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HSPF 모델을 이용한 낙동강유역의 유역단위별 비점오염부하량 산정
A Study of Nonpoint Source Pollutants Loads in Each Watershed of Nakdong River Basin with HSPF 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.26 no.1, 2017년, pp.68 - 77  

권광우 (신라대학교 에너지환경공학과) ,  최경식 (신라대학교 에너지환경공학과)

초록
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낙동강 전 권역을 209개 유역으로 나누고 각 유역에서 배출되는 비점오염부하 기여율을 산정하기 위해 HSPF모델을 2012년 2013년을 기준으로 보정 및 검증을 실시하였다. 유량의 경우 보정한 결과 R2가 0.71~0.93, 검증은 0.71~0.79로 비교적 양호한 값으로 산정되었다. 수질의 경우는 % difference로 검 보정을 실시하였는데 보정의 경우 DO는 0.4~9.7 %, BOD는 0.5~30.2 % difference, TN은 낙본 C 및 황강 B를 제외 하고는 1.9~28.6 % difference로 나타났고 검증은 DO 0.2~13.7%, BOD는 1.3~23%, TN은 황강 B를 제외한 0.5~24.3%로 비교적 잘 모의 되었다. 그러나 TP는 농도가 다른 항목에 비해 미량이기 때문에 차이의 범위가 크게 나타났는데 보정의 경우 0.8~55.3 % difference이고 검증에서도 같은 결과를 얻었다. 209개 유역별 BOD 연간 누적부하량을 산정한 결과 RCH 123(경상남도 의령군), RCH 121(경상남도 진주시), RCH 92(대구광역시 달성군) 가 높은 것으로 나타났다. 그러나 영양염류에 대한 유역별 연간 누적부하량의 결과들은 BOD 연간 누적부하량 순위와 일치하지 않는 것으로 나타났다. 본류에 위치한 산림, 습지, 농지 등이 많은 유역들이 상대적으로 산림지역이나 습지가 많은 댐 상류지역의 유역들 보다 BOD 비점오염 부하량이 높은 것으로 나타났다. 토지형질을 비롯한 유역 특성들을 나타나는 다른 인자들이 비점오염 부하량과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to estimate the non-point pollution loads from each watersheds among 209 watersheds, the calibration and validation of HSPF model were carried out based on 2012 in 2013 years. In the case of flow rate, R2 of calibration and validation were 0.71~0.93 and 0.71~0.79, which were relatively good...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 낙동강 권역의 비점오염 부하량 산정을 위해서 도시지역과 비도시지역에 적합하고 유역오염원관리기법 평가에 탁월한 HSPF모델을 선정하여 구동하였다. 낙동강 전 권역을 209개 유역으로 나누고 HSPF 모델을 이용하여 유역단위에서 배출되는 비점오염부하 기여율을 산정하여 유역단위별 비점오염관리를 위한 자료로 활용하고자 연구하였다.
  • 또한 강우 종료 후에는 댐 유입수의 오염물질 농도는 낮지만 이전 강우 시 유입된 오염물질이 밀도류에 의해 댐에서 탁수로 방류될 수도 있어 하류하천에서 모의는 매우 큰 편차를 보이게 된다. 따라서 본 연구에서는 댐 방류 지점들을 본류 및 지류의 최상류점으로 지정하여 실제 방류량 및 방류수질을 입력함으로써 낙동강 본류에서의 모의 정확도를 최대로 향상시키기 위해 낙동강 전 구역을 7개 권역으로 구분하여 구축하였다. 7개 권역을 기준으로 한 낙동강 전 구역에 대한 표준유역도 226개를 HSPF 모델의 유역 최대값인 209개로 재설정하여 모형을 구축하였다.
  • 낙동강유역은 급속한 도시화 및 공업화로 토지이용의 고밀도가 이루어지고 있어 비점오염원 유출량의 비율이 증가하고 있는 실정이며 비점오염 발생량의 공간적 시간적 분포를 파악하는 것과 정성 및 정량적 오염발생량을 규명하는 것이 매우 중요하다(kwon 2011). 본 연구에서는 낙동강 권역의 비점오염 부하량 산정을 위해서 도시지역과 비도시지역에 적합하고 유역오염원관리기법 평가에 탁월한 HSPF모델을 선정하여 구동하였다. 낙동강 전 권역을 209개 유역으로 나누고 HSPF 모델을 이용하여 유역단위에서 배출되는 비점오염부하 기여율을 산정하여 유역단위별 비점오염관리를 위한 자료로 활용하고자 연구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 HSPF 모델을 통해 유역별 비점오염부하를 산정한 결과, 알 수 있는 것은 무엇이었는가? 이는 단지 토지형질에만 영향을 받는다고 해석하기 보다는 유역의 특성을 반영하는 다른 인자들이 영향을 미치는 것으로 판단된다. 유역의 경사장, 토양성상, 지리적 위치 등 유역 특징을 나타나는 다른 인자들이 비점오염 부하량과 밀접한 관계가 있다는 것을 확인한 연구 결과라 하겠다.
LID 공법의 장점은? 2004년 비점오염관리종합대책 수립 초기에는 Best Management Practices (BMP)를 이용한 개선 방안들이 제시 되었으나 최근에는 빗물유출수의 표면유출을 저감하고 지하수 충전율을 높여 물 순환 개선과 오염저감이 동시에 가능한 Low Impact Development (LID)기법들을 연구개발하고 있다. LID 공법은 토지이용을 통해 빗물유출을 저감시키고 비점오염물질 또한 저감시키므로 물 순환과 비점오염원 관리를 동시에 이룰 수 있다는 장점으로 적극적인 연구가 시작되었다(MOE 2009). 비점오염물질 저감을 위한 공법들이 개발되고 있는데 이러한 공법들을 위한 위치 선정이나 규모 등을 결정하는데 있어 비점오염모델을 이용하는 연구도 연계되어 진행되고 있다(Kang & Lee 2016).
비점오염원의 유출을 파악하기 힘든 이유는? 비점오염원의 유출은 점오염원과 달리 강우와 밀접히 관계되어 비점오염원의 약 80%가 우기인 5~9월 사이에 유출되며 나머지시기에 약 20%가 유출되며 기후, 지형, 토양 및 토지이용 등 지역적 특성과 유역의 형상에 따라 변화되므로 파악하기가 매우 힘들다(Lee et al. 2013).
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참고문헌 (12)

