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HSPF와 다중 저류지 모형을 이용한 농업지역 순환관개에 의한 하천 수질 및 배출부하 영향 분석
Assessment of stream water quality and pollutant discharge loads affected by recycled irrigation in an agricultural watershed using HSPF and a multi-reservoir model 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.25 no.4, 2023년, pp.297 - 305  

이경석 (동국대학교 건설환경공학과) ,  이동훈 (동국대학교 건설환경공학과) ,  안영미 (한국환경공단 수생태복원부) ,  강주현 (동국대학교 건설환경공학과)

초록
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순환관개는 농업유역내 하천수를 상류의 농경지로 재투입시켜 관개용수로써 활용하고 기 사용된 용수는 직접유출 또는 기저유출의 형태로 하천으로 회귀되는 관개방식이다. 순환관개는 용수 및 양분 확보 측면에서 장점이 크지만 순환관개 후 발생하는 회귀수는 과투입된 양분을 함유하고 있어 하천 수질에 악영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 순환관개에 따른 하천 수질변화에 대한 정량적 분석은 효율적인 농업용수 공급과 수질관리대책 수립을 위해 반드시 필요하다. 유역내 수문 및 오염물질의 순환, 그리고 하천수질에 대한 정량적 영향을 통합적으로 분석하기 위하여 유역모델이 주로 활용되고 있으나 대부분의 유역모델들은 순환관개에 의한 수질 영향을 모의할 수 있는 기능을 제공하고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 유역모델과 다중 저류지 모델(Multi-reservoir model)을 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 하천수질 영향을 분석하고자 하였다. 연구 대상 지역은 경상남도 창녕군 계성천 유역내 순환관개를 시행하고 있는 관곡천 소유역으로 농업활동에 의한 오염물질 배출이 주된 지역이다. 먼저 계성천 및 관곡천을 대상으로 구축된 HSPF모델을 활용하여 관개지역에서의 배출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천수에 대한 연간 유량 및 수질 변화 시계열 자료를 생성하고 이를 토대로 자체 구축한 다중저류조 모델을 보정한 후 순환관개 모의에 사용하였다. 다중 저류지 모델에서 관곡천 유역을 관개지역과 관곡천 등 두 개의 하위시스템으로 구성하고 순환관개에 따른 하위시스템내 반응(식물흡수, 흡탈착, 및 소멸) 및 하위시스템 간 물 및 물질(질소 및 인)전달 관계를 모의할 수 있도록 하였다. 최종적으로 순환관개 운영 유무에 따라 총 3개의 시나리오를 구성하여 연간 순환관개용수량 변화에 따른 관곡천 수질영향을 분석하였다.

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The recycled irrigation is a type of irrigation that uses downstream water to fulfill irrigation demand in the upstream agricultural areas; the used irrigation water returns back to the downstream. The recycled irrigation is advantageous for securing irrigation water for plant growth, but the return...

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AI 본문요약
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제안 방법

  • 이에 본 연구에서는 Feedback 구성을 가진 다중 저류지모델(Multi-reservoir model)(Chapra. 2008)을 구축하고, 이를 HSPF모델과 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 수질영향을 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 낙동강 유역 내 순환관개를 실시 중인 관곡천 소유역을 대상으로 수문 및 수질 특성을 상세하게 반영할 수 있는 HSPF모델을 구축하여 농경지에서 하천으로의 유출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천에서의 유량 및 오염부하량 시계열 값을 생성한 후 다중 저류지 모델의 경계조건 및 보정자료로 사용하였다.
  • 본 연구에서는 관곡천 소유역을 대상으로 다중 저류지 모델과 HSPF모델의 연계를 통해 순환관개 시스템 운영에 따른 관개지역 및 하천에서의 수질영향을 분석하였다. 다중저류지 모델은 HSPF모델의 모의 결과값을 토대로 보정을 수행하였으며 유역내 수문 및 수질현상을 적절히 반영하는 것으로 나타났다.
  • 본 연구에서는 낙동강 유역 내 순환관개를 실시 중인 관곡천 소유역을 대상으로 수문 및 수질 특성을 상세하게 반영할 수 있는 HSPF모델을 구축하여 농경지에서 하천으로의 유출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천에서의 유량 및 오염부하량 시계열 값을 생성한 후 다중 저류지 모델의 경계조건 및 보정자료로 사용하였다. 연구 대상 지역을 2개의 저류형 하위시스템(관개지역 및 하천)으로 분할하여 각 하위시스템내 반응(식물 흡수, 흡탈착 및 소멸) 및 하위시스템 간 물질전달을 모의할 수 있도록 하였다. 최종적으로 순환관개 운영에 따른 3개의 시나리오를 구성하여 연 관개용수량 규모에 따른 수질변화 및 배출부하량을 분석하였다.
  • 연구 대상 지역을 2개의 저류형 하위시스템(관개지역 및 하천)으로 분할하여 각 하위시스템내 반응(식물 흡수, 흡탈착 및 소멸) 및 하위시스템 간 물질전달을 모의할 수 있도록 하였다. 최종적으로 순환관개 운영에 따른 3개의 시나리오를 구성하여 연 관개용수량 규모에 따른 수질변화 및 배출부하량을 분석하였다.

대상 데이터

  • 2008)을 구축하고, 이를 HSPF모델과 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 수질영향을 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 낙동강 유역 내 순환관개를 실시 중인 관곡천 소유역을 대상으로 수문 및 수질 특성을 상세하게 반영할 수 있는 HSPF모델을 구축하여 농경지에서 하천으로의 유출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천에서의 유량 및 오염부하량 시계열 값을 생성한 후 다중 저류지 모델의 경계조건 및 보정자료로 사용하였다. 연구 대상 지역을 2개의 저류형 하위시스템(관개지역 및 하천)으로 분할하여 각 하위시스템내 반응(식물 흡수, 흡탈착 및 소멸) 및 하위시스템 간 물질전달을 모의할 수 있도록 하였다.

이론/모형

  • 이에 본 연구에서는 Feedback 구성을 가진 다중 저류지모델(Multi-reservoir model)(Chapra. 2008)을 구축하고, 이를 HSPF모델과 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 수질영향을 분석하고자 하였다.
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참고문헌 (22)

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