The Doam Lake watershed is one of the non-point source management areas announced by the Ministry of Environment, and is a constant problem for the stream ecosystem dut to Storm water. In this study, a total of 48(rainfall) and 47(non-rainfall) sites were investigated for the entire watershed (Samya...
The Doam Lake watershed is one of the non-point source management areas announced by the Ministry of Environment, and is a constant problem for the stream ecosystem dut to Storm water. In this study, a total of 48(rainfall) and 47(non-rainfall) sites were investigated for the entire watershed (Samyangcheon, Chahangcheon, Hoenggyecheon, Yongpyeongcheon, Songcheon, Lake Doam) on August 15, 2019 and on October 18, 2019 to estimate the source of turbid water in the Doam Lake watershed. Subsequently, water quality analysis was performed on Suspended Soild (SS), Turbidity, Total Phosphorus (TP), Total Nitrogen (TN), and Biochemical Oxygen Demands (BOD) and correlation among water quality parameters was analyzed based on the analyzed samples. As a result, most of the turbid water generated during rainfall was in highland fields. During rainfall, Hoengyecheon had the highest average SS concentration among all streams, and during non-rainfall, the average SS concentration was highest in Yongpyeongcheon, so the two stream were selected as vulnerable areas. However, since Yongpyeongcheon may be a temporary phenomenon due to river construction, additional continuous monitoring is required. Therefore, in the Doam Lake watershed, intensive management is required for vulnerable areas.
The Doam Lake watershed is one of the non-point source management areas announced by the Ministry of Environment, and is a constant problem for the stream ecosystem dut to Storm water. In this study, a total of 48(rainfall) and 47(non-rainfall) sites were investigated for the entire watershed (Samyangcheon, Chahangcheon, Hoenggyecheon, Yongpyeongcheon, Songcheon, Lake Doam) on August 15, 2019 and on October 18, 2019 to estimate the source of turbid water in the Doam Lake watershed. Subsequently, water quality analysis was performed on Suspended Soild (SS), Turbidity, Total Phosphorus (TP), Total Nitrogen (TN), and Biochemical Oxygen Demands (BOD) and correlation among water quality parameters was analyzed based on the analyzed samples. As a result, most of the turbid water generated during rainfall was in highland fields. During rainfall, Hoengyecheon had the highest average SS concentration among all streams, and during non-rainfall, the average SS concentration was highest in Yongpyeongcheon, so the two stream were selected as vulnerable areas. However, since Yongpyeongcheon may be a temporary phenomenon due to river construction, additional continuous monitoring is required. Therefore, in the Doam Lake watershed, intensive management is required for vulnerable areas.
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문제 정의
본 연구는 비점오염원 관리지역 중 하나인 도암호 유역에서 탁수 발생원인 분석을 위해 삼양천, 차항천, 횡계천, 용평천, 송천 총 5개의 소하천에서 강우 시 48지점 비강우 시 47지점에 대해 모니터링을 실시하였다. 이후 SS, 탁도, TP, TN, BOD 다섯 개의 항목에 대한 수질분석을 하였으며, 이후 강우와 비강우 시 지점별 농도 비교와 수질항목간 상관성 분석을 통해 하천에 유입된 토양입자가 기타 수질항목의 농도에 영향을 주는지 알아보았다.
제안 방법
탁도는 NTU(Nephelometric Turbidity Unit) 탁도계 (Hach 2100P)를 이용하여 측정하였다. BOD는 20℃에서 산소의 농도 측정하여 5일 후의 산소 농도의 차이를 이용하여 측정하였다.
4). 또한 하류 C3 지점에서 고랭지 밭의 배수로에서 배출되는 고농도 탁수가 하천으로 직접적으로 유입되었으며, 유역 전체 지점 중 가장 높은 SS와 TP, TN 농도를 보였기에 횡계천 (C)을 취약지점으로 선정하였다.
