도시유출모형을 이용한 강우시 도시지역 비점오염물질 유출특성 분석 Runoff Characteristics Analysis of Nonpoint Pollution Sources in Small Urban during First Rainfall using Urbanization Runoff Model(XP-SWMM)원문보기
우리나라는 1967년 서울 중랑하수처리장을 설치한 이후 분뇨, 산업폐수, 하수, 축산폐수 및 하․폐수 고도처리 등 점오염원 관리에 치중하였으나 현재 국내 하천에 대한 지속적인 관리에도 불구하고 유역에서 수계의 수질은 지속적으로 악화되고 있는 실정이다. 이러한 이유에는 도시화 및 자동차의 증가에 따른 각종 대기오염 물질의 증가로 강우시 유출되는 비점오염물질로 인하여 수질이 악화되는 영향이 상대적으로 크다. 미국, 일본 등의 국가에서도 같은 과정을 겪고서 ...
우리나라는 1967년 서울 중랑하수처리장을 설치한 이후 분뇨, 산업폐수, 하수, 축산폐수 및 하․폐수 고도처리 등 점오염원 관리에 치중하였으나 현재 국내 하천에 대한 지속적인 관리에도 불구하고 유역에서 수계의 수질은 지속적으로 악화되고 있는 실정이다. 이러한 이유에는 도시화 및 자동차의 증가에 따른 각종 대기오염 물질의 증가로 강우시 유출되는 비점오염물질로 인하여 수질이 악화되는 영향이 상대적으로 크다. 미국, 일본 등의 국가에서도 같은 과정을 겪고서 비점오염원을 통제함으로써 목표수질을 도달했다고 한다. 하지만 비점오염물질은 오염된 대기, 도시지역, 농경지, 산림지역, 유지수가 부족한 하천 등에서 강우시 배출되기 때문에 관리하기 어려운 특징이 있다. 또한 비점오염원은 도시화의 진행에 따라 토지이용에 따라 변화를 갖게 되며, 집수유역 중 불투수면의 증가에 따라 첨두유량 및 총유출량이 증가하게 되었고, 하천의 정비로 자연형 하천이 곧게 개선되면서 수리학적 통수능력이 증가하여 첨두유량이 발생하는 시간도 빨라지게 되었다. 지표면의 저류량도 감소하여 도시생활에서 발생되는 각종 오염물질이 불투수면에 쌓이게 되며, 강우시 도시지역의 비점오염 유출률은 다른 토지이용보다 월등히 높게 된다. 도시지역의 다양한 토지이용 중에서 포장지역은 작은 면적에 비해서 높은 불투수율로 인하여 강우시 다른 토지이용에 비해 강우 유출량이 높고, 지속적인 차량의 운행으로 인한 오염물질의 축적이 타 토지이용에 비해 심각하며 강우시 초기에 고농도로 유출되는 특징이 있다. 따라서 미국을 비롯한 여러 선진국에서 포장지역은 우선적으로 관리대상이 되고 있는 실정이다. 일반적으로 도시의 경우, 비점오염물질 유출량은 개발이 되기 전보다 BOD와 SS는 각각 92배, 24배 이상 유출되고 있는 것으로 조사되었고, 국내에서 진행된 연구에 의하면 비점오염원은 4대강 오염부하량(BOD)의 22~37% 이상을 차지하며, 매년 증가추세를 보이고 있어 점오염원 위주의 관리만으로는 수질을 개선하기에는 어려움이 있어 도시지역을 중심으로 점진적으로 비점오염원관리를 확대해 나가야 할 것으로 생각된다. 본 연구에서는 도시지역에서 발생하는 비점오염물질의 유출량의 정도를 파악하기 위하여 도시유출모형인 XP-SWMM을 이용하여 강우강도, 선행건기일수, 불투수율 등 3가지의 강우특성에 따라 비점오염물질의 유출량을 산정한 결과 유출된 총 CSOs의 양은 314,795㎥/year, BOD는 26,638kg/year, SS는 60,793 kg/year, TN은 5,044kg/year, TP는 1,491kg/year 로 나타났다. 월별로는 비가 많이 내리는 5월에서 7월에 많은 비점오염물질이 유출되었다. 강우특성별로 분석한 결과, 강우강도에 따른 수질항목별 지표면유출부하량을 모의한 결과, 각 수질항목별 상관계수 값은 각각 BOD 0.905, SS 0.919, TN 0.907, TP 0.859이며, 선행건기일수에 따른 지표면유출부하량과의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수는 각각 BOD 0.952, SS 0.980, TN 0.982, TP 0.948, 불투수율에 따른 지표면유출부하량과의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수는 각각 BOD 0.976, SS 0.927, TN 0.902, TP 0.900으로 나타났다. 본 연구결과 비가 많이 내리는 여름철에 많은 양의 오염물질이 유출되고 강우강도와 선행건기일수, 불투수율 등은 비점오염물질의 유출에 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 이에 따라 비점오염물질을 줄여 하천의 오염도를 낮추려면 발생원 특징에 맞는 처리방법을 선정 할 것으로 사료된다.
