우리나라 주요 인공호의 투명도에 대한 수질 및 수중 부유물 영향 분석 The Analysis of Water Quality and Suspended Solids Effects against Transparency of Major Artificial Reservoirs in Korea.원문보기
This study was carried out to comparatively identify characteristics of turbid water influence in Imha Reservoir, Soyang Reservoir, and Daecheong Reservoir in Korea. We used 3 years dataset from 2002 to 2004 and analyzed seasonal water quality characteristics, particular parameters in association wi...
This study was carried out to comparatively identify characteristics of turbid water influence in Imha Reservoir, Soyang Reservoir, and Daecheong Reservoir in Korea. We used 3 years dataset from 2002 to 2004 and analyzed seasonal water quality characteristics, particular parameters in association with turbidity, and light transparency to figure out the trends. All parameters to be used in the study were total phosphate (TP), total nitrogen (TN), chlorophyll-${\alpha}$ (Chl), suspended solids (SS), Secchi depth (SD), conductivity, and verticallight extinction coefficienct($K_d$), euphotic zone ($Z_{eu}$), and critical depth ($Z_p$). All parameters depend on season and watershed. Suspended solids from Soyang Reservoir were usually caused by TP, mainly related to living wastes and agricultures in upper stream. Daecheong Reservoir was influenced by organic matters related to large phytoplankton biomass in summer and inorganic suspended solids by nutrients in the winter. However, in case of Imha Reservoir, turbid water, consisted in silt and clay through heavy precipitation remained in the waterbody to decrease water transparency along with TP and caused the light limitation in winter. Overall results suggest that it was necessary to establish various management programs because the reasons occurring turbidity were varied according to the reservoir circumstances.
This study was carried out to comparatively identify characteristics of turbid water influence in Imha Reservoir, Soyang Reservoir, and Daecheong Reservoir in Korea. We used 3 years dataset from 2002 to 2004 and analyzed seasonal water quality characteristics, particular parameters in association with turbidity, and light transparency to figure out the trends. All parameters to be used in the study were total phosphate (TP), total nitrogen (TN), chlorophyll-${\alpha}$ (Chl), suspended solids (SS), Secchi depth (SD), conductivity, and verticallight extinction coefficienct($K_d$), euphotic zone ($Z_{eu}$), and critical depth ($Z_p$). All parameters depend on season and watershed. Suspended solids from Soyang Reservoir were usually caused by TP, mainly related to living wastes and agricultures in upper stream. Daecheong Reservoir was influenced by organic matters related to large phytoplankton biomass in summer and inorganic suspended solids by nutrients in the winter. However, in case of Imha Reservoir, turbid water, consisted in silt and clay through heavy precipitation remained in the waterbody to decrease water transparency along with TP and caused the light limitation in winter. Overall results suggest that it was necessary to establish various management programs because the reasons occurring turbidity were varied according to the reservoir circumstances.
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문제 정의
본 연구는 각기 다른 수계에 위치하는 3개의 인공호에서 연별, 계절별 수질 특성을 파악하고, 부유물의 영향에따른 타 수질 변수의 변화양상을 분석하였다. 또한 이에 따른 수체의 굉소멸 계수 (Vertical light extinction coefficient, ) 변이, 투명도의 값에 의한 광 투과도 변화 및 엽록소 변화 분석을 통해 호수 수체 간을 비교 평가하였다
제안 방법
타 수질 변수의 변화양상을 분석하였다. 또한 이에 따른 수체의 굉소멸 계수 (Vertical light extinction coefficient, ) 변이, 투명도의 값에 의한 광 투과도 변화 및 엽록소 변화 분석을 통해 호수 수체 간을 비교 평가하였다
수집된 자료는 우리나라 수리수문학적 반응의 특성에의한 수계별 공간적 수질변이를 위해 본류를 댐에서부터의 먼 거리를 기준으로 상류에 위치하는 유수대(Riverine zone, 1), 중류에 위치하는 전이대 (Transition zone, 2), 하류부의 댐축에 위치하는 정수대 (Lacustrine zone, 3)로구분하여 낙동강 수계는 임하댐(L~3), 한강수계는 소양댐 (S1~S3), 금강수계는 대청댐 (D1~D3)을 대상으로 지점별로 구분하여 수질특성을 분석하였고, 세부지점은 다음과 같다 (Fig. 1).
