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문제 정의
- 본 연구는 많은 간척사업으로 생성된 하구 담수호 유역과 담수호 내 수질을 통합적으로 관리할 수 있는 BASINS/HSPF 유역모형과 WASP 5 호소모형을 연계하여 적용함으로써 유역의 여건 변화나 담수호 수질 관리를 위한 BMPs의 적용에 대한 평가가 가능하게 하였다. HSPF모형은 다양한 조건으로 유역으로부터 오염물질 부하량 산정에 있어 적용성이 높았으며 우리나라의 오염총량제 적용에도 활용 가능성이 높다.
- 본 연구에서는 유역모형인 HSPF모형의 적용성을 검토하여 WASP5의 경계조건으로 활용하여 담 수호의 수질을 예측하였으며, 유역모형과 호소모형을 통합하여 담수호를 효과적으로 관리할 수 있는 방법에 대해 평가하고자 한다.
제안 방법
- 1. BASINS의 다양한 To 이을 이용하여 모형을 구축하였으며, BASINS/HSPF모형은 2003-2005년 모니터링 자료를 이용하여 평상시와 강우 시에 모형을 보정하여 모형을 적용성을 평가하였다.
- 2. WASP5 호소모형은 배수갑문 조작자료를 이용하여 해안 경계부의 물 수지를 구축하였고, 내부 측정자료는 화옹지구 환경영향평가의 측정자료를 이용하여 보정하였고, 내부개발지가 완료되었을 경우에 대해서도 모형을 구축하여 평가하였다.
- HSPF 모형은 모형 반응 상수를 각각의 소유 역에 동일하게 적용하는 group calibration과 individual calibration이 있으나, 본 연구의 적용지역은 지역별로 토지이용도와 오염원의 유입 형상 이 소유 역별로 다르기 때문에 individual calibration 방법을 선택하여 보정하였으며, 구축한 모형과 실측한 유량 데이터를 이용하여 보정하였다 (Figure 4). 지점 B의 경우에는 1999년의 유량자료 를 보정 자료로 이용하였고 2003년 11월부터 2005년 3월까지의 자료로 검정하였다.
- HSPF모형의 입력자료 구축을 위해서 화옹유역의 DEM, 토지 피복 분류, 하천도, 측정자료, 토양 도를 이용하여 구축하였다. BASINS-Assessment to 이을 이용하여 주요 관리지점을 파악하였다.
- BASINS-Assessment to 이을 이용하여 주요 관리지점을 파악하였다. 모형의 기상자료 입력은 수원기상대 자료를 이용하여 구축하였고, 점오염원 입력을 위해서 환경부에서 제공하는 오염원 자료를 수계오염 총량 관리기술지침을 통해 연평균 점오 염 부하량을 산정하여 모형에 적용하였으며 Figure 2와 같다.
- 2a를 이용하여 나타내었다 (Figure 7). 본 연구에서는 비선형 효과 및 탈질소화 과정이 포함된 복잡도 5단계를 적용하였으며, WASP 매개변수는 국내 다른 호소에 사용한 자료 및 다른 문헌에 발표된 자료 등을 참고로 하여 결정하였고, WASP5모형 manual의 default 값도 일부 사용하여 농업 기 반 공사 환경 영 향평 가 실측자료를 이용하여 보정하였다.
- 따라서 현재 상황을 모델링하기 위해 농업기반공사의 배수갑문 조작자료를 이용하여 WASP5모의에 반영하였다. 수심-용 적 곡선을 이용하여 유입과 유출 유량을 산정하여 수문 조작 단위를 모델링에 반영하였고, HSPF모 형의 유출량과 부하량을 일단 위로 입력하여 모델링하였다.
대상 데이터
- WASP5 모형을 구축하기 위해 농업기반공사에서 제공하는 화옹담수호 수심 고도자료를 이용하여 segment를 구성하였다. 화옹담수호내의 내부개발이 완료되지 않은 현시점은 20개의 segment로, 현재 화옹호는 담수호의 수질보호를 위해서 1일 평균 2회 정도 배수갑문을 조절하고 있으며, 장 마기 간에는 홍수방지를 위해서 6-8회 정도 배수갑문을 조절하고 있다.
- 시료채취지점은 화옹담수호로 유입되는 중요 3 하천인 남양천, 자안 천, 어은천에서 이루어졌다. 남양천은 Station A와 B, 자안 천은 Station C, D, E, 어 은 천은 Station F, G 지점이며, 측정 기간은 2003년 11월부터 2005년 7월까지이다. 수질분석은 Standard method (APHA, 1998)을 이용하여 분석하였다.
- 대상 지역은 화옹간척지구의 상류 유역으로 Figure 1은 소 유역 구분과 토지이용 상태를 나타내고 있다. 본 연구를 위해 측정된 지점의 토지이용도와 화옹유역 전체의 토지이용도는 환경부에서 제공 받은 1:25000도를 이용하여 분석하였으며 Table 1과 같다.
