[논문]도암호 유역에서 비점오염물질의 유출부하 특성

곽성진; 발데브; 김기영; 강필구; 허우명

doi:10.11614/ksl.2018.51.1.135

도암호 유역에서 비점오염물질의 유출부하 특성
Characteristics of Runoff Load from Nonpoint Source Pollutants in the Lake Doam Watershed 원문보기

생태와 환경 = Korean journal of ecology and environment, v.51 no.1, 2018년, pp.135 - 147

곽성진 (강원대학교 지구환경시스템공학과) , 발데브 (강원대학교 지구환경시스템공학과) , 김기영 (강원대학교 지구환경시스템공학과) , 강필구 (국립환경과학원) , 허우명 (강원대학교 지구환경시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to investigate the runoff characteristics of nonpoint source pollutants in the Lake Doam watershed, water quality and flow rate were monitored for 38-rainfall events from 2009 to 2016. The EMC values of SS, COD, TN and TP were in the range of 33~2,169, 3.5~56.9, 0.09~7.65 and $0.06{\sim}2.21mg\;L^{-1}$, respectively. As a result of analyzing the effect of rainfall factor on the nonpoint source pollutant load, EMCs of SS, COD and TP showed a statistically significant correlation with rainfall (RA) (p<0.01) and SS showed highly significant correlation with maximum rainfall intensity (MRI, R=0.48). The load ranges of SS, COD, TN and TP were 10.4~11,984.6, 1.1~724.4, 0.6~51.6 and $0.03{\sim}22.85ton\;event^{-1}$, respectively, showing large variation depending on the characteristics of rainfall events. The effect of rainfall on the load was analyzed. SS, COD and TP showed a positive correlation, but TN did not show any significant correlation. The annual load of SS was the highest with $88,645tons\;year^{-1}$ in 2011 when rainfall was the highest with 1,669 mm. The result of impact analysis of nonpoint source pollution reduction project and land-use change on runoff load showed that pollutant load significantly reduced from 2009 to 2014 but SS and TP loads were increased from 2014 to 2016 due to increase in construction area. Therefore, we suggested that nonpoint source pollution abatement plan should be continued to reduce the soil loss and pollutants during rainfall, and countermeasures to reduce nonpoint source pollution due to construction need to be established.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 연구는 도암호 유역내에서 수행하고 있는 비점오염저감사업의 효과를 분석하고 각종 개발사업 (면적)과의 상관성을 파악하기 위하여 2009년부터 2016까지 8년에 걸쳐 38회의 강우사상에 대하여 비점오염물질 유출특성을 조사·분석하였다. 또한 유역관리를 위한 기초자료를 제공하고자 연도별 부하량을 산정하였으며 이들 자료의 연도별 경향성과 비점오염저감사업 및 개발면적과의 관계를 분석하였다.

제안 방법

따라서 본 연구는 도암호 유역내에서 수행하고 있는 비점오염저감사업의 효과를 분석하고 각종 개발사업 (면적)과의 상관성을 파악하기 위하여 2009년부터 2016까지 8년에 걸쳐 38회의 강우사상에 대하여 비점오염물질 유출특성을 조사·분석하였다. 또한 유역관리를 위한 기초자료를 제공하고자 연도별 부하량을 산정하였으며 이들 자료의 연도별 경향성과 비점오염저감사업 및 개발면적과의 관계를 분석하였다.

대상 데이터

도암호 유역은 주 유입하천인 송천 (삼양천)을 중심으로 3개의 지류 소하천 (차항천, 대관령천, 용평천)으로 구성되어 있으며, 본 조사는 송천의 본류수계인 삼양천과 3개의 지류 소하천이 합류한 이후 도암호로 유입되기 직전의 지점을 선정하여 실시하였다(Fig. 1). 조사대상 유역의 면적은 123.
3%로 구성되어 있다(Table 1). 도암호 유역의 강수량은 대관령 기상대 자료를 그리고 개발면적(공사 등)과 비점오염저감사업의 내역은 각각 평창군과 강원도의 자료를 이용하였다(Table 2, Fig. 2). 조사기간 동안 도암호 유역의 평균 강수량은 1,253.
시료채수 및 유량조사는 2009년부터 2016년까지 8년 동안 38회의 강우사상을 대상으로 수행되었다. 각 강우사상별 시료는 강우초기에는 1~2시간 간격으로 첨두유량 이후에는 2~3시간 간격으로 강우량에 따라 5회에서 14회까지 채수하였다(Table 3).

데이터처리

오염부하량의 시간에 따른 경향을 분석하기 위해서 각 강우사상별로 강수량 대비 오염부하량을 계산하고, 2014년을 기준하여 두 시기로 분리한 후 Mann-Kendall’s test와 Sen’s slope의 방법으로 통계처리를 실시하였다. MannKendall’s Tau는 경향성의 유무를 파악하며, Sen’s slope는 기울기를 분석한다.