본 연구는 대표적 고랭지 농업지역인 도암호 유역에서 탁수 발생원인 분석을 위해 강우와 비강우 시 소하천별 현장 모니터링을 수행하였으며 흙탕물 분석을 위한 지표로 탁도, SS (Suspended Solids), TP (Total Phosphorus), BOD (Biochemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen) 등 총 5가지 수질 항목 분석을 통해 도암호 유역의 탁수 발생 원인을 분석하였다.
본 연구에서 강우 모니터링은 태풍 크로사 발생일인 2019년 8월 15일 12-17시 최대 강우강도 발생 시간에 실시하였으며, 비강우 모니터링은 2019년 10월 18일 12-19시까지 진행하였다. 모니터링은 도암호 유역 5개 하천에서 강우 시 48지점, 비강우 시 47지점을 대상으로 수행하였으며, 유역 하류에서 상류방향으로 각 하천 지점의 교각 위에서 채수를 실시하였다.
본 연구는 비점오염원 관리지역 중 하나인 도암호 유역에서 탁수 발생원인 분석을 위해 삼양천, 차항천, 횡계천, 용평천, 송천 총 5개의 소하천에서 강우 시 48지점 비강우 시 47지점에 대해 모니터링을 실시하였다. 이후 SS, 탁도, TP, TN, BOD 다섯 개의 항목에 대한 수질분석을 하였으며, 이후 강우와 비강우 시 지점별 농도 비교와 수질항목간 상관성 분석을 통해 하천에 유입된 토양입자가 기타 수질항목의 농도에 영향을 주는지 알아보았다.
대상 데이터
하지만 뚜렷한 원인은 찾지 못하였다. 다음과 같은 분석결과로 본 연구에서는 비강우시 높은 SS의 농도를 나타냈던 용평천 (D)과 높은 영양염류의 농도를 나타냈던 횡계천 (C)를 비강우시 취약지역으로 선정하였다. 하지만 용평천의 경우에는 일시적으로 하천공사로 인해 탁수 유출이 생긴 것으로 판단되나, 하천공사가 끝난 뒤에 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서 강우 모니터링은 태풍 크로사 발생일인 2019년 8월 15일 12-17시 최대 강우강도 발생 시간에 실시하였으며, 비강우 모니터링은 2019년 10월 18일 12-19시까지 진행하였다. 모니터링은 도암호 유역 5개 하천에서 강우 시 48지점, 비강우 시 47지점을 대상으로 수행하였으며, 유역 하류에서 상류방향으로 각 하천 지점의 교각 위에서 채수를 실시하였다. 하천 모니터링 지점은 Fig.
SS는 시료를 GF/C Filter에 여과 후 105℃에서 건조하여 필터의 여과 전과 후의 무게 차이를 측정하였다. 탁도는 NTU(Nephelometric Turbidity Unit) 탁도계 (Hach 2100P)를 이용하여 측정하였다. BOD는 20℃에서 산소의 농도 측정하여 5일 후의 산소 농도의 차이를 이용하여 측정하였다.
데이터처리
수질 분석 자료의 통계학적 분석은 SPSS Ver. 24를 이용하였다. 하천에 유입된 토양입자가 기타 수질항목의 농도에 영향을 주는지 파악하기 위해 강우시 탁수시료 48개와 비강우시 47개의 시료에 대해 Pearson 상관관계 분석을 실시하여 r(correlation coefficient)와 p-value를 산정하였다.
24를 이용하였다. 하천에 유입된 토양입자가 기타 수질항목의 농도에 영향을 주는지 파악하기 위해 강우시 탁수시료 48개와 비강우시 47개의 시료에 대해 Pearson 상관관계 분석을 실시하여 r(correlation coefficient)와 p-value를 산정하였다.
이론/모형
TP은 자외선/가시선분광법을 이용하여 측정하였다. TN은 자외선/가시선분광법-산화법을 이용하여 측정하였다.