- Station D, E, F의 유역은 10% 내외의 도시의 토지이용을 보이지만 넓은 지역에 분포하였으며 산업체들이 주를 이루고 있는 지역이다. 대상 지역의 총 유역면적은 16489.5 ha이며 조성될 화옹담수호의 면적은 약 1, 730.8 ha이며 평균수심이 2.8 m이고 평균 수리학적 체류 시간은 250일이 다.
- 화옹담수호내의 내부개발이 완료되지 않은 현시점은 20개의 segment로, 현재 화옹호는 담수호의 수질보호를 위해서 1일 평균 2회 정도 배수갑문을 조절하고 있으며, 장 마기 간에는 홍수방지를 위해서 6-8회 정도 배수갑문을 조절하고 있다. 따라서 현재 상황을 모델링하기 위해 농업기반공사의 배수갑문 조작자료를 이용하여 WASP5모의에 반영하였다. 수심-용 적 곡선을 이용하여 유입과 유출 유량을 산정하여 수문 조작 단위를 모델링에 반영하였고, HSPF모 형의 유출량과 부하량을 일단 위로 입력하여 모델링하였다.
- 대상 지역은 화옹간척지구의 상류 유역으로 Figure 1은 소 유역 구분과 토지이용 상태를 나타내고 있다. 본 연구를 위해 측정된 지점의 토지이용도와 화옹유역 전체의 토지이용도는 환경부에서 제공 받은 1:25000도를 이용하여 분석하였으며 Table 1과 같다. 화옹유역 전체의 토지이용은 농경지와 산림이 전체의 85% 이상을 차지하는 전형적인 비도시 유역의 특성을 보였다.
- 시료채취지점은 화옹담수호로 유입되는 중요 3 하천인 남양천, 자안 천, 어은천에서 이루어졌다. 남양천은 Station A와 B, 자안 천은 Station C, D, E, 어 은 천은 Station F, G 지점이며, 측정 기간은 2003년 11월부터 2005년 7월까지이다.
- 지점 B의 경우에는 1999년의 유량자료 를 보정 자료로 이용하였고 2003년 11월부터 2005년 3월까지의 자료로 검정하였다. 지점 A는 2003년 11월부터 2005년 3월 자료를 이용하여 보정하였다. 구축한 모형과 실측한 데이터를 이용하여 수질 인자들을 보정하였으며 그 결과는 Figure 5와 같다.
- HSPF 모형은 모형 반응 상수를 각각의 소유 역에 동일하게 적용하는 group calibration과 individual calibration이 있으나, 본 연구의 적용지역은 지역별로 토지이용도와 오염원의 유입 형상 이 소유 역별로 다르기 때문에 individual calibration 방법을 선택하여 보정하였으며, 구축한 모형과 실측한 유량 데이터를 이용하여 보정하였다 (Figure 4). 지점 B의 경우에는 1999년의 유량자료 를 보정 자료로 이용하였고 2003년 11월부터 2005년 3월까지의 자료로 검정하였다. 지점 A는 2003년 11월부터 2005년 3월 자료를 이용하여 보정하였다.
이론/모형
- HSPF모형의 입력자료 구축을 위해서 화옹유역의 DEM, 토지 피복 분류, 하천도, 측정자료, 토양 도를 이용하여 구축하였다. BASINS-Assessment to 이을 이용하여 주요 관리지점을 파악하였다. 모형의 기상자료 입력은 수원기상대 자료를 이용하여 구축하였고, 점오염원 입력을 위해서 환경부에서 제공하는 오염원 자료를 수계오염 총량 관리기술지침을 통해 연평균 점오 염 부하량을 산정하여 모형에 적용하였으며 Figure 2와 같다.
- 남양천은 Station A와 B, 자안 천은 Station C, D, E, 어 은 천은 Station F, G 지점이며, 측정 기간은 2003년 11월부터 2005년 7월까지이다. 수질분석은 Standard method (APHA, 1998)을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 3. 하구 담수호를 관리를 위해 유역의 합리적인 평가모형 적용이 필수적이며 다양한 조건으로 유역의 평가가 가능하고 도시와 농촌유역을 동시에 반영할 수 있는 BASINS/HSPF모형의 적용성이 큰 것으로 평가되었다.
- 4. BASINS/HSPF 모형과 WASP5모형을 연계 적용함으로써 담수호 수질 관리를 위한 유역의 BMPs에 대한 효과적인 평가가 가능한 것으로 나타났다.
- 본 연구를 위해 측정된 지점의 토지이용도와 화옹유역 전체의 토지이용도는 환경부에서 제공 받은 1:25000도를 이용하여 분석하였으며 Table 1과 같다. 화옹유역 전체의 토지이용은 농경지와 산림이 전체의 85% 이상을 차지하는 전형적인 비도시 유역의 특성을 보였다. Station A, B, G의 유역은 도시화가 진행된 지역으로 좁은 도시지역에 대부분의 인구와 경제활동이 밀집된 특징을 갖고 있다.
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