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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 주변에 공단이 위치해 있으며, 도시를 관류하는 대구시 도시하천인 달서천과 대명 천을 대상으로 토지이용현황, 강우사상에 따른 유량 및 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 등의 오염물질에 대한 유출특성을 조사하여 비점오염원의 적절한 관리방안 마련을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구에서는 도시지역을 관류하는 달서천과 대명 천을 대상으로 강우사상에 따른 유량 및 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 등의 오염물질에 대한 유출 특성을 분석하기 위하여 강우시 수질조사 및 분석을 실시하였으며 그 결과 아래와 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 대부분의 오염물질은 우수유출시 농도가 증가하는 경향을 보이는 것으로 조사되었으며, 강우에 의한 오염물질 유출 특성을 파악하기 위해 누적 오염부하량 비를 이용하였다. 누적오염 부하량비를 표현하는 방법은 강우기간 중 이산시간 동안의 유량 Q(t)에 대한 누적유량 £Q(t)비인 Q(t)/SQ(t)< X축으로 하고, 이산시간 동안의 오염부하량 L(t)에 대한 누적오염부하량、L(t)비인 L(t)/£L(t)를 y축에 도시하여 그래프의 기울기가 1보다 크면 초기유출 현상이 강한 것이며, 기울기가 1보다 작은 경우는 그 반대이다.
- 조사되었다. 도시지역 강우에 의한 유출수의 일반특성은 BOD와 영양물질 농도는 가정하수보다 낮으나, 박테리아 농도는 비교적 높으며, 대부분의 금속성 물질과 일부 유기 독성물질의 농도는 높아 공공수역의 수질에 미치는 영향이 크므로 강우 시도 시 지역에서의 비점오염물질의 유출특성을 조사 . 연구하는 것은 매우 중요하다'.
- 및 지형 . 지질적인 특성에 따라 영향을 받기 때문에 강우시 비점오염물질의 유출특성이 충분히 나타날 수 있도록 상류, 중류, 하류지역으로 구분하여 현장 조사 시 Fig.l과 같이 유출 수문특성이 나타날 수 있도록 5단계(A, B, C, D, E) 시료분석을 시행하였다. 한편, 비강우시는 일정한 시간간격(3〜6시간) 으로 2회 시료를 채취 .
- 현장조사시 나타난 실측자료을 통해 강우와 유량과의 관계를 살펴보고자 첫째, 대표지점별 강우 사상당 강우량, 첨두유량의 현황 파악 및 지점별 강우량과 첨두유량의 상관관계를 분석하고, 둘째, 대표지점별 선행무강우일수, 초기유량유출의 현황 파악 및지점 별 선행무강우일수와 초기유량유출과의 상관관계를 분석하였다. 상관관계 분석은 두 변수간에 어느 정도의 관계가 존재하는가에 대한 수치적인 값을 제공하며 상관성이 높으면 높을수록 두 변수들은 더 많은 관계가 있음을 의미한다.
- 현장조사시 유량은 현장에서 유속을 측정하여 계산하였으며, BOD, COD, SS, T-N, NO3~N, NH3-N, T-P, TOC 등의 수질분석은 시료를 실험실로 운반한 다음 즉시 분석하거나 냉장보관 하면서 분석하였다. 그리고 즉시 분석을 실시하지 않은 경우는 수질오염 공정시험법에 준하여 시료 전처리를 실시하여 시료의 변질을 방지하는 조치를 취한 다음 분석하였으며, 분석은 수질오염공정시험법$과 Standard Method"에 준하여 분석하였다.
대상 데이터
- 또한 계절적인 특성을 고려하여 현장조사2002년 10월 〜2003년 7월까지 이루어졌다. 강우시 현장 조사는 30mm 이상일 때 수행하는 것이 비점오염원의 특성이 나타나기 때문에 강우량이 적정량 이상일 때 현장조사를 실시하여야 하지만 우리나라 강우 특성상 10월에서 3월간에는 한 강우사상에서 30mm 이상인 경우가 거의 없으며, 강우횟수도 적어 강우 사상이 있는 경우 우선 현장조사를 실시하였으나, 3월 이후부터 현장조사 때는 비점오염원의 유입이 예상되는 30mm이상의 강우가 예측될 때 현장조사를 시행토록 하였으며, 조사지점을 Fig.
