SWAT(Soil and Water Assesment Tool) 모형은 장기간에 걸친 토양과 토지이용 및 관리 상태에 따라 복잡하게 반응한 대규모 유역의 물과 토사유출 및 농업화학물질로 인해 실제 토지관리가 수환경에 끼치는 영향을 예측하기 위하여 개발되었다. 일반적으로 하천은 유역의 개발 정도에 따라 도시하천과 자연하천으로 나뉘며 도시하천의 경우 도시화가 진행됨에 따라 토지이용상태 및 토지피복상태의 변화로 불투수면적이 증가함에 따라 도시하천의 건천화가 급속도로 진행된다. 본 연구에서는 장기유출모의가 가능한 SWAT 모형을 이용하여 도시하천의 유출량을 모의하고 특히 유역의 규모가 작은 소유역의 SWAT 모형의 적용성을 제시하고자 한다. GIS와 연계한 SWAT 모형을 이용하여 조만강 유역을 모의하였고, 모형의 민감도 분석을 통해 매개변수를 최적화시킴으로서 모델의 신뢰도를 평가하고자 하였다.
SWAT(Soil and Water Assesment Tool) 모형은 장기간에 걸친 토양과 토지이용 및 관리 상태에 따라 복잡하게 반응한 대규모 유역의 물과 토사유출 및 농업화학물질로 인해 실제 토지관리가 수환경에 끼치는 영향을 예측하기 위하여 개발되었다. 일반적으로 하천은 유역의 개발 정도에 따라 도시하천과 자연하천으로 나뉘며 도시하천의 경우 도시화가 진행됨에 따라 토지이용상태 및 토지피복상태의 변화로 불투수면적이 증가함에 따라 도시하천의 건천화가 급속도로 진행된다. 본 연구에서는 장기유출모의가 가능한 SWAT 모형을 이용하여 도시하천의 유출량을 모의하고 특히 유역의 규모가 작은 소유역의 SWAT 모형의 적용성을 제시하고자 한다. GIS와 연계한 SWAT 모형을 이용하여 조만강 유역을 모의하였고, 모형의 민감도 분석을 통해 매개변수를 최적화시킴으로서 모델의 신뢰도를 평가하고자 하였다.
The SWAT(Soil and Water Assesment Tool) is a relatively large scale model for the complicated watershed or river basin. The model was developed to predict the effect of land management practices on water, sediment and agricultural chemical yields in large complex watershed with varying soils, land u...
The SWAT(Soil and Water Assesment Tool) is a relatively large scale model for the complicated watershed or river basin. The model was developed to predict the effect of land management practices on water, sediment and agricultural chemical yields in large complex watershed with varying soils, land use and management conditions over long periods of time. Usually streams are divided into urban stream and natural stream in accordance with the development level. In case of urban stream, according to urbanization, as impermeable areas are increasing due to the change of land use condition and land cover condition, dry stream phenomenon at urban stream is rapidly progressed. In this study, long term run-off simulations in urban stream are performed by using SWAT model. Especially, the model is applied in small scale water shed, Joman River basin. The optimization by the sensitivity analysis is also performed for the model parameter estimations.
The SWAT(Soil and Water Assesment Tool) is a relatively large scale model for the complicated watershed or river basin. The model was developed to predict the effect of land management practices on water, sediment and agricultural chemical yields in large complex watershed with varying soils, land use and management conditions over long periods of time. Usually streams are divided into urban stream and natural stream in accordance with the development level. In case of urban stream, according to urbanization, as impermeable areas are increasing due to the change of land use condition and land cover condition, dry stream phenomenon at urban stream is rapidly progressed. In this study, long term run-off simulations in urban stream are performed by using SWAT model. Especially, the model is applied in small scale water shed, Joman River basin. The optimization by the sensitivity analysis is also performed for the model parameter estimations.
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문제 정의
6%증가하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원의 정량화를 실시하여 비점오 염원 관리를 용이하게 하고자 하는 것이 목적이다.
제안 방법
수질분석용 시료는 polyethylen병에 보관하여 ice box에 넣어 실험실로 운반하여 냉장 보관하면서 즉시 실험하였다. BOD5를 측정하기 위하여 시료를 실험실로 옮겨 즉시 증류수로 3배, 4배, 5배로 희석 시켜 충분히 폭기 하였다. 시료를 BOD병에 넣은 후 수질공정시험법에 준하여 초기 DO 농도를 측정하고, 20℃에서 5일간 배양시킨 후 DO 농도를 측정하여 BOD5를 구하였다.