본 조사에서 채수한 시료는 무균 폴리에틸렌 용기에 채수하여 수질오염 공정시험기준 (2018)에 준하여 분석을 실시하였다. TP은 자외선/가시선분광법을 이용하여 측정하였다. TN은 자외선/가시선분광법-산화법을 이용하여 측정하였다.
본 조사에서 채수한 시료는 무균 폴리에틸렌 용기에 채수하여 수질오염 공정시험기준 (2018)에 준하여 분석을 실시하였다. TP은 자외선/가시선분광법을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
1 mg/L로 평시 하천에서 발생된 TP의 농도에 비해 높게 나타났다. 2019년 6월부터 2020년 5월까지 횡계천 비강우 수질조사 시에도 원인을 알 수 없는 탁수가 흘렀으며 TP와 SS도 높게 검출되었다. 하지만 뚜렷한 원인은 찾지 못하였다.
5 mg/L 이상으로 나타났으며, 강우시와 비강우시 BOD의 평균 농도와 최대 농도는 전체 하천 중 용평천에서 가장 크게 나타났다. BOD와 SS간 상관관계는 강우시 0.604, 비강우시 0.647로 모두 양의 상관관계를 보였다. 강우시 두 수질항목은 비료나 퇴비 등의 다량의 유기물이 흡착된 토사 유출로 하천 내 유기물 증가와 더불어 BOD의 농도도 증가하여 두 항목간에 상관관계를 보인 것으로 판단된다.
TP와 SS의 상관성 분석결과 강우시 상관계수는 0.434로 p<0.01 수준에서 양의 상관관계를 보였으며 (Table 2), 토사에 흡착된 인이 수계로 유입되어 양의 상관관계를 보인 것으로 판단된다.
강우시 수질항목 농도는 비강우시보다 지역별 편차가 크게 나타났다. 수질항목간 상관관계 분석결과 강우시 SS와 탁도 TP, TN, BOD 항목에서, 비강우시에는 SS와 탁도, BOD간 p<0.
4 보다 지점별 편차가 컸다. 강우시 탁도는 용평천에서 평균 991 NTU로 가장 높았으며, 최대 값은 SS의 농도가 높았던 횡계천과는 달리 삼양천 A5 지점에서 3060 NTU로 가장 높았다. 현장 모니터링시 관찰결과 이 지점에서도 횡계천의 높은 탁수가 유입된 곳과 마찬가지로 밭에서 강우유출수가 직접적으로 하천으로 유입되고 있었다.
강우와 비강우시 토사에 의해 높아진 SS와 탁도의 증가로 두 항목의 상관성 분석결과 0.994, 0.626으로 p<0.01 수준에서 양의 상관관계를 나타냈다.
1과 같이 A (삼양천 지점, n=9), B (차항천 지점, n=11), C (횡계천 지점, 강우 n=14, 비강우 n=13), D (용평천 지점, n=7), E (송천․ 도암호 지점, n=7)로 구분하였다. 기상관측자료는 도암호 유역 내에 위치한 대관령 측후소에서 관측된 자료를 바탕으로 일 강수량, 강우 강도, 선행무강우일수를 분석하였으며, 강우 모니터링 시 총 강우량은 90.3 mm, 최대강우강도 16.1 mm/hr, 평균강우강도 2.4 mm/hr, 선행무강우일수는 7.1일 로 나타났다. 비강우 조사 시 선행무강우일수는 3.
2-3과 같다. 도암호 유역 전체 소하천의 강우시 SS 평균 농도는 732.8 (25.3-2722.0) mg/L로 비강우시 16.1 (0.3-420.0) mg/L 보다 약 46배 높았으며, 표준편차도 강우시 643.1로 비강우시 61.6에 비해 지점별 편차가 컸다. 그중에서도 횡계천 (C)은 강우시 SS의 평균농도와 최대농도가 가장 높았으며, 전체 하천 중 SS 500 mg/L 이상인 지점이 가장 많이 분포하였다.
