[논문]WASP 모형에 의한 충주댐 조정지호의 수질예측

장인수; 박기범; 이원호; 김지학

doi:10.5322/jes.2009.18.6.683

문제 정의

본 연구는 충주댐 하류에 위치한 충주댐 조정지에 대한 2005년과 2006년의 수질상태를 조사분석하여 향후 수질관리와 오염발생에 대한 대책을 수립하는 데 기초자료로 사용하고자, 2011년과 2016년에 대한 수질오염 상태를 WASP 모형을 이용하여 예측하였다.
본 연구에서는 도시하천과 자연하천의 특성을 가진 충주댐 유역의 하천들에 대한 오염물질 유출 특성을 조사하고, 충주댐 하류에 위치한 조정지 호(탄금호)의 수질을 WASP모형을 이용하여 예측하고자 한다.

가설 설정

소구간의 구분은 수심 1 m까지를 표층, 5 이까지를 중간층, 5 m이상인 구간을 심층으로 구분하였으며, 심층의 저면에 저니충이 존재한다고 가정하였다. 특히 모델링시 저니충에서의 용출을 고려하여 저니 층의 영향을 반영하였다'7).

제안 방법

BOD보정은 BOD 수질 농도에 영향을 미치는 조류 사멸률, 산화율, 유기물질 침강속도, 탈질소율 등에 대한 시행착오법으로 수행되었다. 모의치와 실측치는 1번과 5번 지점을 제외하고는 대체적으로 비슷한 수치를 나타냄을 알 수 있다.
T-Ne 수질에 영향을 미치는 유기질소 무기화율, 조류의 성장 및 사멸률, 질산화율, 탈질소율, 유기물질 침강속도 등을 이용하여 보정하였다.
T-P는 조류내의 인과 탄소의 비율, 용존 무기 인의 무기화율, 20℃ 저니층에서 유기인의 분해 반응률 등에 대해 수질농도에 미치는 영향을 시행 착오법을 통해 수행하였다.
WASP 모형의 검정에 사용된 자료는 과업기간중 실측된 수질자료를 이용하여 WASP 모형의 변수를 보정함으로써 수질예측모형이 실제 수역의 특성을 반영할 수 있도록 하였다. 각 계수의 보정에서 DO 는 재폭기 계수, 탈산소계수, 질산화율, Sediment 산소요구량, 조류성장, 조류의 내생호흡률 등을 이용하여 보정하였다.
수 있도록 하였다. 각 계수의 보정에서 DO 는 재폭기 계수, 탈산소계수, 질산화율, Sediment 산소요구량, 조류성장, 조류의 내생호흡률 등을 이용하여 보정하였다.
하 구분은 인접한 수층의 밀도차이를 계산하여 최대를 나타내는 지점을 택하는 것이 바람직하다. 그러나 수심별 밀도를 측정하는 것은 현실적으로 어려우므로 본 연구에서는 수심별 밀도자료 대신 수온 자료를 이용하여 수체를 상충과 하층으로 구분하였다. 수온의 변화가 급격히 일어나는 1 m지점과 5 m지점을 소구간의 구분을 위한 조건으로 이용하였다.
모형을 구성하기 위해서 조정지호의 체적을 15개소 구간으로 구분하였으며, 성층현상에 의한 수층 의상 . 하 구분은 인접한 수층의 밀도차이를 계산하여 최대를 나타내는 지점을 택하는 것이 바람직하다.
그러나 수심별 밀도를 측정하는 것은 현실적으로 어려우므로 본 연구에서는 수심별 밀도자료 대신 수온 자료를 이용하여 수체를 상충과 하층으로 구분하였다. 수온의 변화가 급격히 일어나는 1 m지점과 5 m지점을 소구간의 구분을 위한 조건으로 이용하였다.

