2022
  • 최근 우리나라의 물 관련 정책은 수량-수질-수생태 통합관리 방향으로 진행되고 있으며, 특히 하천의 자연성 회복이 주요한 이슈가 되고 있다. 이수기 댐 운영에 있어서는 가뭄, 물 수요 증가 등으로 용수공급 효과를 극대화시킬 수 있는 부족분 공급방식을 적용하고자하는 시도들이 이어지고 있다. 댐 운영에 부족분 공급방식을 적용하면 댐의 용수공급능력을 극대화 시킬 수는 있지만 하류 하천의 유량이 일정하게 유지된다는 특징이 있다. 자연하천은 오랜 시간동안 형성된 하나의 생태계로 유량의 변동성에 큰 영향을 받는다. 결국 부족분 공급방식을 적용한 댐 운영은 수량 관리에서는 효과적이지만 하천의 자연성 회복 및 수생태 측면에서는 부정적 영향을 미칠 수있다. 본 연구에서는 저수지 모의를 통해 보장량 공급방식, 부족분 공급방식, 선택적 부족분 공급방식 등의 댐 운영이 하류 하천 유황에 미치는 영향을 분석하고, 각 운영방식의 적용 효과에 대해 분석하고자 하였다. 그 결과 보장량 공급방식을 적용하면 하천의 유량 변동성은 크게 유지할 수 있으나 댐의 용수공급능력은 크지 않은 것으로 나타났다. 부족분 공급방식을 활용하면 용수공급능력을 증대시킬 수는 있으나 하류의 평수량과 갈수량의 차이가 매우 작아 유량의 변동성 측면에서는 매우 취약한 것으로 확인되었다. 선택적 부족분 공급방식을 적용할 경우 기간신뢰도를 95% 이상으로 유지하며, 하류 하천의 유황은 보장량 공급방식을 적용할 때와 유사하게 유지할 수 있는 것으로 분석되었다.

Multi-objective optimization of stormwater pipe networks and on-line stormwater treatment devices in an ultra-urban setting

  • Kim, Jin Hwi;Lee, Dong Hoon;Kang, Joo-Hyon
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제10권1호
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    • pp.75-82
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    • 2019
  • In a highly urbanized area, land availability is limited for the installation of space consuming stormwater systems for best management practices (BMPs), leading to the consideration of underground stormwater treatment devices connected to the stormwater pipe system. The configuration of a stormwater pipe network determines the hydrological and pollutant transport characteristics of the stormwater discharged through the pipe network, and thus should be an important design consideration for effective management of stormwater quantity and quality. This article presents a multi-objective optimization approach for designing a stormwater pipe network with on-line stormwater treatment devices to achieve an optimal trade-off between the total installation cost and the annual removal efficiency of total suspended solids (TSS). The Non-dominated Sorted Genetic Algorithm-II (NSGA-II) was adapted to solve the multi-objective optimization problem. The study site used to demonstrate the developed approach was a commercial area that has an existing pipe network with eight outfalls into an adjacent stream in Yongin City, South Korea. The stormwater management model (SWMM) was calibrated based on the data obtained from a subcatchment within the study area and was further used to simulate the flow rates and TSS discharge rates through a given pipe network for the entire study area. In the simulation, an underground stormwater treatment device was assumed to be installed at each outfall and sized proportional to the average flow rate at the outfall. The total installation cost for the pipes and underground devices was estimated based on empirical formulas using the flow rates and TSS discharge rates simulated by the SWMM. In the demonstration example, the installation cost could be reduced by up to 9% while the annual TSS removal efficiency could be increased by 4% compared to the original pipe network configuration. The annual TSS removal efficiency was relatively insensitive to the total installation cost in the Pareto-optimal solutions of the pipe network design. The results suggested that the installation cost of the pipes and stormwater treatment devices can be substantially reduced without significantly compromising the pollutant removal efficiency when the pipe network is optimally designed.