하수관거에 지하수가 침투하고 우수가 유입(I/I)되게 되면 하수의 양이 크게 늘어나 하수처리장의 부하가 가중되고, 하수의 처리효율도 크게 감소되기 때문에, 하수 중의 I/I를 알아내는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 산소 및 수소 동위원소를 이용한 I/I 측정가능성 검토를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 전주시 덕진공원 유역 내 관정 지하수 및 수로수, 상수도 등에 대하여 동위윈소적 조사를 수행하였다. 본 연구를 통하여 전주지역의 상수도는 전주에서 내륙으로 약 40 km 떨어진 고지대에 위치한 용담댐을 수원으로 하기 때문에 지역 강우와는 뚜렷이 다른 동위원소적 특성을 보이고, 시간에 따른 조성의 변화도 거의 없음을 알게 되었다. 하수는 기본적으로 상수도에서 발생하므로, 상수도와 지역강우를 양극단으로 하여 하수로 내 지역강우의 함량을 계산할 수 있다. 이러한 방법으로 덕진공원 유역 내하수로 1개 지점에서 지역강우의 함량을 계산한 결과, 강우가 시기에 따라 하수의 50%에서 90%를 차지하는 것으로 확인되었다. 이러한 계산결과는 오염농도가 높지 않은 하수의 수질을 통하여도 잘 뒷받침된다. 같은 방법으로 계산된 지하수내 상수도의 함량도 약 46%나 되었으며, 이는 상수도의 누수가 중요한 지하수원이 되고 있음을 지시하는 것이다. 이러한 동위원소 조성을 갖는 지하수는 하수로에 유입되어도 하수의 동위원소에는 크게 영향을 주지 않기 때문에 실제로 하수로에 유입되는 우수와 지하수의 량은 계산 결과보다 훨씬 클 것으로 예상된다.
하수관거에 지하수가 침투하고 우수가 유입(I/I)되게 되면 하수의 양이 크게 늘어나 하수처리장의 부하가 가중되고, 하수의 처리효율도 크게 감소되기 때문에, 하수 중의 I/I를 알아내는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 산소 및 수소 동위원소를 이용한 I/I 측정가능성 검토를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 전주시 덕진공원 유역 내 관정 지하수 및 수로수, 상수도 등에 대하여 동위윈소적 조사를 수행하였다. 본 연구를 통하여 전주지역의 상수도는 전주에서 내륙으로 약 40 km 떨어진 고지대에 위치한 용담댐을 수원으로 하기 때문에 지역 강우와는 뚜렷이 다른 동위원소적 특성을 보이고, 시간에 따른 조성의 변화도 거의 없음을 알게 되었다. 하수는 기본적으로 상수도에서 발생하므로, 상수도와 지역강우를 양극단으로 하여 하수로 내 지역강우의 함량을 계산할 수 있다. 이러한 방법으로 덕진공원 유역 내하수로 1개 지점에서 지역강우의 함량을 계산한 결과, 강우가 시기에 따라 하수의 50%에서 90%를 차지하는 것으로 확인되었다. 이러한 계산결과는 오염농도가 높지 않은 하수의 수질을 통하여도 잘 뒷받침된다. 같은 방법으로 계산된 지하수내 상수도의 함량도 약 46%나 되었으며, 이는 상수도의 누수가 중요한 지하수원이 되고 있음을 지시하는 것이다. 이러한 동위원소 조성을 갖는 지하수는 하수로에 유입되어도 하수의 동위원소에는 크게 영향을 주지 않기 때문에 실제로 하수로에 유입되는 우수와 지하수의 량은 계산 결과보다 훨씬 클 것으로 예상된다.
It is well known that the inflow of rainwater and the infiltration of groundwater to sewerage (I/I) increase the sewage and burden sewage treatment plants and lower their treatment efficiency. Therefore, it is important to estimate the amount of I/I. In this study, well groundwaters, public water su...
It is well known that the inflow of rainwater and the infiltration of groundwater to sewerage (I/I) increase the sewage and burden sewage treatment plants and lower their treatment efficiency. Therefore, it is important to estimate the amount of I/I. In this study, well groundwaters, public water supplies (PWSs), and sewage and rainwater channels were investigated to check whether oxygen and deuterium isotopes could be used as a tool for I/I estimation. This study shows that the isotopic composition of PWS in Jeonju area is very consistent over time and distinctly lighter than the circulating local rainwater (CLR) because it is supplied from Yongdam Dam, which is located about 40 km inland to the east in the mountainous area. Considering the fact that sewage mostly originates from the PWS, we could calculate the amounts of CLR in the sewerage from a monitoring station using unaffected rainwater and tap water as mixing end members. The calculation revealed that the CLR fraction ranged from 50% to 90% depending on observation time. This is well supported by the dilute natures of the sewages at the station. The fraction of PWS in investigated well waters were about 46%, indicating that leaking of PWS is very serious and is an important groundwater source in the study area. Since the infiltration of such groundwater may not alter the isotopic composition of sewage significantly, the actual I/I would be much greater than the calculated ones.
