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문제 정의
- 수질개선대책으로 지하수 이용, 타 하천에서의 도수, 해수도수 등의 방안이 제시되고 있는데, 특히 하구가 바다에 접한 감조하천의 경우 하천유량이 해수가 지배적이어서 해수도수에 의한 하천 수질개선방안이 강구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 대상하천을 대표적 도시유역 감조하천인 부산시 동구 소재 동천으로 하여 해수 도수에 의한 도시하천의 수질개선효과를 분석하였다.
제안 방법
- 해수를 도수하여 하천의 수질을 개선하는 연구와 사례는 국ᆞ내외로 극히 드문 실정이나 본연구와 유사한 사례로 일본의 토거천 환경개선사업(평성17년)의 경우, 출도어항에서 해수를 도수하는 방법을 검토한 바. 도수량, 도수경로 등에 관하여 기본설계를 실시하고, 병행해서 도수에 의한 수질 개선 효과와 타 시설에의 파급영향 등을 시뮬레이션 해석을 하여 검증하였다.
- WASP7 모형을 구축하기 위해서는 모의 시간 및 유량계산방식 선택, 출력간격 설정, segment 구분과 각 segment별 물리적 자료 입력, parameter 선정 및 Time Function 설정, 유량과 수질 경계조건의 입력이 필요하다. 동천 본류에 대하여 9개 segment로 구분하였으며, 각 segemnt별로 물리적계수 및 오기 농도값, 각 segment 폭, 부피 등의 값을 입력하였다.
- 본 연구에서는 수질모의를 위하여 WASP7과 RMA-4 모형을 선택하여 동천의 모형을 구축하고 DO 개선에 초점을 맞추어서 분석하였다. 분석절차로 적정취수지점을 선정하여 적정해수공급유량을 결정하고 적정해수도수유량분배 방안을 모색하였다.
- 본 연구에서는 수질모의를 위하여 WASP7과 RMA-4 모형을 선택하여 동천의 모형을 구축하고 DO 개선에 초점을 맞추어서 분석하였다. 분석절차로 적정취수지점을 선정하여 적정해수공급유량을 결정하고 적정해수도수유량분배 방안을 모색하였다.
- 선정된 적정 해수용수공급 유량인 50,000 t/day으로 효율적인 수질 개선을 위하여 분배지점을 찾고 분배 유량을 결정하였다. 분배지점은 광무교 상류 복개종점과 유량의 분배가 가능하고 유량 분배시 초기 DO 감소가 보이는 범4호교와 범3호교로 선정하였다.
- 유량방류 지점은 광무교 상류 복개종점에 대하여 지정하였으며 유량 조건은 저수량일 때 각각 30,000t/day, 50,000t/day, 60,000t/day를 일괄 방류하여 모의 결과를 분석하였다.
대상 데이터
- 선정된 적정 해수용수공급 유량인 50,000 t/day으로 효율적인 수질 개선을 위하여 분배지점을 찾고 분배 유량을 결정하였다. 분배지점은 광무교 상류 복개종점과 유량의 분배가 가능하고 유량 분배시 초기 DO 감소가 보이는 범4호교와 범3호교로 선정하였다. 분배유량은 저수량을 더하여 최상류 복개종점에서 30,000 t/day 을 방류하고 범4호교와 범3호교에서 표1과 같이 분배하여 방류한다.
이론/모형
- 0mg/L에 가까운 값을 나타낸다. RMA-4 모형으로 적정 해수용수공급 유량 선정을 위한 모의를 실행하였다. 30,000t/day을 방류하였을 경우에는 범일교 지점까지 하천수질등급 Ⅱ등급(약간좋음)이나 50,000t/day 방류시 동천교 하류까지 하천수질등급 Ⅱ등급(약간좋음)의 결과를 보였다.
성능/효과
- 30,000t/day을 방류하였을 경우에는 범일교 지점까지 하천수질등급 Ⅱ등급(약간좋음)이나 50,000t/day 방류시 동천교 하류까지 하천수질등급 Ⅱ등급(약간좋음)의 결과를 보였다. 60,000t/day을 방류하였을 경우는 범일교 하류 지점까지 하천수질등급 Ⅱ등급(약간좋음) 인 결과를 보였고 하구 구간에 수질개선효과를 보였다. 목표 수질이 동천 본류 구간의 하천수질등급 Ⅳ등급(약간나쁨)인 것을 고려하면 50,000t/day 방류시와 60,000t/day 방류하였을 경우와 큰 차이를 보이지 않으므로 적정 해수용수공급 유량은 50,000t/day로 한다.
