대동천 유역은 2007년부터 UNESCO IHP(International Hydrologic Programme)의 대표시험 유역으로 선정되어 운영되고 있다. 대동천은 대전광역시에 위치하고 있으며 도시/방재 시험유역으로서의 모니터링 계획이 수립되어 강수량, 유출량 및 수질 등과 같은 수문 기초자료를 수집하여 제공하고 있다. 본 연구에서는 2011년도에 측정된 유량 및 수질관측 자료를 활용하여 도시하천 유역에서의 강우-유출수 비점오염물질에 대한 유출특성을 분석하였다. 시험유역 운영결과로서 판암교 지점과 철갑교 지점의 수위-유량관계곡선을 작성 하였으며, 강우량에 따른 비점오염원의 유출특성을 비교하기 위하여 10개의 수질항목에 대한 유량가중평균농도(EMC)를 산정하여, 강우량, 선행강우량 및 토지이용 상태에 따른 관측지점별 비점오염원의 유출특성에 대해 분석 하였다.
대동천 유역은 2007년부터 UNESCO IHP(International Hydrologic Programme)의 대표시험 유역으로 선정되어 운영되고 있다. 대동천은 대전광역시에 위치하고 있으며 도시/방재 시험유역으로서의 모니터링 계획이 수립되어 강수량, 유출량 및 수질 등과 같은 수문 기초자료를 수집하여 제공하고 있다. 본 연구에서는 2011년도에 측정된 유량 및 수질관측 자료를 활용하여 도시하천 유역에서의 강우-유출수 비점오염물질에 대한 유출특성을 분석하였다. 시험유역 운영결과로서 판암교 지점과 철갑교 지점의 수위-유량관계곡선을 작성 하였으며, 강우량에 따른 비점오염원의 유출특성을 비교하기 위하여 10개의 수질항목에 대한 유량가중평균농도(EMC)를 산정하여, 강우량, 선행강우량 및 토지이용 상태에 따른 관측지점별 비점오염원의 유출특성에 대해 분석 하였다.
Dae Dong Stream basin has been selected and operated as a representative experimental basin of UNESCO IHP since year 2007. It is located at Daejeon Metropolitan city, Korea and hydrologic data such as precipitation, runoff, and water quality have been being collected and provided after establishing ...
Dae Dong Stream basin has been selected and operated as a representative experimental basin of UNESCO IHP since year 2007. It is located at Daejeon Metropolitan city, Korea and hydrologic data such as precipitation, runoff, and water quality have been being collected and provided after establishing the monitoring plan as an experimental basin for city/disaster prevention. In this study, runoff characteristics for non-point sources of rainfall-runoff process from urban stream basins were analyzed using the flow and water quality data measured during the year 2011. As an operation result for the test subjected basin, rating curves at Panam Bridge and at Chulgap Bridge were prepared, and to compare runoff characteristics of non-point source by precipitation, by estimating the Event Mean Concentration(EMC) for 10 water quality items, runoff characteristics of non-point source per different observation points as per the precipitation, antecedent rainfall, and land utilization status were analyzed.
Dae Dong Stream basin has been selected and operated as a representative experimental basin of UNESCO IHP since year 2007. It is located at Daejeon Metropolitan city, Korea and hydrologic data such as precipitation, runoff, and water quality have been being collected and provided after establishing the monitoring plan as an experimental basin for city/disaster prevention. In this study, runoff characteristics for non-point sources of rainfall-runoff process from urban stream basins were analyzed using the flow and water quality data measured during the year 2011. As an operation result for the test subjected basin, rating curves at Panam Bridge and at Chulgap Bridge were prepared, and to compare runoff characteristics of non-point source by precipitation, by estimating the Event Mean Concentration(EMC) for 10 water quality items, runoff characteristics of non-point source per different observation points as per the precipitation, antecedent rainfall, and land utilization status were analyzed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
강우시 발생되는 비점오염원의 유출특성은 유역의 지형학적 특성 및 다양한 강우인자들의 영향을 받아 불확실성이 크게 나타나며 불확실성을 줄이기 위해 장기간 모니터링을 통한 기초자료를 확보해야한다(이소영 등, 2009). 따라서, 본 연구에서는 시험유역 운영을 위하여 대동천 유역내의 판암교 지점 및 철갑교 지점의 유량측정을 통한 수 위-유량 관계곡선식을 작성하였으며, 선행강우량및 토지이용도에 따른 비점오염물질 유출특성을 분석하고자 한다.
3과 같다. 측정당일 내린 강수량과 함께 선행강수량을 조사함으로써 선행강수량의 크기에 따른 유출특성을 분석하고자 한다. 수질측정 당일 강우량은 Table.
