초록 ▼

본 연구에서는 논지역에서 배출되는 농지배수를 우리 농업형태와 농촌실정을 고려한 친환경적 방법으로 관리 및 처리할 수 있는 기법을 개발하여 농업발전 및 수질보전에 기여할 수 있도록 하는 것이며 연구의 세부 내용은 다음과 같다
1. 농지배수의 측정 및 분석
가. 농지배수의 대부분이 논농사 지역에서 배출되며, 전국의 논들이 거의 농지정리가 되어가고 있으며, 관개용수는 지표수 또는 지하수를 관개함을 고려하여 실험구역을 경지정리가 되어있고 하천용수와 지하수를 관개하는 구역을 각각1개소 선정하여 실험을 수행하고자 한다.
나.

본 연구에서는 논지역에서 배출되는 농지배수를 우리 농업형태와 농촌실정을 고려한 친환경적 방법으로 관리 및 처리할 수 있는 기법을 개발하여 농업발전 및 수질보전에 기여할 수 있도록 하는 것이며 연구의 세부 내용은 다음과 같다
1. 농지배수의 측정 및 분석
가. 농지배수의 대부분이 논농사 지역에서 배출되며, 전국의 논들이 거의 농지정리가 되어가고 있으며, 관개용수는 지표수 또는 지하수를 관개함을 고려하여 실험구역을 경지정리가 되어있고 하천용수와 지하수를 관개하는 구역을 각각1개소 선정하여 실험을 수행하고자 한다.
나. 주요 지점의 유량측정을 위해 자동수위계를 이용하여 수위는 연속 측정하고자 하였으며, 유속은 유속계를 사용하여 측정한 후에 단면을 계산하여 유량과 유속을 곱하여 유량을 계산하고자 한다. 이러한 유량계산은 다양한 유량규모에 따라 계산한 후에 이를 기준으로 수위와 유량간의 관계식을 구축하여 유량을 직접 측정하지 않은 경우의 유량을 산정하는 방법을 사용하고자 한다.
다. 강우 시에는 주요 지점에서의 유출량의 상세측정이 필요한데, 강우 시점부터 종료 후 유량이 원상태로 회복될 때까지 전체기간에 걸쳐서 시간대별로 시초를 채취하는 일주기조사로 강우사상에 따른 오염 부하량을 추정할 계획이다
라. 채취한 시료의 실험실 분석에서는 유기물 (COD), SS, EC, 질소, 인 등과 같은 conventional pollutants를 주로 측정하며, 필요한 경우에는 다른 항목도 추가할 수 있다. 분석방법은 Standard Methods를 기준으로 분석하여 외국과의 연구자료 교환을 용이하게 할 예정이다.
마. 물수지 분석을 위해 두 개 현장에 우량계를 각각 1개씩 설치한 예정이다. 광역단위의 물 수지는 관개수로의 구간을 선정하여 시작구간과 끝 구간에 압력식 수위계와 웨어를 각각 2개씩 설치하여 분석할 예정이다.
바. 필지논은 과잉시비구, 표준시비구, 감비구로 3등분하여 배누물꼬 3개소에 각각 유량측정 웨어를 설치하고 필지내에는 담수심 측정을 위한 3개의 자기수위계를 각각 설치하고, 침투량 측정을 위하여 침투계 3개를 설치한다. 이를 통하여 동일한 농지배수가 윗논에서 유입될 때에, 각각의 재배형태에 따른 논에서의 정화효과와 농지배수 배출형태를 분석할 예정이다.
사. 필지논 중 하나는 윗 논에서 배출되는 농지배수의 정화효과를 분석할 수 있는 정화논으로서의 기능을 연구할 계획이다. 아랫 논에서 배출된 농지배수는 하류측에 조성하는 습지와 저류조와 같은 자연정화 처리시설에 의하여 처리효과를 분석할 계획이다.
2. 농지배수 관리 및 처리기법 개발
가. 현장 실험한 처리시설의 성능을 분석하여 최적 설계인자의 제시 및 시설의 개선점을 보완하여 처리기법의 개발을 완료하고, 측정 자료를 사용하여 배출형태를 모형화할 계획이다.
나. 관리기법으로서 농지배수를 재관개하는 실험을 수행하여 그 가능성도 검토하여 되도록 농지배수의 배출량을 감소시켜 하류측 수자원에 부담을 주지 않는 방법과 배출해야 할 경우에는 되도록 자연의 정화능력을 활용하고 유지관리가 거의 필요 없는 농촌실정에 적합한 처리기법을 개발하고자 한다.
다. 저류한 농지배수를 재관개하는 방법과 그에 따른 작물에 미치는 영향을 현장실험하며, 가능하다면 어떻게 저류지를 설계하고 관개용수로 사용시에 적정 사용 율을 제시하고자 한다.
라. 농지배수의 처리방법으로는 자연정화기법을 응용하여 정화논, 저류지, 인공습지 등을 고려하였다.