데이터처리
- 한편, 비강우시는 일정한 시간간격(3〜6시간) 으로 2회 시료를 채취 . 분석하여 평균값으로 산정하였다.
이론/모형
- 그리고 즉시 분석을 실시하지 않은 경우는 수질오염 공정시험법에 준하여 시료 전처리를 실시하여 시료의 변질을 방지하는 조치를 취한 다음 분석하였으며, 분석은 수질오염공정시험법$과 Standard Method"에 준하여 분석하였다.
성능/효과
- 1) 달서천의 평균 최대강우강도는 6.6mm/hr, 평균 유출 고는 11.7mm, 평균유출계수는 0.49로 나타났으며, 대명천의 평균 최대강우강도는 7.9mm/hr, 평균 유출고는 5.0mm, 평균유출계수는 0.16로 조사되었다.
- 2) 배수구역별 강우사상당 강우량과 첨두유량의 상관관계 분석에서 달서천의 상관계수(r)는 0.9060 로 높게 나타났으나, 대명천의 상관계수 (r) 는 0.5620으로 보통으로 나타났으며, 선행무강우일 수와 초기유량유출과의 상관관계 분석에서 달서천의 상관계수(r)는 (-) 부호에 0.7217, 대명 천의 상관계수(r)는 0.2464로 나타났다.
- 3) 우수유출수의 수질특성은 달서천의 경우 BOD, COD, SS의 항목에서 초기유출현상을 보인 반면 T-N, T-P는 비교적 균일한 유출특성을 나타내었으며, 대명천의 경우 3, 4차조사에서 모든 항목에서 강우초기에 다량의 오염물질이 유출되는 초기유출 현상을 보였으며, 1차조사시에는 모든 항목이 균일한 유출특성을 나타내는 것으로 조사되었다.
- 4) 강우와 하천부하량과의 상관관계분석에서 달서천과 대명천에서 SS항목의 지수값이 각각 0.540 과 0.496으로 가장 높게 나타나, 모든 항목에서지수값이 0.4~0.5 정도로 나타나 강우시 유 줄 유량의 영향에 반비례하는 것으로 나타났다.
- 그리고 선행무강일수와 초기유량유출의 현황을 살펴보면 조사지점의 선행 무강우일수는 1〜26일 범위였으며, 초기유량유출은 3.836 - 9.207 m7sec 범위이었으며, 선행무강우일수와 초기 유량유출과의 상관관계 분석에서 상관계수(r)는 (-) 부호에 0.7217을 나타내었다. 따라서 선행무강일수가 길어짐에 따라 반비례하여 초기 유량유출이 낮게 나타나는 상관성은 높게 나타나는 것으로 조사되었다.
- 달서천의 평균강우량은 29.1mm, 평균 최 대 강우 강도는 6.6mm/hr, 평균 선행무강우일수는 3.5일, 평균 유출 고는 11.7mm, 평균유출계수는 0.49로 나타났으며, 대명천의 평균강우량은 33.4mm, 평균 최대강우 강도는 7.9mm/hr, 평균 선행무강우일수는 5.5일, 평균 유출고는 5.0mm, 평균유출계수는 0.16로 나타났으며, 달서천 및 대명천에서의 유출계수는 각각 0.49와 0.16으로 조사되어 달서천에서의 유출계수가 다소 높게 조사되었는데, 이는 달서천구역이 대명 천 구역보다 도시지역의 토지이용이 높기 때문인 것으로 판단되며, 기존문헌에 의한 유출계수 040 〜0.70 (돌, 벽돌의 포장면, 불량한 상태)보다는 다소 낮은 값을 보이는 것으로 조사되었다
- 대명천에서 1차, 2차, 3차, 4차 조사시 강우량과 첨두유량의 현황을 살펴보면 강우사상당 강우량은 27-45.5 mm 범위였으며, 첨두유량은 7.5703 〜 11.8621 m7sec 범위이었으며, 강우사상당 강우량과 첨두유량의 상관관계 분석에서 상관계수(r)는 0.5620 을 나타내었다. 따라서 강우사상당 강우량에 비례하여 첨두유량도 증가하는 상관성은 보통으로 나타났다.