It is well known that the inflow of rainwater and the infiltration of groundwater to sewerage (I/I) increase the sewage and burden sewage treatment plants and lower their treatment efficiency. Therefore, it is important to estimate the amount of I/I. In this study, well groundwaters, public water supplies (PWSs), and sewage and rainwater channels were investigated to check whether oxygen and deuterium isotopes could be used as a tool for I/I estimation. This study shows that the isotopic composition of PWS in Jeonju area is very consistent over time and distinctly lighter than the circulating local rainwater (CLR) because it is supplied from Yongdam Dam, which is located about 40 km inland to the east in the mountainous area. Considering the fact that sewage mostly originates from the PWS, we could calculate the amounts of CLR in the sewerage from a monitoring station using unaffected rainwater and tap water as mixing end members. The calculation revealed that the CLR fraction ranged from 50% to 90% depending on observation time. This is well supported by the dilute natures of the sewages at the station. The fraction of PWS in investigated well waters were about 46%, indicating that leaking of PWS is very serious and is an important groundwater source in the study area. Since the infiltration of such groundwater may not alter the isotopic composition of sewage significantly, the actual I/I would be much greater than the calculated ones.
본 연구는 덕진연못 상류 집수구역내 하수로를 흐르고 있는 하수 중의 지하수함양을 산정할 목적으로 수행되었다. 본 연구의 결과는 국내의 많은 도시는 연안쪽에 존재하고, 수원은 멀리 떨어진 내륙의 고지대에 있어 이들 연안도시의 하수와 지하수와의 동위원소 조성차이가 크기 때문에, 하수관거 내 강우 및 지하수함량 (infiltration and inflow; I/I) 산정에 동위원소적 기법이 유용하게 이용될 수 있음을 보여주는 좋은 사례라고 할 수 있다.
제안 방법
하수는 수돗물에서 기원하기 때문에 상수도의 동위원소 조성을 반영하여야 하나, 연구지역에서는 하수가 상수도보다 무거운 동위원소 조성을 보였으며, 이는 적지 않은 양의 지역순환수가 하수로에 유입되고 있음을 의미한다. 따라서, 본 연구에서는 WL의 동위원소 조성과 수돗물의 동위원소 조성을 이용하여 JK1과 JK5하수로에서 채수된 시료들 중에서 동위원소가 분석된 경우에 대하여 다음 식을 이용하여 지역순환수함량을 계산하였다.
대상 데이터
본 연구를 위한 수질조사는 유역내 지하수와 수로수, 수돗물에 대하여 2013년 11월부터 2014년 4월 까지 총 3회(2013년 11월 26일, 2014년 2월 27일, 2014년 4월 11일)에 걸쳐 수행되었다. 본 연구에서 수로수라 함은 지표수로 및 관거수로를 흐르는 우수와 하수를 모두 포함한다.
데이터처리
이 같은 특성은 전주지역 상수도가 내륙으로 멀리 떨어지고 고도가 높은 지역에 위치한 용담댐을 수원으로 하는 것에서 기인한 것으로 확인되었다. 상수도가 보급되는 지역에서 하수는 주로 수돗물에서 기인한다는 점과 이러한 상수도와 지역강우의 동위원소 조성차이를 응용하여, 덕진공원 유역내의 하수로를 흐르는 물에 포함된 지역순환수의 비율을 계산하였다. 1개 지점에서 계산한 결과, 시기별로 최소 50%에서 최대 90%에 이르는 하수유량이 지역강우순환수임을 잘 보여주고 있다.
이론/모형
pH는 현장에서 직접 측정하였으며, 물 시료는 4 L 멸균 채수병에 채수한 후 4°C를 유지한 상태로 실험실로 옮겨와 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인 (Total Phosphorous, TP) 등에 대하여 수질오염공정시험법(ME, 2015) 및 Standard Method를 따라 분석을 수행하였다. 알칼리도(alkalinity), 주요양이온(Ca, Mg, Na, K), 주요음이온(Cl, NO3-N, SO4) 분석용 시료는 모두 현장에서 0.