Abstract ▼

The contents of this study can be grouped Into two major parts:measurement and analysis of agricultural drainage Iron paddy fields, and development of management and treatment measures for it. The former is to obtain basic field data and understand its behavior, and the latter is to develop best ava

The contents of this study can be grouped Into two major parts:measurement and analysis of agricultural drainage Iron paddy fields, and development of management and treatment measures for it. The former is to obtain basic field data and understand its behavior, and the latter is to develop best available measures to reduce nonpoint source loading from paddy fields.
1. Measurement and Analysis of Agricultural Drainage from Paddy Field
a. Two sites were considered to cover surface water and groundwater irrigation paddy field areas: Yujoo in Gyeonggi-Do for ,surface water irrigation and Soro in Choongchungbuk-Do for groundwater irrigation area.
b. Treatments for the paddy plots included three fertilization rates and the standard cultivation practices of the local district. The fertilization rate, as recommended by the National Institute of Agricultural Science and Technology of Korea, was applied to the standard fertilization Plot (SF); 150 % of the rate was applied to the excessive fertilization plot (EF); and 70 % of the rate was art)lied to the reduced fertilization plot (RF).
c. Fertilization with Phosphorus (P) and potassium (K) was done at the time of transplanting, but nitrogen (N) was applied at the transplanting, tillering, and panicle initiation stages.
d. Month-old rice seedlings (Illpumbyeo, a Korean rice cultivar) were transplanted 8 can apart in 30 cm wide rows in ponded water.
e. In each site, paddy plot (small scale) was used to evaluate detailed behavior of water and materials, and large scale monitoring was performed to evaluate agricultural drainage characteristics in the field.
f. In each paddy plot, water flow was monitored at the input and output using weir, ponded water depth was monitored continuously by waterlevel recorder, infiltration rate was monitored by in infiltrometer, rainfall was measured by rain gage, and water quality of infiltration water was monitored by ceramic porous cup.
g. In large scale monitoring, inlet and outlet of the field were monitored by water level recorder, and water flow was estimated using relationship between water depth and water flow.
g. Water quality was analyzed by Standard Methods for conventional parameters including COD, SS, T-N, and T-P
h. Sampling frequency was twice Per month in dry-days, and wet-days with rainfall over 50mm were monitored.
i. Water balance was calculated for each paddy plot, where input included rainfall, irrigation from groundwater or surface water, irrigation from upper paddy plot, and output included surface drainage, infiltration, evapotranspiration.
j. Material balance was calculated for each paddy plot, where input included fertilization, irrigation from groundwater or surface water, irrigation from upper paddy field, and output included harvest, surface drainage, infiltration.
k. The effects of fertilization on agricultural drainage characteristics and rice plant growth were evaluated by reduced-fertilized, standard-fertilized, and over-fertilized plots.
k. Nonpoint source pollution loading by agricultural drainage from paddy field was estimated using flow and water Duality of surface drainage water.