- 0mg/L에 가까운 값을 나타낸다. DO의 수질 변화를 참고하였을 경우 동천의 목표수질이 동천 본류 구간에 대하여 Ⅳ등급인 것을 고려하면 50,000t/day 와 60,000t/day를 비교하였을 경우 두 유량에 대한 결과 값이 크게 차이를 보이지 않으므로 적정 공급 유량은 50,000t/day 로 하는 것이 타당하다고 판단된다.
- 광무교 상류에서 50,000t/day를 방류한 경우 범3호교까지 수질개선효과가 크게 나타나다 범 3호교 이후부터는 그 변화되는 변화율이 작아짐을 볼 수 있다. 광무교에서 30,000t/day, 범3호교 에서 20,000t/day를 방류한 결과 범 3호교 하류지역에서의 수질 개선효과는 개선되었으나 범3호교 상류지역에서의 개선 효과가 50,000t/day보다 좋지 못하였다. 따라서 이러한 수질 변화 양상을 반영하여 광무교에서 30,000t/day 범4호교에서 10,000t/day, 범3호교에서 10,000t/day를 방류하는 것이 비교된 CASE에서 가장 큰 효과를 나타냄을 볼 수 있었다.
- 광무교에서 30,000t/day, 범3호교에서 20,000t/day를 방류한 결과 범 3호교 하류지역에서의 수질 개선효과는 개선되었으나 범3호교 상류지역에서의 개선 효과가 50,000t/day보다 좋지 못하였다. 따라서 이러한 수질 변화 양상을 반영하여 광무교에서 30,000t/day 범4호교에서 10,000t/day, 범3호교에서 10,000t/day를 방류하는 것이 가장 큰 효과를 나타냄을 볼 수 있다.
- 광무교에서 30,000t/day, 범3호교 에서 20,000t/day를 방류한 결과 범 3호교 하류지역에서의 수질 개선효과는 개선되었으나 범3호교 상류지역에서의 개선 효과가 50,000t/day보다 좋지 못하였다. 따라서 이러한 수질 변화 양상을 반영하여 광무교에서 30,000t/day 범4호교에서 10,000t/day, 범3호교에서 10,000t/day를 방류하는 것이 비교된 CASE에서 가장 큰 효과를 나타냄을 볼 수 있었다.
- 적정 해수용수공급유량 분배를 위하여 모의를 실시한 결과, 광무교 상류에서 50,000t/day를 방류한 경우 범3호교까지 수질개선효과가 크게 나타나다 범 3호교 이후부터는 그 변화되는 변화율이 작아짐을 볼 수 있다. 광무교에서 30,000t/day, 범3호교에서 20,000t/day를 방류한 결과 범 3호교 하류지역에서의 수질 개선효과는 개선되었으나 범3호교 상류지역에서의 개선 효과가 50,000t/day보다 좋지 못하였다.
- 적정해수용수공급유량을 산정하기 위하여 모의를 실시한 결과, 30,000t/day을 방류하였을때 범5호교까지 5.0mg/L에 가까운 수질값을 보이며 이와 같은 수질 분포는 50,000t/day의 경우 범일교, 60,000t/day 또한 범일교까지 5.0mg/L에 가까운 값을 나타낸다. DO의 수질 변화를 참고하였을 경우 동천의 목표수질이 동천 본류 구간에 대하여 Ⅳ등급인 것을 고려하면 50,000t/day 와 60,000t/day를 비교하였을 경우 두 유량에 대한 결과 값이 크게 차이를 보이지 않으므로 적정 공급 유량은 50,000t/day 로 하는 것이 타당하다고 판단된다.
후속연구
- 본 연구에서는 DO에 초점을 맞추어 수질모의를 실시하였으나 추후 BOD, TN, TP 등 기타 수질항목의 분석과 해수를 도수하면서 야기되는 하천내 생물상의 변화 분석도 필요할 것이라 판단된다.
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