  1. Donigian AS. 2000. HSPF Training Workshop Handbook and CD. Lecture #19. Calibration and Verification Issues. Slide #L19-22. 

  2. EPA Headquarters, Washington Information Center. 10-14 January 2000. Presented and preparedf or U.S.EPA. Officeof Water. Office of Science and Technology, Washington, D.C. 

  3. Hwagn BH, Kim DI, Yoon YS, Han KY. 2010. Non-point Source Quantification Analysis Using SWAT in Nakdong River Watershed. Korea Water Resources Association. 43(4): 367-381. [Korean Literature] 

  4. Joo JH, Jung YS, Yang JE, Ok YS, Oh SG, Yoo KY, Yang SC. 2007. Assessment of Pollutant Loads from Alpine Agricultural Practices in Nakdong River Basin. Korean Journal of Environmental Agriculture. 26(3): 233-234. [Korean Literature] 

  5. Kang TU, Lee SJ. 2016. A Simulation Method for Reduction Facilities of Natural Type for Non-Point Pollution by SWMM. Journal of Korean Soc. Hazard Mitig. 16(2): 123-131. [Korean Literature] 

  6. Kwon HG. 2011. Quantitative Assessment of Nonpoint Souirce Load by Applying Watershed Model and Level-2 and Land Cover Map. Ph. D deissertation University of Yyungpook National. 

  7. Lee JW, Kwon HG, Yi YJ, Cheon SU. 2013. The Calculation of NPS Load per Unit Area in Orchard to the Nakdong River Basin. Journal of Environmental Impact Assessment. 22(6): 6557-568. [Korean Literature] 

  8. Lee JW, Kwon HG, Yi YJ, Yoon JS, Han KY, Cheon SU. 2012. Quantitative Estimation of Nonpoint Source Load by BASINS/HSPF. Journal of the Environmental Sciences. 21(8): 965-975. [Korean Literature] 

  9. Ministry of Environment. 2004. Evaluation of the Facilities Designed to Reduce Non Point Source Pollution. 

  10. Ministry of Environment. 2009. Application of LID technologies to natural nonpoint source control. 

  11. Ministry of Environment. 2010. A study of watershed model management for TMDL. 

  12. Yu JJ, Lee CG, Kim MS, Yun YS, Kwon HG, Song JK, Lee SY, Shin CK. 2006. Statiatical Analysis of Longterm Water Quality Trend in Nakdong River Basin(1989-2005). Nakdong River Environment Research Centers. pp5-6. [Korean Literature] 

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