kr)를 이용하여, 호수의 특성을 규명하였다. 자료분석에 이 용된 수질변수는 총인 (Total phosphorus, TP), 총질소 (Total nitrogen, TN), 엽록소농도 (Chlorophyll-a, Chi), 부유물농도(Suspended solids, SS), 투명도(Secchi depth,SD), 전기전도도 (Conductivity)를 포함하였다. 또한 수 체의 수직 광소멸 계수 (#), 유광대 의 수심 (Euphotic zone, Zeu), 임계수심 (Critical depth, ZJ의 값의 산정은 KalfF(2002)의 방법에 의거하였으며, 수식은 다음과 같다.
대상 데이터
본 연구에서는 임하호 대청호 소양호를 대상으로 2002년 1월부터 2004년 12월까지 3년 동안 측정된 환경부의월별 수질측정자료 (물환경정보시스템, http://water.nier. go.kr)를 이용하여, 호수의 특성을 규명하였다. 자료분석에 이 용된 수질변수는 총인 (Total phosphorus, TP), 총질소 (Total nitrogen, TN), 엽록소농도 (Chlorophyll-a, Chi), 부유물농도(Suspended solids, SS), 투명도(Secchi depth,SD), 전기전도도 (Conductivity)를 포함하였다.
이론/모형
자료분석에 이 용된 수질변수는 총인 (Total phosphorus, TP), 총질소 (Total nitrogen, TN), 엽록소농도 (Chlorophyll-a, Chi), 부유물농도(Suspended solids, SS), 투명도(Secchi depth,SD), 전기전도도 (Conductivity)를 포함하였다. 또한 수 체의 수직 광소멸 계수 (#), 유광대 의 수심 (Euphotic zone, Zeu), 임계수심 (Critical depth, ZJ의 값의 산정은 KalfF(2002)의 방법에 의거하였으며, 수식은 다음과 같다.
성능/효과
3개의 각각 다른 인공호에서 탁수에 영향을 주는 부유물(SS), 엽록소(Chi), 투명도(SD)의 계절변이는 Fig. 3과 같다 SS의 경우 임하댐 이 유수대(II)에서 5월 평균 값 7.6mgLT의 약 2배인 최대치 (16.4mg 1)를 보인 뒤동절기에 접어들수록 서서히 증가하여, 투명도 감소를 가져왔다. 한편, 소양호와 대청호는 겨울철에 SS가 감소하여 임하호와는 완전히 다른 양상을 보였다 (Fig.
임하호 소양호대청호의 평균 강우량은 각각 969, 922 및 1, 065mm의 강우량을 보였다. 강우 집중시기 동안 전기전도도는 임하호에서 167~258 cmf 소양호과 대청호에서 각각 90~140 및 61~ 76nScmT로 나타나서 임하호는 2개의 호수에 비해 약 2~3배의 높은 값을 보였다. 총질소 (TN) 는 임하호에서 5월 평균값 1.
소양호의 경우 엽록소농도에 의한 수직 광소멸계수의 증가관계가 가장 크게 나타났으며 총인과 투명도 또한 역 상관관계를 보여 소양호에서 발생한 부유물은 주로 엽록소농도에 의한 유기성 부유물이며 이는 수직 광소멸계수를 증가시켜 투명도를 떨어뜨리는 것으로 나타났다. 대청호는 2개의 다른 호수에 비해 가장 수체 내의 빛 투과도가 뛰어나며 하절기에 전기전도도와 투명도는 감소하였고 총질소, 총인, 부유물은 증가하였다. 또한 강우 뒤 9월 엽록소 농도가 증가하는 패턴을 보여 탁수와 관련된 모든 수질 요소들이 계절적 특징을 반영하는 것으로 나타났다.
