[논문]선행강우와 초기우수의 수질변화 특성

박준희; 최현일; 지홍기

선행강우와 초기우수의 수질변화 특성
Characteristics of Water Quality Changes for Antecedent Precipitation and Initial Rainwater 원문보기

박준희 (영남대학교 토목도시환경공학부 토목공학과) , 최현일 (영남대학교 토목도시환경공학부 토목공학과) , 지홍기 (영남대학교 토목도시환경공학부 토목공학과)

용수부족 현상을 극복하기 위하여 댐건설 등의 생태계의 교란을 일으키는 방안을 배제하고 친생태적인 우수이용 등의 대체수자원을 개발하여 수자원 이용효율을 높이는 방안이 중요시 되고 있다. 이에 본 연구에서는 초기우수의 수질특성과 대기의 상태에 크게 영향을 미치는 수문학적 요인인 선행강우에 따른 수질변화에 대하여 분석하였다. 시료채취기간은 2001년 11월 22일에서 2003월 7월 06일까지 발생한 5mm 이상 호우사상을 대상으로 26회 에 걸쳐 초기 우수를 채집하여 분석을 실시하였으며, 이 중 봄 12회, 여름 7회, 가을 2회, 겨울 5회였다. 강우량 규모는 5~10mm인 호우가 5회, 10~20mm인 호우가 9회, 20mm~30mm인 호우가 5회, 30mm~50mm 인 호우가 2회, 50mm~100mm인 호우가 3회, 100mm~200mm인 호우가 2회였으며, 이를 채취하여 탁도, 증발잔유물, BOD, NH3-N, ${SO_4}^{-2}$, 전기 전도도 등의 항목을 측정하였다. 우수수질은 강우가 지속됨에 따라 급격히 개선되었으며, 이에 대한 상관관계도 높게 분석되었다.

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문제 정의

최근 이와 같은 용수부족 현상을 극복하기 위하여 댐건설 등의 생태계의 교란을 일으키는 방안을 배제하고 친생태적인 우수이용 등의 대체 수자원을 개발하여 수자원 이용효율을 높이는 방안이 중요시 되고 있다. 이에 본 연구에서는 대기의 상태에 크게 영향을 미치는 수문학적 요인인 선행강우량 따른 수질변화에 대한 분석과 강우지속시간과 수질관계에 대하여 분석하였다.

제안 방법

시료채취기간은 2001년 11월 22일에서 2003월 7월 06일까지 발생한 5mm 이상 호우사상을 대상으로 26회 에 걸쳐 초기 우수를 채집하여 분석을 실시하였으며, 이중 봄 12회, 여름 7회, 가을 2회, 겨울 5회였다. 강우량 규모는 5～10mm인 호우가 5회, 10～20mm인 호우가 9회, 20mm～30mm인 호우가 5회, 30mm～50mm 인 호우가 2회, 50mm～100mm인 호우가 3회, 100mm～200mm인 호우가 2회였으며, 실강우량에 대한 이전7일간의 선행강우량을 측정하였다. 이를 채취하여 탁도, 증발잔유물, BOD, NH3-N, SO₄^-2, 전기전도도 등의 항목을 측정하였다.
우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다. 또한 실린더 만수시에 다음 실린더로 강우가 원만하게 흘러가는지를 확인하기 위하여 착색수를 이용하여 확인하였다.
5mm 당 수질변화를 파악하기 위하여 용량 1L의 폴리에칠렌 실린더를 10개 준비하여 집수가 순차적으로 이루어지도록 하였으며, 5mm를 초과한 강우량은 배제되도록 설계하였다. 우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다. 또한 실린더 만수시에 다음 실린더로 강우가 원만하게 흘러가는지를 확인하기 위하여 착색수를 이용하여 확인하였다.
강우량 규모는 5～10mm인 호우가 5회, 10～20mm인 호우가 9회, 20mm～30mm인 호우가 5회, 30mm～50mm 인 호우가 2회, 50mm～100mm인 호우가 3회, 100mm～200mm인 호우가 2회였으며, 실강우량에 대한 이전7일간의 선행강우량을 측정하였다. 이를 채취하여 탁도, 증발잔유물, BOD, NH3-N, SO₄^-2, 전기전도도 등의 항목을 측정하였다.
초기 우수수질을 파악하기 위한 수질분석항목은 탁도, 증발잔유물, BOD, NH3-N, SO₄^-2, 전기전도도 등을 분석하였으며, 시료채취는 10개의 전 실린더가 만수가 된 이후 멸균 시료병에 담아 냉장보관하며 분석을 실시하였다.
집수장치의 집수면 크기는 2m²(1m×2m)이고 재질은 아크릴수지를 사용하였다. 최초 강우시부터 5mm까지 강우량 0.5mm 당 수질변화를 파악하기 위하여 용량 1L의 폴리에칠렌 실린더를 10개 준비하여 집수가 순차적으로 이루어지도록 하였으며, 5mm를 초과한 강우량은 배제되도록 설계하였다. 우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다.

대상 데이터

표와 그림에서 보는 바와 같이 우수수질은 강우가 지속됨에 따라 급격히 개선되었으며, 이에 대한 상관관계도 높게 분석되었다. 분석에 사용된 자료는 수질항목으로서 탁도, 증발잔류물, BOD, NN3-N, 전기전도도, SO₄^2-이며, 이들 항목이 발생한 전체 강우사상의 평균을 이용하였다. 분석결과 모두 상관계수가 0.
5.1 실시 횟수 및 일시

시료채취기간은 2001년 11월 22일에서 2003월 7월 06일까지 발생한 5mm 이상 호우사상을 대상으로 26회 에 걸쳐 초기 우수를 채집하여 분석을 실시하였으며, 이중 봄 12회, 여름 7회, 가을 2회, 겨울 5회였다. 강우량 규모는 5～10mm인 호우가 5회, 10～20mm인 호우가 9회, 20mm～30mm인 호우가 5회, 30mm～50mm 인 호우가 2회, 50mm～100mm인 호우가 3회, 100mm～200mm인 호우가 2회였으며, 실강우량에 대한 이전7일간의 선행강우량을 측정하였다.
집수장치의 집수면 크기는 2m²(1m×2m)이고 재질은 아크릴수지를 사용하였다.
초기우수의 수질을 분석하기 위해서 과 같은 우수 집수장치를 경북 경산시 대동에 위치하고 있는 영남대학교 건설관 건물옥상에 설치하였다.

성능/효과

1) 초기우수의 집수결과 거의 모든 수질항목에서 몬ㅍ은 오염도를 보이고 있었으며 이는 우수를 음용수로써 사용하기 위해서는 초기우수의 배제가 반드시 필요함을 알 수 있었다.
2) 무강우일수가 길수록 우수의 수질을 악화시키는 경향을 나타내므로 무강우가 끝난 시기의 초기 우수의 오염은 심각할것이라는 결과를 얻을수 있다.
3) 지속되는 강우량과 우수수질의 상관관계가 약 0.88～0.99로 높은 상관관계를 나타내고 있으므로 선행강우가 우수수질에 미치는 영향이 큰 것을 알 수 있었다.
분석에 사용된 자료는 수질항목으로서 탁도, 증발잔류물, BOD, NN3-N, 전기전도도, SO₄^2-이며, 이들 항목이 발생한 전체 강우사상의 평균을 이용하였다. 분석결과 모두 상관계수가 0.88～0.99로 높은 상관관계를 나타내었다.

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