상수도가 보급되는 지역에서 하수는 주로 수돗물에서 기인한다는 점과 이러한 상수도와 지역강우의 동위원소 조성차이를 응용하여, 덕진공원 유역내의 하수로를 흐르는 물에 포함된 지역순환수의 비율을 계산하였다. 1개 지점에서 계산한 결과, 시기별로 최소 50%에서 최대 90%에 이르는 하수유량이 지역강우순환수임을 잘 보여주고 있다. 그러나, 본 연구에서 조사된 연구지역의 관정지하수 중 46%는 상수도 누수에 의해 공급되고 있음이 확인되었고, 이러한 지하수가 하수로에 침투되는 경우를 고려 한다면, 하수로의 실제 I/I는 강우를 극단으로 계산한 결과보다도 훨씬 클 것으로 예상된다.
1개 지점에서 계산한 결과, 시기별로 최소 50%에서 최대 90%에 이르는 하수유량이 지역강우순환수임을 잘 보여주고 있다. 그러나, 본 연구에서 조사된 연구지역의 관정지하수 중 46%는 상수도 누수에 의해 공급되고 있음이 확인되었고, 이러한 지하수가 하수로에 침투되는 경우를 고려 한다면, 하수로의 실제 I/I는 강우를 극단으로 계산한 결과보다도 훨씬 클 것으로 예상된다. 본 연구의 결과는 지하수와 우수의 하수로 유입으로 인하여 하수관리에 여러 부작용이 예상되는 바, 연구지역에서는 우수 및 오수관거 정비사업이 시급한 것으로 보인다.
본 연구결과는 동위원소 기법이 하수로내 지하수 및 우수유입량 산정에 응용될 수 있음을 잘 보여준다. 전주 덕진공원 유역의 조사를 통하여 전주지역 상수도의 산소 및 수소 동위원소조성은 지역의 강우나 지하수에 비하여 명백히 가벼운 특성을 보일 뿐아니라, 시기별로 매우 일정한 값을 보임을 알게 되었다. 이 같은 특성은 전주지역 상수도가 내륙으로 멀리 떨어지고 고도가 높은 지역에 위치한 용담댐을 수원으로 하는 것에서 기인한 것으로 확인되었다.
후속연구
그러나, 본 연구에서 조사된 연구지역의 관정지하수 중 46%는 상수도 누수에 의해 공급되고 있음이 확인되었고, 이러한 지하수가 하수로에 침투되는 경우를 고려 한다면, 하수로의 실제 I/I는 강우를 극단으로 계산한 결과보다도 훨씬 클 것으로 예상된다. 본 연구의 결과는 지하수와 우수의 하수로 유입으로 인하여 하수관리에 여러 부작용이 예상되는 바, 연구지역에서는 우수 및 오수관거 정비사업이 시급한 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
빗물의 산소수소 동위원소 조성은 어떠한 요인에 의해 변화되는가?
물속의 산소, 수소 안정동위원소는 자연수의 기원을 밝히는 매우 유용한 방법으로 알려져 있다(Clark and Fritz, 1997). 빗물의 산소수소 동위원소 조성(δ18O, δD)은 기온, 위도, 고도, 내륙의 위치 등 여러 요인에 의하여 변화되나 전체적으로는 대략 δD = 8δ18O +10의 관계를 보인다(Clark and Fritz, 1997). 아울러, 강우로 내린 물도 증발, 암석과의 반응, 화학반응 등의 과정을 거치면서 분화과정을 겪게 된다.
하수 중의 I/I를 알아내는 것이 중요한 이유는 무엇인가?
하수관거에 지하수가 침투하고 우수가 유입(I/I)되게 되면 하수의 양이 크게 늘어나 하수처리장의 부하가 가중되고, 하수의 처리효율도 크게 감소되기 때문에, 하수 중의 I/I를 알아내는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 산소 및 수소 동위원소를 이용한 I/I 측정가능성 검토를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 전주시 덕진공원 유역 내 관정 지하수 및 수로수, 상수도 등에 대하여 동위윈소적 조사를 수행하였다.
infiltration/inflow는 어떠한 것을 합하여 나타낸 것인가?
, 2002). 상하수도공학에서는 하수관거로 유입되는 유량을 지하 수에 의한 침입수(infiltration)과 강우에 의한 유입수 (inflow)로 구분하기도 한다(King, 1995). 이를 합하여‘infiltration/inflow (I/I)’로 표시한다.
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