강우시 두 수질항목은 비료나 퇴비 등의 다량의 유기물이 흡착된 토사 유출로 하천 내 유기물 증가와 더불어 BOD의 농도도 증가하여 두 항목간에 상관관계를 보인 것으로 판단된다. 또한 비강우시에도 양의 상관관계를 보였으나 토사 유출이 적었으며, 두 항목간 증감의 뚜렷한 패턴을 볼 수 없었다. 낮은 SS와 BOD의 농도로는 두 항목간 유의미한 결과 값이라고 판단할 수 없었다.
하지만 강우와 비강우시 모두 TN이 높게 검출된 것으로 보아, 강우시 두 항목간의 나타난 유의성은 유의미한 결과 값이라고 판단하기 어려웠다. 본 연구대상지의 본래 기저유출에 포함된 TN의 농도가 높아 강우와 비강우시 모두 높게 나타났을 것이라고 판단된다.
강우시 BOD 10 mg/L 이상을 나타낸 곳은 삼양천 상류 (A5-6), 횡계천 중류 C6, 용평천 상류 (D4-7) 총 7지점이었다. 비강우 시 BOD의 경우 하천공사가 진행되고 있던 용평천 (D) 하류의 D1-3 지점에서 BOD 1.5 mg/L 이상으로 나타났으며, 강우시와 비강우시 BOD의 평균 농도와 최대 농도는 전체 하천 중 용평천에서 가장 크게 나타났다. BOD와 SS간 상관관계는 강우시 0.
1일 로 나타났다. 비강우 조사 시 선행무강우일수는 3.0일 이었으며, 10월 3일 107.1 mm의 강우사상 이후 일 강우 10 mm 이상의 강우는 관측되지 않았다.
5 mg/L 초과)을 보였으며 최대값은 용평천에서 나타났다. 비강우시에는 평균 0.051 mg/L, 표준 편차 0.105로 강우시에 비해 평균 약 8.4배, 편차 약 3배 낮았으며, 수질등급은 약간좋음 수준 (0.1 mg/L 이하)으로 비교적 양호한 수질이었다. 횡계천 (C) 중류 C6, C7와 용평천 (D) 하류 D1 지점을 제외한 전체지점에서 모두 0.
수질항목간 상관관계 분석결과 강우시 SS와 탁도 TP, TN, BOD 항목에서, 비강우시에는 SS와 탁도, BOD간 p<0.01 수준에서 유의성을 보였다.
4로 나타났다. 평균 농도는 강우시와 비강우시에 유사하였으나, 표준 편차와 최대 농도는 강우시와 비교하여 비강우시에 약 1.2배 높았다. 특히 강우와 비강우시 횡계천의 C6 지점에서는 15.
후속연구
도암호 유역에서는 취약지역을 대상으로 경사도, 토양상태, 토지이용, 밭 작물, 지역적 특성 등을 고려한 효율적인 최적관리기법의 적용이 필요하다고 판단되며, 본 연구의 결과는 비점오염원 저감방안 및 대책 수립과 주변 비점오염원 저감시설의 효율성과 문제점, 비점오염원 집중 관리지역 선정에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
하지만 설치된 저감시설에 비해 효과는 미미하다. 따라서 우선적으로 탁수 발생원에서 경사도, 토양 상태, 토지이용, 밭의 경우 파종된 작물의 종류에 따른 최적관리기법의 적용이 필요하다. 또한 밭에서 발생되는 오염부하를 줄일 수 있는 볏짚거적과 토양개량제 (Shin et al.
따라서 우선적으로 탁수 발생원에서 경사도, 토양 상태, 토지이용, 밭의 경우 파종된 작물의 종류에 따른 최적관리기법의 적용이 필요하다. 또한 밭에서 발생되는 오염부하를 줄일 수 있는 볏짚거적과 토양개량제 (Shin et al., 2013) 등의 비구조적 저감기법적용이 동반되어야 할 것으로 예상된다.
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