우리나라는 1967년 서울 중랑하수처리장을 설치한 이후 분뇨, 산업폐수, 하수, 축산폐수 및 하․폐수 고도처리 등 점오염원 관리에 치중하였으나 현재 국내 하천에 대한 지속적인 관리에도 불구하고 유역에서 수계의 수질은 지속적으로 악화되고 있는 실정이다. 이러한 이유에는 도시화 및 자동차의 증가에 따른 각종 대기오염 물질의 증가로 강우시 유출되는 비점오염물질로 인하여 수질이 악화되는 영향이 상대적으로 크다. 미국, 일본 등의 국가에서도 같은 과정을 겪고서 비점오염원을 통제함으로써 목표수질을 도달했다고 한다. 하지만 비점오염물질은 오염된 대기, 도시지역, 농경지, 산림지역, 유지수가 부족한 하천 등에서 강우시 배출되기 때문에 관리하기 어려운 특징이 있다. 또한 비점오염원은 도시화의 진행에 따라 토지이용에 따라 변화를 갖게 되며, 집수유역 중 불투수면의 증가에 따라 첨두유량 및 총유출량이 증가하게 되었고, 하천의 정비로 자연형 하천이 곧게 개선되면서 수리학적 통수능력이 증가하여 첨두유량이 발생하는 시간도 빨라지게 되었다. 지표면의 저류량도 감소하여 도시생활에서 발생되는 각종 오염물질이 불투수면에 쌓이게 되며, 강우시 도시지역의 비점오염 유출률은 다른 토지이용보다 월등히 높게 된다. 도시지역의 다양한 토지이용 중에서 포장지역은 작은 면적에 비해서 높은 불투수율로 인하여 강우시 다른 토지이용에 비해 강우 유출량이 높고, 지속적인 차량의 운행으로 인한 오염물질의 축적이 타 토지이용에 비해 심각하며 강우시 초기에 고농도로 유출되는 특징이 있다. 따라서 미국을 비롯한 여러 선진국에서 포장지역은 우선적으로 관리대상이 되고 있는 실정이다. 일반적으로 도시의 경우, 비점오염물질 유출량은 개발이 되기 전보다 BOD와 SS는 각각 92배, 24배 이상 유출되고 있는 것으로 조사되었고, 국내에서 진행된 연구에 의하면 비점오염원은 4대강 오염부하량(BOD)의 22~37% 이상을 차지하며, 매년 증가추세를 보이고 있어 점오염원 위주의 관리만으로는 수질을 개선하기에는 어려움이 있어 도시지역을 중심으로 점진적으로 비점오염원관리를 확대해 나가야 할 것으로 생각된다. 본 연구에서는 도시지역에서 발생하는 비점오염물질의 유출량의 정도를 파악하기 위하여 도시유출모형인 XP-SWMM을 이용하여 강우강도, 선행건기일수, 불투수율 등 3가지의 강우특성에 따라 비점오염물질의 유출량을 산정한 결과 유출된 총 CSOs의 양은 314,795㎥/year, BOD는 26,638kg/year, SS는 60,793 kg/year, TN은 5,044kg/year, TP는 1,491kg/year 로 나타났다. 월별로는 비가 많이 내리는 5월에서 7월에 많은 비점오염물질이 유출되었다. 강우특성별로 분석한 결과, 강우강도에 따른 수질항목별 지표면유출부하량을 모의한 결과, 각 수질항목별 상관계수 값은 각각 BOD 0.905, SS 0.919, TN 0.907, TP 0.859이며, 선행건기일수에 따른 지표면유출부하량과의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수는 각각 BOD 0.952, SS 0.980, TN 0.982, TP 0.948, 불투수율에 따른 지표면유출부하량과의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수는 각각 BOD 0.976, SS 0.927, TN 0.902, TP 0.900으로 나타났다. 본 연구결과 비가 많이 내리는 여름철에 많은 양의 오염물질이 유출되고 강우강도와 선행건기일수, 불투수율 등은 비점오염물질의 유출에 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 이에 따라 비점오염물질을 줄여 하천의 오염도를 낮추려면 발생원 특징에 맞는 처리방법을 선정 할 것으로 사료된다.