2. Development of Management and Treatment Measures
a. Rice culture requires large amounts of water and nutrients, and substantial amounts of both can be lost through surface drainage, unless there is a careful balance between inputs and what actually is used by rice plants.
b. Nutrients lost in surface drainage water can cause eutrophication and excessive algal growth in receiving water bodies. Of Particular concern are P and N, because these essential plant nutrients also limit algal growth in most fresh waters.
c. Field monitoring data and simulation modeling were used to develop measures to reduce surface drainage loading from paddy fields.
d. Computer model for paddy field simulation was developed and applied to evaluate the measures for their effectiveness to drainage control.
e. Environment-friendly and low-technology measures were evaluated considering agricultural environment and rural ecosystem.
f. Water-saving irrigation, reducing ponded water depth, and raised weir heights in diked paddy field were evaluated to minimize surface drainage.
g. Natural systems including wetland and retention pond were evaluated for treatment measures to reduce drainage loading.
h. Purifying-paddy was evaluated for its effectiveness to reduce nutrient concentration and its feasibility as a treatment measure.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...10
• CONTENTS...21
• 목차...23
• 제 1장 서론...28
• 제1절 연구배경...28
• 제2절 연구개발의 필요성...29
• 1. 기술적 측면...29
• 2. 경제·산업적 측면...30
• 3. 사회·문화적 측면...30
• 4. 국내·외 관련기술의 현황과 문제점...31
• 5. 앞으로 전망...33
• 제3절 연구목표 및 내용...34
• 1. 1차년도 (2000)...34
• 2. 2차년도 (2001)...34
• 3. 3차년도 (2002)...34
• 제4절 기대효과...37
• 1. 기술적 측면...37
• 2. 경제·산업적 측면...38
• 제5절 활용방안...38
• 1. 농지배수 관리기법 개발...38
• 2. 농지배수 처리기법 개발...39
• 제6절 연구진의 구성...40
• 1. 연구원의 편성...40
• 2. 주요 업무 내용...41
• 제 2장 조사 대상 지구...42
• 제 1절 연구대상지역 개요...42
• 제 2절 필지단위논...42
• 1. 지하수 관개지역...42
• 2. 지표수 관개지역...43
• 제3절 광역단위논...44
• 1. 지하수관개지역...44
• 2. 지표수관개지역...44
• 제 3장 농지배수 현장측정 및 분석...46
• 제1절 논에서 농업비점원의 유출부하량...46
• 1. 자연계와 농경지에서 영양물질 순환기작...47
• 제 2절 농지배수 측정을 위한 실험현장 구축...53
• 1. Weir(웨어) 설치...53
• 2. 자기수위계 설치...53
• 3. 침투량계 및 Ceramic porous cup 설치...55
• 4. 압력식 수위계 설치...57
• 5. 우량계 설치...58
• 제3절 농지배수 분석체계 구축...58
• 1. 유출량 측정...58
• 2. 시료의 채취 방법 및 분석방법...59
• 제 4장 필지단위 논에서의 물수지 및 영양물질 수지 분석...64
• 제 1절 지하수 관개지역...64
• 1. 연구지역 개요 및 실험 방법...64
• 2. 물수지 분석...67
• 3. 물질수지 분석...73
• 4. 벼의 생장 및 수확량...81
• 5. 토양내 화학적 특성 변화...82
• 제 2절 지표수 관개지역...84
• 1. 연구지역 개요 및 실험 방법...84
• 2. 물수지...85
• 3. 영양물질 농도...87
• 4. 영양물질수지...93
• 5. 원단위와 순유출부하량...93
• 6. 벼의 질소와 인 흡수량...94
• 7. 수확량...95
• 제 3절 고찰...95
• 제 5장 광역단위 농지배수의 수량, 수질, 오염 부하량 분석...97
• 제 1절 연구의 필요성...97
• 제 2절 조사방법...98
• 1. 조사지구...98
• 2. 조사방법...100
• 제 3절 광역단위농지배수의 유출량특성 분석 결과...102
• 1. 지하수 관개지역...102
• 2. 지표수 관개지역...108
• 3. 광역단위농지배수 유출량 특성...117
• 제 4절 광역단위농지배수의 수질특성 분석 결과...118
• 1. 지하수 관개지역...118
• 2. 지표수 관개지역...121
• 3. 광역단위농지배수 수질 특성...129
• 제 5절 광역단위농지배수의 오염부하량특성 분석 결과...130
• 1. 지하수 관개지역...130
• 2. 지표수 관개지역...134
• 3. 광역단위농지배수 부하량 특성...152
• 제 6절 고찰...153
• 제6장 농지배수 유출형태 모형화...154
• 제1절 연구의 목적...154
• 제2절 수질모형의 개요...154
• 1. 수질모델링에 관한 일반사항...154
• 2. 수질모델링의 분류 및 구성과정...156
• 제3절 농지배수 배출형태 예측을 위한 모형개발...159
• 1. 논에서의 유출해석을 위한 모형 선정...159
• 2. 논에서의 수질해석을 위한 수질반응 공식 고찰...163
• 3. 논에서의 수질해석을 위한 수질반응공식 선정...177
• 4. 모형의 구조...178
• 제4절 모형 적용...182
• 1. 모형적용 방법...182
• 2. 모형을 통한 논에서의 수문해석...182
• 3. 모형을 통한 논에서의 영양물질 해석...186
• 4. 유출부하량...189
• 제 5절 고찰...190
• 제 7장 농지배수 최적관리 및 처리 기법...191
• 제 1절 농지배수 관리기법...191
• 1. 농지배수의 환경적 측면...191
• 2. 논에서의 일반적인 물관리...197
• 3. 농지배수 관리 방법...200
• 제 2절 현장실험을 통한 농지배수관리기법 평가...201
• 1. 시비량 감소...201
• 2. 물꼬높이 조절...230
• 3. 담수심 조절...233
• 4. 완효성 비료의 사용...241
• 제 3절 자연정화방법에 의한 수질개선방안 조사...248
• 1. 토양식처리방법...248
• 2. 水中처리방법...249
• 3. 처리방법과 지역조건...251
• 4. 농지배수 처리에 적용가능한 자연정화 수질개선방법...259
• 제 4절 현장 측정을 통한 자연정화방법 평가...260
• 1. 인공습지 및 저류지에 의한 수질개선방법...260
• 2. 정화논에 의한 수질개선방법...266
• 제 5절 농지배수 최적관리 및 처리기법 비교...269
• 1. 농지배수관리방안 비교...269
• 2. 농지배수 처리기법 비교...270
• 제 6절 고찰...271
• 제 8장 요약 및 결론...272
• 참고문헌...277
• TANK 모형 Source Code...289