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문제 정의
- 본 연구는 수질오염총량관리에 필요한 유달율을 산정하기 위해 기 구축된 관측자료들과 선행연구자에 의해 제안된 회귀식을 이용하여 유달율을 산정하였다. 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 영산강물환경연구소에서 8일 간격으로 측정된 수질과 유량자료를 이용하여 부하량과 유달율을 산정하였으며, 산정된 자료를 이용하여 회귀식의 적용성을 검토하였다.
제안 방법
- 본 연구는 수질오염총량관리에 필요한 유달율을 산정하기 위해 기 구축된 관측자료들과 선행연구자에 의해 제안된 회귀식을 이용하여 유달율을 산정하였다. 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 영산강물환경연구소에서 8일 간격으로 측정된 수질과 유량자료를 이용하여 부하량과 유달율을 산정하였으며, 산정된 자료를 이용하여 회귀식의 적용성을 검토하였다. 그 결과 BOD와 T-P 부하량의 경우 실측치와 추정치의 결정계수가 모두 0.
- 황룡A 유역에서의 실측 유달부하량을 산정하기 위해서 영산강물환경연구소에서 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 8일간격으로 측정한 수질자료를 이용하였다. 관측된 자료를 이용하여 오염부하량을 산정하기 위해서 유량과 오염부하량 사이의 관계식을 도출하였으며(Fig. 3), 도출된 관계식을 이용하여 1일 간격 오염부하량을 산정하였다.
- 본 연구는 황룡A 유역에서 환경부 8일간 유량 및 수질 자료를 이용하여 BOD, T-P 유달부하량과 유달율을 산정하였고, 산정된 유달부하량을 이용하여 경험론적 회귀식(이하 회귀식)의 적용성을 검토한후 유달율을 산정하였다.
- 본 연구에서는 수질오염총량 관리대상물질인 BOD와 T-P만을 대상으로 유달부하량을 산정하였다. 황룡A 유역에서의 실측 유달부하량을 산정하기 위해서 영산강물환경연구소에서 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 8일간격으로 측정한 수질자료를 이용하였다.
- 우리나라의 풍수량(Q95), 평수량(Q185), 저수량(Q275), 갈수량(Q355)에 해당되는 확률은 각각 26%, 51%, 75%, 97%이며, 외국의 경우 Cleland(2003)가 10%까지는 고유량, 10 ~40%는 습윤상태, 40 ~ 60%는 중간유량, 60 ~ 90%는 건조 상태, 90% 이상은 저유량으로 정의하고 있다. 본 연구에서는 유량-유황곡선을 작성후 풍수량, 평수량, 저수량, 갈수량에 해당 되는 유달율을 산정하였다.
- 하지만, 환경부(Ministry of Environment; MOE) 측정 단위유역인 황룡A 유역의 경우 8일 간격 유량측정 자료만 있기 때문에 일 유량으로의 확장이 필요하다. 이를 위해서 환경부 측정지점(오룡교)에서 약 4km 하류에 위치한 국토부(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs; MLTM) 측정지점(임곡교)의 일 유량자료를 이용하여 환경부 유량과의 유량관계식을 도출하였으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다.
- 회귀식 보정은 추정된 유달부하량과 실측 유달부하량과의 비교를 통해서 실시하였다. BOD와 T-P 부하량의 추정기간은 2006년부터 2008년까지 이며, 그 중 2006년과 2007년은 보정기간, 2008년은 검증기간으로 하였다.
대상 데이터
- 현행 유달율은 해당유역에서의 배출부하량과 수질측정지점에서의 유달부하량의 비로 정의되고 있으며, 유달율 산정은 식(2)와 같이 산정하였다. 배출부하량은 영산강․섬진강수계 오염총량관리 기본방침(환경부 훈령 제707호, 2007.1.31 개정)에 따라 산정할수 있는데, 본 연구에서 사용된 배출부하량은 국립환경과학원 영산강물환경연구소에서 제공한 자료를 사용하였다.
- 조사지구(이하 황룡A 유역)는 황룡강 유역 출구로부터 약 4km 상류에 위치해 있으며, 환경부 지정 단위 유역으로 국립환경과학원 영산강 물환경연구소에서 8일간격으로 유량과 수질을 측정하는 지점이다(Fig. 1). 황룡A 유역면적은 367 ㎢, 유로연장은 약 51 ㎞이다.
- 본 연구에서는 수질오염총량 관리대상물질인 BOD와 T-P만을 대상으로 유달부하량을 산정하였다. 황룡A 유역에서의 실측 유달부하량을 산정하기 위해서 영산강물환경연구소에서 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 8일간격으로 측정한 수질자료를 이용하였다. 관측된 자료를 이용하여 오염부하량을 산정하기 위해서 유량과 오염부하량 사이의 관계식을 도출하였으며(Fig.