이론/모형

강우사상별 부하량은 오염물질의 농도와 유량을 NI(numeric integration)방법으로 계산하였다(식 2).
각 강우사상별 시료는 강우초기에는 1~2시간 간격으로 첨두유량 이후에는 2~3시간 간격으로 강우량에 따라 5회에서 14회까지 채수하였다(Table 3). 유량조사 시 수위는 각 조사지점에 설치한 수위계로부터 얻었으며, 유속은 전자식유속계(Flo-Mate 2000)를 이용하여 실측하였고, 유량은 평균단면 법을 이용하여 계산하였다. 수위별로 실측된 유량을 이용하여 수위-유량 관계식을 만들고, 수위계로 측정된 수위를 이용하여 유량을 산정하였다.
화학적산소요구량 (COD)은 과망간산칼륨법 (산성)으로 분석하였다. 총인 (TP)은 시료를 persulfate 분해 후에 ascorbic acid법으로 측정하였고, 총질소(TN)는 시료를 alkaline persulfate 분해 후 cadmium reduction법으로 분석하였다(APHA et al., 1995).

성능/효과

도암호 유역에서 비점오염물질의 유출특성을 파악하기 위하여 2009년부터 2016년까지 38회의 강우사상에 대하여 수질 및 유량을 모니터링 하였다. SS, COD, TN 및 TP의 EMCs는 각각 33~2,169, 3.5~56.9, 0.09~7.65 및 0.06~2.21 mg L^-1의 범위로 산정되어, 고랭지 농업지역인 만대천(소양호) 유역의 연구와 유사한 분포를 보였다. 비점오염유출에 강우인자가 미치는 영향을 분석한 결과EMCs(SS, COD 및 TP)는 강우량(RA)과 통계학적으로 유의한 상관관계를 보였으며 (p<0.
480) 가장 높은 상관성을 보였다. 강우사상별 SS, COD, TN 및 TP 부하량은 각각 10.4~11,984.6,1.1~724.4, 0.6~51.6 및 0.03~22.85 ton event^-1의 범위로 강우사상의 특성에 따라 큰 변이를 보였다. 강우량이 부하량에 미치는 영향의 분석에서 SS, COD 및 TP는 양의 상관관계로 나타났으며, TN은 뚜렷한 상관관계를 보이지 않았다.
비점오염물질의 유출량에 비점저감사업 및 토지이용 변화가 미치는 영향을 분석하였다. 도암호 유역에서 비점오염물질 유출량은 2014년까지 비점오염저감사업으로 인해 강우 시 오염부하량이 감소하고 있는 것으로 볼 수도 있었고, 2014년부터 2016년까지 분석결과에서 공사면적이 증가로 인하여 SS와 TP부하량이 증가한 것으로 판단되었다.
21 mg L^-1의 범위로 산정되어, 고랭지 농업지역인 만대천(소양호) 유역의 연구와 유사한 분포를 보였다. 비점오염유출에 강우인자가 미치는 영향을 분석한 결과EMCs(SS, COD 및 TP)는 강우량(RA)과 통계학적으로 유의한 상관관계를 보였으며 (p<0.01), SS의 EMC는 최대 강우강도(MRI, 0.480) 가장 높은 상관성을 보였다. 강우사상별 SS, COD, TN 및 TP 부하량은 각각 10.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	강우사상별 유량가중평균농도는 무엇인가?	강우사상별 유량가중평균농도(EMC, Event mean concentration)는 일반적으로 강우사상에서 농도를 나타내는 지표로 사용된다. 이는 강우유출수의 경우 강우강도와 지속시간에 따라 시간대별로 급격히 변화하기 때문이다(Charbeneauet al.
	강우 시 비점오염물질의 유출은 어떠한 특성을 보이는가?	, 2017). 강우 시 비점오염물질의 유출은 하천 내에서 최대유출량이 발생하기 전에 매우 높고 최대유출량 발생 이후에 점점 낮아지는 특성을 보이며(Choi et al., 1999), 기후, 지형 및 수문학적 조건에 따라 간헐적이고 분산된 형태로 수계에 유입되는 다양한 유출특성을 보인다(Bedient et al.
	Mann-Kendall Test는 어떠한 장점이 있는가?	Mann-Kendall Test는 비모수 통계방법(Non-parametric Statistical Method)의 하나로 장기적인 시계열 자료의 경향성을 분석하는 데 이용되며, 자료 값(data values) 자체보다는 샘플 자료(sample data)의 상대적인 크기를 비교한다(Gilbert, 1987). 이 분석은 표본자료의 특성에 민감하지 않고 결측치나 분석한계를 벗어나는 자료에 대해서도 적용이 가능하다는 장점이 있다(Jaagus, 2006). Sen’s Slope estimator는 Sen (1968)에의해서 제안된 방법으로, 특이 값에 영향을 받지 않으며 자료의 누락이나 오류가 있는 경우에도 분석이 가능하다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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