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[국내논문] 유역환경변화를 고려한 수질-수문-수생태 연계기술 개발 원문보기

물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future, v.53 no.9, 2020년, pp.6 - 16  

김성준 (건국대학교 사회환경공학부) ,  우소영 (건국대학교 대학원 사회환경플랜트공학과) ,  이지완 (건국대학교 대학원 사회환경플랜트공학과) ,  김용원 (건국대학교 대학원 사회환경플랜트공학과) ,  이한필 ((주)이티워터) ,  홍은미 (강원대학교 에코환경과학전공) ,  송인홍 (서울대학교 조경.지역시스템공학부)

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문제 정의

  • 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역을 대상으로 수문-수질-수생태계연계기술을 개발하기 위해 각 유역의 물리적 특성을 고려할 수 있는 준 분포형 모델을 대상으로 수문모델의 특성을 비교 분석하였다. 국내외에서 많이 사용되고 있는 준분포형 모델로는 HSPF (Hydrologic Simulation Program- Fortran), SWAT (Soil and Water Assessment Tool), PRMS (Precipitation and Runoff Modeling System), SLURP (Semi-distributed Land Usebased Runoff Process) 등이 있으며, 이들 중 수문 .
  • 수문순환 모의는 각 소유역의 토지로부터 주요 하천으로 유입되는 물과 유사, 영양물질 및 살충제의 부하량의 산정을 포함한다. 본 연구에서는 우리나라 유역환경변화를 충분히 반영할 수 있는 향후 모델의 활용성(하천시설물 고려, 질소계 대기침하 및 기저유출 반영), 확장성(소스코드 개선), 지속성(진화 가능성)을 감안하여 SWAT 모델을 우선적으로 검토하고 있다.
  • 이 모델은 성층화 모의가 가능하여, 수평 변이가 작은 좁고 긴 하천 형태에서 유용하게 사용되며 장기간 수질모의에 적합하다. 본 연구에서는 전국을 대상으로 한 모델 구축을 목표로 하고있고, 우리나라 하천과 호수의 형태가 좁고 긴 수지상인 점(그림 2), SWAT의 출력자료와 CE-QUAL-W2의 입력자료가 충분히 연계될 수 있는 점을 반영하여 2차원 모델인 CE-QUAL-W2 모델을 우선 검토하고 있다.
  • 수생태 각 분야에서 사용되고 있는 주요 모델들의 특성을 비교 . 분석하여 우리나라에 적합한 모델들을 대상으로 한 연계모델링의 과정을 소개하고자 한다.

가설 설정

  • PHABSIMe 1 차원 물리적 서식처 모의 모델로, 수중생물 특히 수체 내 먹이사슬의 최상위 단계인 어류가 수리학적 환경의 변동에 따라 즉각적으로 반응을 보인다는 점을 기본 가정으로 한다. PHABSIMe 유량, 유속, 수심 등의 변화에 따른 하도구간 내 대상 어종의 성장단계별 서식처 변화를 예측하여 대상어종에 대한 가중가용면적 (Weighted Usable Area, WUA)과 유량의 관계를 통해 필요한 최적 유량을 산정한다.
  • 비점 오염원의 영향을 함께 고려할 수 있도록 개발된 준분포형 모델로, 투수지역의 수문 및 수질을 모의하는 PERLND, 불투수지역의 수문 및 수질을 모의하는 IMPLND, 수체 내의 수리 및 수질을 모의하는 RCHRES 모듈로 구성되어 있다. 수체 내 수리 모의는 흐름을 한 방향으로 보고 한 부분의 유입과 여러 방향의 유출 부분으로 구성되어 있으며, 수체의 깊이에 대한 수표면적과 저류되는 수량의 관계는 변하지 않는다고 가정한다(Lee et al., 2010).
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참고문헌 (13)

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  2. Becker, A., and Seban, P. (1990). Hydrological models for water resources system and operation. In: Operational Hydrology, WMO Report No, 34, pp. 80. 

  3. Beven, K., and Binley, A. (1992). The future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes, 6(3), pp. 279-298. 

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  13. Steffler, P., and Blackburn, J. (2002). River2D: Two-dimensional Depth Averaged Model of River Hydrodynamics and Fish Habitat-Introduction to Depth Averaged Modeling and User's Manual. University of Alberta, Edmonton. pp. 120. 

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