- 황룡A 유역의 유량자료는 국립환경과학원 영산강물환경연구소에서 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 측정한 유량자료를 이용하였다. 하지만, 환경부(Ministry of Environment; MOE) 측정 단위유역인 황룡A 유역의 경우 8일 간격 유량측정 자료만 있기 때문에 일 유량으로의 확장이 필요하다.
데이터처리
- 보정에 사용된 매개변수는 점원시간반응계수(аp), 유량조정계수(a), 비점오염유달부하지수(b), 비점원시간반응계수(аn), 불확실부하길이반응계수(β) 이다. 이러한 매개변수들을 이용하여 결정계수(Coefficient of determination, R2)가 0.6 이상이 될 때까지 시행착오법을 통하여 매개변수를 조절하여 보정한후, 상대오차(Relative Bias, RB, 식3), RMSE(root mean sqare error, 식4), RMAE(root mean absolute error, 식5)를 이용하여 모형의 신뢰성을 평가하였다.
성능/효과
- 7과 같다. BOD 기준유량인 저수량의 BOD 유달율은 7.6%였으며, 풍수량, 평수량, 갈수량의 경우에는 각각 43.9, 17.9, 2.3%로 나타났고, T-P 경우 기준 유량인 평수량에서의 유달율은 13.3%였으며, 풍수량, 저수량, 갈수량의 경우 각각 30.5, 7.1, 2.8%로 나타났다(Table 5).
- 6 이상이면 추정값이 실측값을 잘 반영한다고 제안하였다. 본 연구에서의 BOD 와 T-P의 추정값과 실측값의 R2가 모두 0.6이상으로 나타나 (Table 4) 본 연구에서 사용된 회귀식은 황룡A 유역의 BOD와 T-P의 일별 부하량의 특성을 잘 반영하는 것으로 평가 되었다.
- 4%로 나타났다(Table 5). 실측 유달율과 회귀식을 통해 산정된 유달율 모두 유량감소에 따라 유달율 또한 감소하는 것으로 나타났다. 이는 유량감소로 인하여 하천 유속이 감소하고 이에 따라 오염물질의 이송율이 감소하기 때문인 것으로 판단되며, 이와 같은 결과는 Kim et al.
- 8과 같다. 저수량에서의 BOD 유달율은 15.5%로 나타났으며, 평수량에서의 T-P의 유달율은 6.3%로 나타났다. 풍수량, 평수량, 갈수량에서의 BOD 유달율은 각각 46.
- 3%로 나타났다. 풍수량, 평수량, 갈수량에서의 BOD 유달율은 각각 46.0, 24.2, 13.3%로 나타났고, T-P 유달율은 풍수량, 저수량, 갈수량에서 각각 29.8, 5.3, 4.4%로 나타났다(Table 5). 실측 유달율과 회귀식을 통해 산정된 유달율 모두 유량감소에 따라 유달율 또한 감소하는 것으로 나타났다.
- 6이상으로 나타나 회귀식이 황룡A 유역에 적용가능한 것으로 나타났지만, 향후 회귀식의 적용성을 높이기 위해서는 용이한 입력자료(지형자료, 배출부햐량 등)구축이 필요하며 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 한편, 수질 오염총량관리제의 기준유량(BOD:저수량, T-P:평수량)별 BOD와 T-P의 실측 유달율을 산정한 결과 BOD는 7.6%로 나타났으며, T-P는 13.3%로 나타났고 회귀식을 이용하여 유달율을 추정한 결과 BOD는 15.5%, T-P는 6.3%로 나타났다. 이러한 연구 결과는 향후 황룡A 유역의 효과적인 수질관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
후속연구
- 2006년 3월 3일부터 2008년 9월 30일까지 영산강물환경연구소에서 8일 간격으로 측정된 수질과 유량자료를 이용하여 부하량과 유달율을 산정하였으며, 산정된 자료를 이용하여 회귀식의 적용성을 검토하였다. 그 결과 BOD와 T-P 부하량의 경우 실측치와 추정치의 결정계수가 모두 0.6이상으로 나타나 회귀식이 황룡A 유역에 적용가능한 것으로 나타났지만, 향후 회귀식의 적용성을 높이기 위해서는 용이한 입력자료(지형자료, 배출부햐량 등)구축이 필요하며 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 한편, 수질 오염총량관리제의 기준유량(BOD:저수량, T-P:평수량)별 BOD와 T-P의 실측 유달율을 산정한 결과 BOD는 7.
- 3%로 나타났다. 이러한 연구 결과는 향후 황룡A 유역의 효과적인 수질관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 하지만, 본 연구에서 산정된 유달율은 황룡A 유역에서의 2006～2008년 자료를 대상으로 산정되었기 때문에 미계측 연도 및 유역에 본 연구 자료를 사용할 경우 세심한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
- 이러한 연구 결과는 향후 황룡A 유역의 효과적인 수질관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 하지만, 본 연구에서 산정된 유달율은 황룡A 유역에서의 2006～2008년 자료를 대상으로 산정되었기 때문에 미계측 연도 및 유역에 본 연구 자료를 사용할 경우 세심한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
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