SWAT 모형 구축을 위해 DEM(30m×30m)과 토지이용도(1:25,000), 정밀토양도(1:25,000) 등의 GIS 자료를 구축하였으며, 하천 생성을 위한 최소 배수면적(임계면적)은 200 ha로 설정하고, HRU 생성을 위한 토지이용과 토양특성 임계면적 비율은 10 %로 설정하였다.
민감도 분석 및 보정 자료는 2005년 1월 ∼ 12월 까지 부산시 이행평가 자료를 사용하였고, 검증 자료로는 2006년 5월 ～ 12월까지 8일 간격으로 김해시 낙본N 단위유역 오염총량관리 시행계획의 이행평가의 일환으로 수행한 자료를 사용하였으며, 환경부 수질공정시험방법에 준하여 분석하였다. 수질분석용 시료는 polyethylen병에 보관하여 ice box에 넣어 실험실로 운반하여 냉장 보관하면서 즉시 실험하였다. BOD5를 측정하기 위하여 시료를 실험실로 옮겨 즉시 증류수로 3배, 4배, 5배로 희석 시켜 충분히 폭기 하였다.
BOD5를 측정하기 위하여 시료를 실험실로 옮겨 즉시 증류수로 3배, 4배, 5배로 희석 시켜 충분히 폭기 하였다. 시료를 BOD병에 넣은 후 수질공정시험법에 준하여 초기 DO 농도를 측정하고, 20℃에서 5일간 배양시킨 후 DO 농도를 측정하여 BOD5를 구하였다. 총질소(TN : total nitrogen)는 시료 중 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨의 존재 하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 산성에서 자외부 흡광도 (220nm)를 측정하여 질소를 정량하였다.
조만강 유역내 환경기초시설 방류 유량 및 수질을 입력함으로써 단위유역 내의 점오염원에 의한 부하량을 고려하여 SWAT 모형의 수행을 실시하였다.
총질소(TN : total nitrogen)는 시료 중 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨의 존재 하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 산성에서 자외부 흡광도 (220nm)를 측정하여 질소를 정량하였다. 총인(TP : total phosphorus)은 시료중의 유기물을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염(PO4) 형태로 변화시킨 다음 인산염을 아스코르빈산환원 흡광광도법(880nm)으로 정량하여 농도를 구하였다.
시료를 BOD병에 넣은 후 수질공정시험법에 준하여 초기 DO 농도를 측정하고, 20℃에서 5일간 배양시킨 후 DO 농도를 측정하여 BOD5를 구하였다. 총질소(TN : total nitrogen)는 시료 중 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨의 존재 하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 산성에서 자외부 흡광도 (220nm)를 측정하여 질소를 정량하였다. 총인(TP : total phosphorus)은 시료중의 유기물을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염(PO4) 형태로 변화시킨 다음 인산염을 아스코르빈산환원 흡광광도법(880nm)으로 정량하여 농도를 구하였다.
대상 데이터
SWAT 모형 구축을 위해 DEM(30m×30m)과 토지이용도(1:25,000), 정밀토양도(1:25,000) 등의 GIS 자료를 구축하였으며, 하천 생성을 위한 최소 배수면적(임계면적)은 200 ha로 설정하고, HRU 생성을 위한 토지이용과 토양특성 임계면적 비율은 10 %로 설정하였다. 또한 증발산량 산정에 필요한 기상자료는 김해공항 기상 관측소 자료를 활용하였으며, 태양복사량 자료는 기상관측소에 관측 자료가 없어 국가수자원 종합정보시스템 (WAMIS)에 있는 일사량을 사용하여 모델에 적용하였다.
민감도 분석 및 보정 자료는 2005년 1월 ∼ 12월 까지 부산시 이행평가 자료를 사용하였고, 검증 자료로는 2006년 5월 ～ 12월까지 8일 간격으로 김해시 낙본N 단위유역 오염총량관리 시행계획의 이행평가의 일환으로 수행한 자료를 사용하였으며, 환경부 수질공정시험방법에 준하여 분석하였다.
이론/모형
본 연구에서는 비점오염원의 정량화를 실시하기 위해 SWAT 모형을 사용하였다. SWAT 모형에 의한 비점오염부하량 해석시에는 환경기초시설의 방류량을 반영하여 점 및 비점오염원을 정량화하였다.
후속연구
비점오염원 정량화 방법은 하천 수질과 검·보정 한 결과를 바탕으로 점오염원을 제거함으로써 수행될 수 있다. 조만강 유역에서의 비점오염원 정량화를 수행함으로써 비점오염 관리에 적절한 대안이 될 수 있을 것으로 사료된다.
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