Since Jungnang Sewage Treatment Plant was established in Seoul, Korea in 1967, a special emphasis was attached to the management of point pollution sources including excrements, industrial wastewater, sewage, livestock wastewater, etc., using hightech treatment. But despite such consistent managemen...
Since Jungnang Sewage Treatment Plant was established in Seoul, Korea in 1967, a special emphasis was attached to the management of point pollution sources including excrements, industrial wastewater, sewage, livestock wastewater, etc., using hightech treatment. But despite such consistent management of domestic rivers, the quality of water at the basin is growing worse, because all sorts of air pollutants go on rising according to urbanization, increasing number of cars, and non-point pollution sources which are flowed out during heavy rain, all of which have relatively great effect on deterioration of water quality. It has been said that countries like USA and Japan also suffered the same process to finally reach the target quality of water by controlling non-point pollution sources. But non-point pollutants are characterized with managerial difficulty because they are discharged from contaminated air, urban area, farmland, forest area, and rivers poor in reserved water during heavy rain. Moreover, non-point pollution sources suffer changes according to land use in connection with the advance of urbanization. Specifically, peak flow and total outflow increase as the impervious surface of catchment basin is expanded, and it spends less time in reaching peak flow owing to enhanced hydraulic capacity to control water and straightened natural river through river maintenance. The undercurrent quantity on earth's surface decreases so that all kinds of pollutants caused by urban lifestyle may accumulate on the impervious surface and the runoff rate of non-point pollutants in the urban area during a heavy rain becomes much higher than other land use. Among various land uses in the urban areas, runoff appears high in the paved area, though small in its size, during a heavy rain than in other land use owing to its high impervious rate, and pollutants become severly accumulated owing to continual transportation of vehicles, characteristically showing high concentrations of runoff in the early stage. As a result, several advanced countries including USA give a special emphasis on the paved area as a target for supervision. Generally, the researches show that non-point pollutant loads of BOD and SS in the urban area are more than 92 times and 24 times, respectively, than before it was developed. Particularly, the studies conducted at home indicate that the pollution load(BOD) in non-point pollution source occupies over 22-38% of that in four rivers and on the increase every your. Because it becomes difficult to improve water quality by point pollution source- directed management only, it is required to extend non-point pollution source management gradually centering around urban areas. In order to identify the degree of non-point pollutant runoff generated in the urban areas, this study used XP-SWMM, a city runoff model, to calculate in terms of three characteristics of rainfall: rainfall intensity, antecedent dry days, and impervious rate. The total amount of CSOs runoff appeared 314.795㎡/year, BOD 26,638kg/year, SS 60,793 kg/year, TN 5,044kg/year, and TP 1,491kg/year. Considering monthly statistics, non-point pollutants were much flowed out from May to July during a heavy rain. Of the three characteristics of rainfall, first earth's surface runoff load by water quality items in terms of rainfall intensity was simulated to present correlation coefficient of BOD 0.905, SS 0.919, TN 0.907, and TP 0.859, respectively. In terms of antecedent dry days, the correlation coefficient of BOD was 0.952, SS 0.980, TN 0.982, and TP 0.948, and in terms of impervious rate, the correlation coefficient of BOD was 0.976, SS 0.927, TN 0.902, and TP 0.900. The result of this study showed that great amount of pollutants were flowed out during summer when there is much rain and rainfall intensity, antecedent dry days, and impervious rate were responsible for runoff of non-point pollutants. Resultantly, it is thought that treatment method should be carefully selected according to the characteristics of pollution sources to reduce the pollution level of rivers by decreasing non-point pollutants.