, 2002). 대청호와 소양호의 경우 강우량이 높고 엽록소가 번성하는 7~9월 동안 투명도는 감소하였고, 겨울철에서 투명도가 증가한 반면, 임하호는 겨울철에도 투명도가 낮아지는 패턴을 보였다. 이는 2002년과 2003년 7, 8월 발생한 태풍 '매미와, 루사, 의 영향으로 발생된 고탁수가 저수지 상류부에서 심층류로 유입되면서 중류부에서 저층바닥으로 분리되어 하류까지 이동하는 도중 발생한 탁수의 장기간 체류에 따른 전도현상(박 등, 2005)에 의한 것으로 사료되며 , 또한 댐 주변에미세한 점토로 이루어져 있는 지질의 영향을 받아(Harper, 1992; 김과 김, 2004; 사 등, 2004; 김 등, 2007) 강우가 소멸된 겨울에도 투명도가 회복되지 않은 것으로 사료되었다.
5를 넘는 광제한효과(Light limitation)를 보이는 것으로 사료되었다. 또한, Chi과 IQ 값이 역 상관관계 (r=-0.771, p<0.01)를 보이는 것은 수계 내 빛의 차단에 의한 Chi의 감소를 유도하는 것으로 사료 되었다 (Fig. 5). 소양호의 경우 Chi과 #는 정 상관관계를(r=0.
본 연구기간 동안 월별 강우분포의 분석에 따르면, 3개의 인공호수에서 강우는 하절기에 연평균 강우의 65-70 %가 집중되는 것으로 나타났다 (Fig. 2). 임하호 소양호대청호의 평균 강우량은 각각 969, 922 및 1, 065mm의 강우량을 보였다.
2). 소양댐에서 TN의 평균값은 L457mgLT로 연 변화 폭이 L285~ 1.581mgLT로서, 큰 변화를 보이지 않았고 장마후기에는 상승한 뒤 겨울철에 감소현상을 보였는데, 이는 임하호와 유사한 경향성을 보이는 것으로 나타났다 (Fig. 2). 한편, 대청호에서 TN농도는 D2에서 평균값 L835에서 11월 2.
소양호의 경우 유수 대에서 정수대로 갈수록 투명도가 증가 값을 갖는 것이 뚜렷이 나타났으며 수직 광소멸계수 또한 오직 상류에서 강우 시기 동안 증가 패턴을 보일 뿐 임하호에 비해 심각한고탁수의 발생은 발견되지 않았다. 소양호의 경우 엽록소농도에 의한 수직 광소멸계수의 증가관계가 가장 크게 나타났으며 총인과 투명도 또한 역 상관관계를 보여 소양호에서 발생한 부유물은 주로 엽록소농도에 의한 유기성 부유물이며 이는 수직 광소멸계수를 증가시켜 투명도를 떨어뜨리는 것으로 나타났다. 대청호는 2개의 다른 호수에 비해 가장 수체 내의 빛 투과도가 뛰어나며 하절기에 전기전도도와 투명도는 감소하였고 총질소, 총인, 부유물은 증가하였다.
5를 넘어 수계 내의 빛 차단에 의한 엽록소농도의 감소와 동시에 투명도가 증가하는 결과를 가져온 것으로 설명된다. 소양호의 경우 유수 대에서 정수대로 갈수록 투명도가 증가 값을 갖는 것이 뚜렷이 나타났으며 수직 광소멸계수 또한 오직 상류에서 강우 시기 동안 증가 패턴을 보일 뿐 임하호에 비해 심각한고탁수의 발생은 발견되지 않았다. 소양호의 경우 엽록소농도에 의한 수직 광소멸계수의 증가관계가 가장 크게 나타났으며 총인과 투명도 또한 역 상관관계를 보여 소양호에서 발생한 부유물은 주로 엽록소농도에 의한 유기성 부유물이며 이는 수직 광소멸계수를 증가시켜 투명도를 떨어뜨리는 것으로 나타났다.
임하댐은 투명도-엽록소농도-광소멸계수와의 상관성분석에서 소양댐, 대청댐과 뚜렷한 차이를 보였다. 임하댐에서 투명도(SD)는 Chi과 정 상관관계 (r=0.
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