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[국내논문] 도시유역의 유출·수질해석을 위한 ILLUDAS-NPS 모형
ILLUDAS-NPS Model for Runoff and Water Quality Analysis in Urban Drainage 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.38 no.9 = no.158, 2005년, pp.791 - 800  

김태화 (경기대학교 토목공학과) ,  이종태 (경기대학교 토목공학과)

초록
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ILLUDAS-NPS 모형은 초기강우에 의한 수질항목별 오염부하량 및 농도계산을 위하여 개발하였다. 이 모형은 국내의 도시지역 유출해석에 주로 사용되는 ILLUDAS 모형에 건기 및 우기시의 수질해석 과정들을 추가한 것으로써 건기시의 경우 유량 및 수질 계산은 계수지정법을 사용하였으며, 우기시의 경우 유량 계산은 기존 ILLUDAS 모형의 알고리즘, 수질 계산은 일일 오염물 축적법과 쓸림방정식을 적용하여 계산시간별 오염물질 부하량 및 농도 등을 계산하였다. 모형의 검정을 위하여 홍제천 유역의 3개 강우사상을 대상으로 검토한 결과 총부하량, 첨두농도, 첨두농도 발생시간 등에서 전반적으로 실측치와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 이 모형에 의한 계산결과를 SWMM, STORM 등의 기존 도시유출${\cdot}$수질 모형들의 결과와 비교 검토하였는바, SWMM 모형과 비교적 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An ILLUDAS-NPS model was developed which is able to compute pollutant loadings and the concentrations of water quality constituents. This model is based on the existing ILLUDAS model, and added for use in the water quality analysis process during dry and rainy periods. For dry period, the specificat...

Keyword

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문제 정의

  • 본 연구에서는 도시유역의 유출 및 수질을 동시에 모의하기 위하여 국내에서 도시 배수구역의 유출해석에 널리 사용되고 있는 ILLUDAS 모형에 수질해석 모듈을 추가시킨 ILLUDAS-NPS 모형을 개발하였으며, 실제유역에 적용한 결과를 SWMM 및 STORM 모형들과 비교 검토하였다. 본 모형에서는 소유역의 토지이용 및 수질항목별 오염물질 계산 및 추적과정을 통한 배수 계통 주요지점별 수질계산이 가능토록 하였다.
  • 본 연구에서는 도시유역의 유출 및 수질을 동시에 모의하기 위하여 국내에서 도시 배수구역의 유출해석에 널리 사용되고 있는 ILLUDAS 모형에 수질해석 모듈을 추가시킨 ILLUDAS-NPS 모형을 개발하였으며, 실제유역에 적용한 결과를 SWMM 및 STORM 모형들과 비교 검토하였다. 본 모형에서는 소유역의 토지이용 및 수질항목별 오염물질 계산 및 추적과정을 통한 배수 계통 주요지점별 수질계산이 가능토록 하였다. 또한, 모형내 입력 강우자료의 시간간격 변화에 따른 수질모의가 가능하도록 구성하였다.
  • 본 연구에서는 도시유역의 초기강우 기간에 배수계통으로 부하되는 유량 및 수질을 해석하기 위한 ILLUDAS-NPS 모형을 개발하였다. 본 모형을 이용하여 홍제천 유역에서의 실측치와의 검증 및 기존의 유출·수질해석 모형인 SWMM, STORM과 비교 검토를 실시하였다.

가설 설정

  • 또한, Terstriep과 Lee(1989) 등은 ILLUDAS 모형에 GIS 인터페이스를 결합하여 유량 및 수질을 모의할 수 있는 AUTO_QI 모형을 개발하였다. 이 모형에서는 수질계산 모듈에서 오염물질의 선형축적(Linear Accumulation) 및 지수쓸림 방정식 (Exponential Washoff Equations)을 이용하였으며 쓸림감쇠계수 및 기본 개념 등은 기존의 SWMM 모형과 동일하다고 가정하였다. 또한, 사용자가 적용지역의 특징을 고려할 수 있도록 하였으며 강우사상별로 총 오염물질 부하량(Total Washoff Loads)을 유출체적으로 나누어 유량가중 평균농도(EMC, Event Mean Concentration)를 결정할 수 있도록 하였다.
  • 오염물질 축적방법의 경우 DRAINQUAL 모형에서는 연석의 길이당 오염물질 축적량 계산 및 청소일수 등을 고려하였고, Q-ILLUDAS 모형의 경우 소유역별로 유사의 입경(총 5가지)을 고려하여 오염물질 축적량을 산정하였다. AUTO_QI 모형의 경우 시간의 경과에 따라 오염물질이 선형적으로 축적한다고 가정하였으며, ILLUDAS-POLL 모형에서는 인구밀도 및 청소인자를 고려한 오염물질 원단위법을 이용하였다. 금회 연구(ILLUDAS-NPS)에서는 토지이용 및 수질항목별 오염물질과 건기일수 등을 고려하여 축적량을 계산하였다.
  • 이때, 오염물질의 부유성과 침강성을 고려하였으며 관측치와의 보정을 위한 경험식으로써 유출강도를 고려하여 계산하였다(HEC, 1977). 또한 BOD5 항목의 경우에는 부유성 물질의 10%, 침강성 물질의 2%가 쓸림량 계산에 영향을 준다고 가정하였다(Metcalf and Eddy, 1971).
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참고문헌 (20)

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  3. 임봉수, 이병헌, 최의소 (1984). '도시와 농촌에서의 비점원 오염물 배출양상에 관한 연구', 대한토목학회논문집, 대한토목학회, Vol. 4, No. 2, pp. 46-53 

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  14. Noel, D.C. and Terstriep, M.L. (1982). 'Q-ILLUDAS : A Continuous Urban Runoff/Washoff Model', International Symposium on Urban Hydrology, Hydraulics, and Sediment Control, University of Kentucky, Lexington, K.Y. 

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  16. Sonzogni, W.C., Chesters, G., Coote, D.R. and Robinson, J.B. (1980). 'Pollution from Land Runoff', Environmental Science and Technology, Vol. 14 

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  18. U.S. Army Corps of Engineers. (1977). 'Urban Storm Water Runoff: STORM User's Manual' Hydrologic Engineering Center, Davis, C.A., pp. 1-48 

  19. Wanielista, M.P. (1981). 'Nonpoint Source Effects', Florida Technological University, Orando, Florida 

  20. Whipple, W. (1976). 'Characterization of Urban Runoff', Water Research Institute, Ruters University 

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