대상 데이터

WASP 모형 의 보정을 통하여 조정지호의 수질예측은 2011년과 2016년 2개 년도에 대하여 실시하였다.
본 연구에 사용된 자료는 2005년 1월부터 2006년 12월까지의 충주댐과 조정지의 유입량 및 유출량 자료이며, 이들 월별 한국수자원공사 자료8)를 이용하여 수질 모델링을 실시하였다. 충주댐에서 유출된 양과 조정 지호로 유입 되는 양은 거의 유사하나, 조정지호로 달천이 유입되므로 대체로 조정지의 유입량과 방류량이 크게 나타났다.
본 연구의 대상 저수지는 충청북도 충주에 위치한 충주댐 하류의 조정지(탄금호)로서 현재 조정지에는 충주댐의 방류량과 달천 유하량이 유입되고 있다.

이론/모형

정 등“은 농업용 저수지에 대한 유역의 수질관리를 위하여 WASP 모형을 적용하였다. 안 등, 은 안동댐의 수질예측을 위한 매개변수를 추정하였으며, 또한 안 등°은 임하호의 수질연구에 WASP 7.0모형을 이용하였다.
연구가 시도되었다. 정 등“은 농업용 저수지에 대한 유역의 수질관리를 위하여 WASP 모형을 적용하였다. 안 등, 은 안동댐의 수질예측을 위한 매개변수를 추정하였으며, 또한 안 등°은 임하호의 수질연구에 WASP 7.

성능/효과

WASP 모형을 이용하여 수질예측을 실시하고 분석한 결과, 조정지댐에서는 지류인 달천 유입량으로 인해 충주댐에서 방류되는 수질보다는 BOD, COD 그리고 T-P의 오염정도가 상대적으로 크게 나타났다. 호소수질등급을 나타내는 COD의 경우, 2011년과 2016년에는 수질오염이 증가하여 2016년 3.
예측된 2011년, 2016년 수질결과와 조사된 2005 년 2006년 수질자료를 비교하여 보면, DO, BOD의 경우는 6~8월의 경우 예측된 수질이 2005년, 2006 년보다 대체적으로 낮게 나타났으며, COD의 경우는 예측된 수질이 대체로 높게 나타났다. 조정지댐에 부영양화를 일으키는 주요 원인인 T-N과 T-P를 살펴보면, T-N의 경우 2005년, 2006년에는 한국수자원공사의 자료"게 0으로 나타나 있으므로 예측된 결과와 상대적인 비교가 어려우나, T-P의 경우에서는 예측된 결과가 현재의 자료보다 높게 나타나 대책이 요구된다.
등급을 나타내고 있다. 장래 예측된 결과에서는 오염농도가 증가하여 2016년 기준으로 T-P가 0.068 mg/Z 로 예측되어 호소수질 IV등급을 유지할 것으로 예측된다. 따라서 이에 대한 오염원 저감 대책이 절실하며, 유역관리와 수질보전대책을 수립해야 할 것으로 판단된다.
조정지호의 수질예측 결과, 호소수질등급을 나타내는 COD의 경우, 2011년과 2016년에는 수질오염이 증가하여 2016년 3.33 mg/£ 로 호소수질 m등급을 유지할 것으로 예측되었다. DO의 경우, 겨울철인 1월에 가장 큰 값을 나타내고 있고, 8월 가장 작은 값을 나타내는 것으로 예측되었으며, 2016년 13.
이용하였다8). 충주댐에서 방류된 유량의 수질상태에 비해 조정지로 유입되는 유량의 수질은 중간에 달천이 유입되면서 전체적으로 악화되는 것으로 나타났다. 특히 BOD, COD 그리고 T-P는 충주댐 방류량에 비해 상당히 높게 나타났다.
수질 모델링을 실시하였다. 충주댐에서 유출된 양과 조정 지호로 유입 되는 양은 거의 유사하나, 조정지호로 달천이 유입되므로 대체로 조정지의 유입량과 방류량이 크게 나타났다.
호소수질등급을 나타내는 COD의 경우, 2011년과 2016년에는 수질오염이 증가하여 2016년 3.33 mg// 로 호소수질 ID등급을 유지할 것으로 예측되었으며, 다른 항목에 비해서 T-P의 예측된 결과가 현재의 자료보다 높게 나타나 대책이 요구되는것으로 나타났다.

후속연구

068 mg/Z 로 예측되어 호소수질 IV등급을 유지할 것으로 예측된다. 따라서 이에 대한 오염원 저감 대책이 절실하며, 유역관리와 수질보전대책을 수립해야 할 것으로 판단된다.

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