제안 방법
강우계급별 유량 및 수질측정을 위해서 유출직후부터 1시간까지는 15분 간격으로 유량과 수질을 측정하고 1시간 이후부터는 1∼4시간간격으로 유량을 측정하는데 조사시 마다 총 10회 이상 유량을 측정하되, 유출지속시간이 24시간을 초과할 경우에는 조사간격을 임으로 늘일 수 있으나, 유출이 종료된 시간은 기록하였다.
본 연구에서는 판암교 및 철갑교 지점의 유량측정성과와 단면자료 등을 종합적으로 이용하여 2개 지점별 수위-유량 관계곡선을 유도하였으며 판암교 및 철갑교의 수위-유량관계곡선은 홍수 전․후의 하천단면의 변화를 파악하여 기간분리의 여부 및 통제특성을 반영하였다. 그 결과, 두 지점 모두에서 기간분리의 특성을 나타내는 관계로, 수위-유량관계를 저수위, 고수위 구간로 나누어 산정하였다. 최종 적으로 작성된 연도별 수위-유량 관계곡선은 Fig.
대동천 유역내의 토지이용분류는 Fig. 2와 같이 1:25,000 축척의 정밀토양도를 이용하여 미국 토양보존국(U.S. Soil Conservation Service, SCS)에서 제시하는 4개의 수문학적 토양형(Type A, B, C, D)으로 분류하여 나타내었다. 토양의 전반적인 성질은 투수성이 높고 배수가 잘되는 Type A, B의 토양형이 약 93%를 차지하고 있는 것으로 나타났다.
실시간으로 관측되는 수위자료를 유량자료로 환산하기 위해서는 해당 관측소의 수위-유량 관계식이 필요하다. 본 연구에서는 판암교 및 철갑교 지점의 유량측정성과와 단면자료 등을 종합적으로 이용하여 2개 지점별 수위-유량 관계곡선을 유도하였으며 판암교 및 철갑교의 수위-유량관계곡선은 홍수 전․후의 하천단면의 변화를 파악하여 기간분리의 여부 및 통제특성을 반영하였다. 그 결과, 두 지점 모두에서 기간분리의 특성을 나타내는 관계로, 수위-유량관계를 저수위, 고수위 구간로 나누어 산정하였다.
식(1)에서 Q는 전체유량, a는 각각의 소구간 면적, 그리고 n은 소구간 면적에 직각 방향의 유속이다. 평수기의 유량측정은 물의 흐름이 비교적 안정된 정상류 흐름상태에서 측정이 실시되며, 판암교 지점에서는 Valport 유속계, 철갑교 지점에서는 Price 유속계를 사용하였다.
하천 수질 검사 항목으로는 국립환경과학원에서 강우-유출수 조사에 사용되는 항목으로 채취하였으며 하천수질 시험항목으로는 ph(Potential of Hydrogen), BOD(Biochemical Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand), SS(Suspended Solids), DO(Dissolved Oxygen), T-N(Total-Nitrogen), T-P(Total-Phosphorus), NO2N, NO3N, NO3-N 이렇게 10개 항목으로 구성 하였다.(국립환경과학원 2008)
대상 데이터
본 연구에서는 시험유역으로 운영중인 대동천 유역의 관측지점을 대상으로 수질 및 유량측정을 실시하였으며, 측정된 결과를 분석하여 도시하천에서의 강우유출수의 수질특성을 분석한 결과는 다음과 같다.
이론/모형
대동천 유역의 강우-유출특성을 분석하기 위해서는 유역내 2개 수위관측소의 수위-유량관계 곡선을 유도해야 한다. 이를 위하여 홍수기과 비홍수기에 대한 유량측정을 실시하였고 유량측정을 위해서 평수기에는 Valport 와 Price 유속계, 홍수기에는 부자법과 교량법을 이용하였다. 측정된 유속과 측정단면을 통한 유량계산을 위해서는 중간 단면법을 이용하였으며, 유속계에 의한 유량산정은 하천단면의 소구간 면적과 각구간의 유속에 대한 곱의 전체 합으로 산정한다.
이를 위하여 홍수기과 비홍수기에 대한 유량측정을 실시하였고 유량측정을 위해서 평수기에는 Valport 와 Price 유속계, 홍수기에는 부자법과 교량법을 이용하였다. 측정된 유속과 측정단면을 통한 유량계산을 위해서는 중간 단면법을 이용하였으며, 유속계에 의한 유량산정은 하천단면의 소구간 면적과 각구간의 유속에 대한 곱의 전체 합으로 산정한다.