Since Jungnang Sewage Treatment Plant was established in Seoul, Korea in 1967, a special emphasis was attached to the management of point pollution sources including excrements, industrial wastewater, sewage, livestock wastewater, etc., using hightech treatment. But despite such consistent management of domestic rivers, the quality of water at the basin is growing worse, because all sorts of air pollutants go on rising according to urbanization, increasing number of cars, and non-point pollution sources which are flowed out during heavy rain, all of which have relatively great effect on deterioration of water quality. It has been said that countries like USA and Japan also suffered the same process to finally reach the target quality of water by controlling non-point pollution sources. But non-point pollutants are characterized with managerial difficulty because they are discharged from contaminated air, urban area, farmland, forest area, and rivers poor in reserved water during heavy rain. Moreover, non-point pollution sources suffer changes according to land use in connection with the advance of urbanization. Specifically, peak flow and total outflow increase as the impervious surface of catchment basin is expanded, and it spends less time in reaching peak flow owing to enhanced hydraulic capacity to control water and straightened natural river through river maintenance. The undercurrent quantity on earth's surface decreases so that all kinds of pollutants caused by urban lifestyle may accumulate on the impervious surface and the runoff rate of non-point pollutants in the urban area during a heavy rain becomes much higher than other land use. Among various land uses in the urban areas, runoff appears high in the paved area, though small in its size, during a heavy rain than in other land use owing to its high impervious rate, and pollutants become severly accumulated owing to continual transportation of vehicles, characteristically showing high concentrations of runoff in the early stage. As a result, several advanced countries including USA give a special emphasis on the paved area as a target for supervision. Generally, the researches show that non-point pollutant loads of BOD and SS in the urban area are more than 92 times and 24 times, respectively, than before it was developed. Particularly, the studies conducted at home indicate that the pollution load(BOD) in non-point pollution source occupies over 22-38% of that in four rivers and on the increase every your. Because it becomes difficult to improve water quality by point pollution source- directed management only, it is required to extend non-point pollution source management gradually centering around urban areas. In order to identify the degree of non-point pollutant runoff generated in the urban areas, this study used XP-SWMM, a city runoff model, to calculate in terms of three characteristics of rainfall: rainfall intensity, antecedent dry days, and impervious rate. The total amount of CSOs runoff appeared 314.795㎡/year, BOD 26,638kg/year, SS 60,793 kg/year, TN 5,044kg/year, and TP 1,491kg/year. Considering monthly statistics, non-point pollutants were much flowed out from May to July during a heavy rain. Of the three characteristics of rainfall, first earth's surface runoff load by water quality items in terms of rainfall intensity was simulated to present correlation coefficient of BOD 0.905, SS 0.919, TN 0.907, and TP 0.859, respectively. In terms of antecedent dry days, the correlation coefficient of BOD was 0.952, SS 0.980, TN 0.982, and TP 0.948, and in terms of impervious rate, the correlation coefficient of BOD was 0.976, SS 0.927, TN 0.902, and TP 0.900. The result of this study showed that great amount of pollutants were flowed out during summer when there is much rain and rainfall intensity, antecedent dry days, and impervious rate were responsible for runoff of non-point pollutants. Resultantly, it is thought that treatment method should be carefully selected according to the characteristics of pollution sources to reduce the pollution level of rivers by decreasing non-point pollutants.
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