- 도시지역은 많은 인구와 산업시설의 집중으로 인하여 오염물질의 발생량이 크고, 지붕, 도로 같은 불투수성 표면이 많아서 강우유출수가 대부분 표면으로 유출되어 비점오염물질의 유출율이 임야, 농지 등의 타 토지이용보다 크며, 일반적으로 도시지역 비점오염물질로는 주로 거리의 오물, 대기로부터의 낙진, 교통수단의 배기가스와 타이어가루 및 제동장치에서 마모되어 나오는 금속성분 등이며, 도시지역에서의 비점오염원의 유출량은 개발전의 산지에 비해 BOD와 SS가 각각 92배, 24배 이상 유출되는 것으로 조사되었다. 도시지역 강우에 의한 유출수의 일반특성은 BOD와 영양물질 농도는 가정하수보다 낮으나, 박테리아 농도는 비교적 높으며, 대부분의 금속성 물질과 일부 유기 독성물질의 농도는 높아 공공수역의 수질에 미치는 영향이 크므로 강우 시도 시 지역에서의 비점오염물질의 유출특성을 조사 .
- 9060을 나타내었다. 따라서 강우사상당 강우량에 비례하여 첨두유량도 증가하는 상관성은 높게 나타났다.
- 5620 을 나타내었다. 따라서 강우사상당 강우량에 비례하여 첨두유량도 증가하는 상관성은 보통으로 나타났다.
- 7217을 나타내었다. 따라서 선행무강일수가 길어짐에 따라 반비례하여 초기 유량유출이 낮게 나타나는 상관성은 높게 나타나는 것으로 조사되었다.
- 2464를 나타내었다. 따라서 선행무강일수가 길어짐에 따라 반비례하여 초기유량유출이 낮게 나타나는 상관성은 없는 것으로 나타났다.
- 대개의 경우 입자상 물질의 경우 강우 초기에 유출되는 정도가 커 기울기가 1보다 크며 용존성 물질은 강우지속시간 동안 일정하게 유출되는 경향이 있기 때문에 기울기가 1에 접근한다. 조사 기간에 나타난 누적 우수유줄량에 따른 누적 비점오염물질 유출특성을 분석하면 달서천의 경우 BOD, COD, SS의 항목에서 강우초기에 다량의 오염물질이 유출되는 초기유출현상을 보였으며 영양물질인 T-N과 T-P는 비교적 균일한 유출특성을 나타내었다. 그리고 대명천의 경우 3, 4차조사시 모든 항목에서 강우초기에 다량의 오염물질이 유출되는 초기유출 현상을 보였으며, 1차조사시에는 모든 항목이 균일한 유출특성을 나타내는 것으로 조사되었다.
- 현장조사시 나타난 강우량과 첨두유량의 현황을 살펴보면 달서천에서 1차, 2차, 3차, 4차 조사시 강우량과 첨두유량의 현황을 살펴보면 조사지점의 강우 사상당 강우량은 15〜45.5mm 범위였으며, 첨두유량은 8.406-10.004 m7sec 범위이었으며, 강우 사상당 강우량과 첨두유량의 상관관계 분석에서 상관계수(r)는 0.9060을 나타내었다. 따라서 강우사상당 강우량에 비례하여 첨두유량도 증가하는 상관성은 높게 나타났다.
- 이 회귀식은 강우횟수, 강우 단계적용에 따라 변화가 예측되어진다. 회귀결과에 의하면 달서천은 SS항목의 경우 지수값이 0.54로 가장 높게 나타났으며, 모든 항목에서 지수값이 0.4〜0.5 정도로 나타나 강우시 유출유량의 영향에 반비례하는 것으로 나타났으며, 대명천은 SS항목의 경우 지수값이 0.496으로 가장 높이 나타났으며, 모든 항목에서 지수 값이 0.4〜0.5 정도로 나타나 강우시 유출 유량의 영향에 반비례하는 것으로 나타났다.
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