성능/효과
1) 대동천 유역의 지속적인 유량측정을 실시하여 2개 관측지점에 대한 수위-유량관계곡선을 유도하였으며, 유도된 관계식을 활용하여 EMC 분석에 활용할 수 있었다.
2) 2011년 9월 29일에 수질검사 측정값에서는 철갑교 지점이 판암교 지점보다 EMC 결과값이 다른 사상보다 높게 나왔는데 이는 선행강우량이 전혀 없는 상태에서 내린 호우로 인한 초기세척효과에 의한 결과로 판단 된다. 당일 강우의 경우에는 2011년 9월 29일의 강우량이 가장 적은 것으로 나타남으로써 강우강도에 반비례하는 오염 농도의 경향을 나타낸다.
3) 유역내 토지이용상태를 볼 때 판암교 지점 및 철갑교 지점에서 동일한 패턴으로 나타나는 수질 항목으로는 BOD, COD, SS, T-N, T-P, NO2N 등 6개의 항목으로 조사되었다. 이들 6개의 수질항목 중에서 BOD, COD, SS는 유출량의 증감패턴과 거의 유사한 유출 특성을 보이는 것으로 분석되었으며, T-N 및 T-P 항목은 유출초기에 높은 농도를 나타냈으나 강우가 지속되어 유출량이 증가함에 따라서 농도가 감소하는 추세로 나타났다.
4) 강우에 따른 판암교 지점인 농촌지역특성과 철갑교 지점인 도시지역의 수질검사로 인하여 유출량에 따른 농촌지역과 도시지역의 차이점을 비교 검토 할 수 있었으며, 각 지점의 유량가중평균농도로 EMC를 산정한결과, 판암교 지점에서 BOD, DO, T-N, T-P등이 철갑교 지점보다 다소 높게 나타났으며, 철갑교 지점은 COD, NO2N와 NO3N이 상대적으로 높은 것으로 조사 되었다.
N 등 6개의 항목으로 조사되었다. 이들 6개의 수질항목 중에서 BOD, COD, SS는 유출량의 증감패턴과 거의 유사한 유출 특성을 보이는 것으로 분석되었으며, T-N 및 T-P 항목은 유출초기에 높은 농도를 나타냈으나 강우가 지속되어 유출량이 증가함에 따라서 농도가 감소하는 추세로 나타났다.
Soil Conservation Service, SCS)에서 제시하는 4개의 수문학적 토양형(Type A, B, C, D)으로 분류하여 나타내었다. 토양의 전반적인 성질은 투수성이 높고 배수가 잘되는 Type A, B의 토양형이 약 93%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 토지이용도는 임야, 대지, 농경지, 기타 등 크게 4가지로 분류하였으며 Fig.
토양의 전반적인 성질은 투수성이 높고 배수가 잘되는 Type A, B의 토양형이 약 93%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 토지이용도는 임야, 대지, 농경지, 기타 등 크게 4가지로 분류하였으며 Fig.3에서 알 수 있듯이 유역의 중, 하류부 대부분이 도시 및 주거지로 구성되었고 판암교 상류지역은 임지 및 농지로 구성되었으며 철갑교 지역은 완벽한 도심지역임을 알 수 있다.
판암교 지점 및 철갑교 지점에서 동일한 패턴으로 나타나는 수질 항목으로는 BOD, COD, SS, T-N, T-P, NO2N 등 6개의 항목이며, 이들 6개의 수질항목중에서 BOD, COD, SS는 유출량의 증감 곡선과 동일한 패턴으로 유출 시작후 증가되었다가 다시 감소되는 경향을 보였으며, T-N 및 T-P 항목은 유출초기에 높은 농도를 나타냈으나 강우가 지속되어 유출량이 증가함에 따라서 농도가 감소하는 추세로 나타났다. 반면, NO2N은 뚜렷한 패턴을 나타내지 않았지만 전체적으로 유출이 시작됨에 따라서 다소 감소하는 경향을 나타냈다.
Becher, K.D., Schnoebelen, D.J., and Akers, K.K.B. 2000. Nutrients discharged to the Mississippi River from Eastern lowa watershed, 1966-1977, J. of The American Water Resources Associa., 36(1): 161-173.
Charbeneau, R.J., and Barrett, M.E. 1998. Evaluation of methods for estimating stormwater pollutant loads, J. of Water Environmental Research 70(7): 1295-1302.
Irish, Jr. L.B., Barrett, M.E., Malina, Jr. J.F., and Charbeneau, R.J.(1998) Use of Regression models for analyzing highway storm-water loads. Journal of Environ. Engg., Vol. 124, No, 10 : 987-993.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.