초록 ▼

Ⅰ. 서 론
최근 전지구적 기후변화 등의 영향을 받아 우리나라도 홍수와 가뭄 빈도가 높아짐에 따라 정부는 4대강살리기 사업을 통해 하상준설을 실시하고 16개의 대형 보를 설치하였다. 인위적인 구조물 설치를 통해 형성된 정체수역은 유역으로부터 유출된 유사와 물질 운반에도 다양한 변화를 가져오게 된다. 이에 환경부와 국립환경과학원은 물환경 변화로 인한 수생태계 영향에 선제적으로 대응하기 위하여 2012년부터 4대강 16개 보 지점에 대하여 수질예보제를 운영중이다.

수질예보제는 평상 시 주 2회 클로로필-a 농도와 수온

Ⅰ. 서 론
최근 전지구적 기후변화 등의 영향을 받아 우리나라도 홍수와 가뭄 빈도가 높아짐에 따라 정부는 4대강살리기 사업을 통해 하상준설을 실시하고 16개의 대형 보를 설치하였다. 인위적인 구조물 설치를 통해 형성된 정체수역은 유역으로부터 유출된 유사와 물질 운반에도 다양한 변화를 가져오게 된다. 이에 환경부와 국립환경과학원은 물환경 변화로 인한 수생태계 영향에 선제적으로 대응하기 위하여 2012년부터 4대강 16개 보 지점에 대하여 수질예보제를 운영중이다.

수질예보제는 평상 시 주 2회 클로로필-a 농도와 수온의 2개 항목에 대하여 향후 7일간 추이를 수치모델을 이용하여 예측·발표하는 제도이다. 수질예보를 위한 수치모델은 유역모델인 Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF)모델과 수체모델인 Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC)모델의 일부모듈을 수정한 EFDC-NIER 모델을 연계하여 이용하고 있다. 현재 운영중인 수치모델에서는 유사 (Sediment)를 고려하지 않고 있는데, 수질 예보 결과의 신뢰도 향상을 위해서는 유사 거동에 대한 이해가 필요하다. 강우 시 하천으로 유입되는 유사에는 영양물질이 흡착되어 이동하며, 탁수를 유발함으로써 수체로의 빛 투과를 차단함에 따라 조류 성장에 영향을 미치게 된다.

국내외 유역 모델에 관한 연구는 유역의 수문모의를 통한 유출량 해석을 통한 수자원 관리에 관한 연구와 토지이용에 따른 오염물질의 부하량 산정, 토사 유실을 포함한 비점오염원 거동 해석에 관한 연구가 진행되고 있다. 기존의 선행연구는 유역에서 발생되는 비점오염원의 정량적 해석을 통해 유역에 가장 효율적인 최적관리기법 (Best Management Practices,BMPs)을 적용하기 위한 연구로 진행되었다. 그러나 토사 유실에 의한 유사거동이 유역 내의 오염물질 및 조류에 미치는 영향에 대한 연구는 아직까지 활발하게 진행되지 않고 있다.

한편, 국내외 하천과 호소 내 유사에 대한 연구는 다음과 같이 강우시 대량유입되는 토사로 인한 호소의 탁수 예측, 하상 변동, 저수지에서의 퇴적량 예측 및 준설량 산정 등에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 이혜숙 등은 유역-호소모델의 연계 모델링 기법을 적용하여 탁수 발생량을 예측함에 따라 저수지 탁수관리방안으로의 적용 가능성을 제시하였다. 국립환경과학원은 4대강 살리기사업 이후에 인위적으로 바뀐 하상 지형이 재평형 상태에 이르는 과정을 모델을 이용해 예측하고 하천 기능 유지를 위한 준설량 및 준설시기를 산정하였다.
또한 보 설치 이후 금강 본류 구간에 대하여 퇴적물과 동반 오염물질을 조사하고, 퇴적물 용출량에 대해서 추정하였다. 이와 같이 기존의 유사 거동에 대한 연구는 수리적 특성 변화에 대한 규명에 초점을 맞춰서 수행되었으며, 유사로 인한 빛 차단 등이 수체 내 수질에 미치는 영향에 대한 연구는 이루어지지 않았다.

따라서 본 연구에서는 수치모델을 이용한 유사 거동 특성 해석을 통해, 영양물질 순환 및 조류 성장에 대한 유사의 영향을 규명하고자 한다. 이 결과를 바탕으로 현재 운영 중인 수질예보 수치모델에 유사 모듈을 적용함에 따라 궁극적으로 조류 예측 결과에 대한 정확도를 향상시키고자 한다.

( 출처 : 본론 Ⅰ. 서론 7p )

Abstract ▼

As a part of the Four Major Rivers Restoration Project, the three weirs, named Sejong, Gongju, and Baekje weir were conducted in the Geum River.
The increase in water depth and storage volume after the completion of this project can cause the changes of the physico-chemical characteristics of the

As a part of the Four Major Rivers Restoration Project, the three weirs, named Sejong, Gongju, and Baekje weir were conducted in the Geum River.
The increase in water depth and storage volume after the completion of this project can cause the changes of the physico-chemical characteristics of the main channel. For a preventive action of surface water quality control, National Institute of Environment Research(NIER) developed a water quality forecasting system for the basin was developed. It pronounces a 7-day water quality forecasting based on spatially distributed water quality models(HSPF-EFDC). The current forecasting variables are water temperature and chlorophyll-a level. However, the models do not take into account sediment dynamics.

It is important to consider the sediment transport in riverine systems because sediments play a significant role in the formation of river morphology, the fate and transport of the contaminant and toxics as well as the process of eutrophication. The major tributaries provide non-cohesive sediments(mostly sand) to the main channel. Intensive rainfall in summer due to East-Asian monsoon is one of main characteristics in this region.
Moreover, the increase in industrialization in the river basin has induced non-point sources of water quality constituents into the main channel via sediment transport.

In this study, we used Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF) and Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) to clearly understand temporal variations of the non-cohesive sediment transport in the Geum River. HSPF is a comprehensive hydrological model which simulates runoff and total suspended sediments (TSS) from the sub-basins. HSPF requires a variety of geographical information such as land use and Digital Elevation Map, and the series data such as atmospheric forcing and TMS.

HSPF provided EFDC with simulated discharges and suspended sediment data of tributaries as the boundary conditions. EFDC is a three-dimensional hydrodynamic model which computes hydrodynamics, water temperature and TSS.

The reliable performance of the model provides a better understanding of how the flow and sedimental dynamics of the Geum River are linked and contribute to the water quality and aquatic ecosystem management of the river. Comparison between simulated chlorophyll.a concentrations with or without sediment transport demonstrated that sediment is an important factor in controlling algae growth.

( 출처 : Abstracts 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 3
• 그림목차 ... 4
• Abstract ... 5
• Ⅰ. 서 론 ... 7
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 9
• 1. 연구대상지역 ... 9
• 2. 모델 개요 ... 10
• 가. 유역모델 (Hydrologic Simulation program-Fortran, HSPF) ... 10
• 나. 수체모델 (Environmental Fluid Dynamics Code, EFDC) ... 14
• 3. 유사 모의 ... 16
• 가. 모델 경계 조건 ... 16
• 나. 유사 입력 자료 구성 ... 17
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 18
• 1. HSPF 유사 모의 결과 ... 18
• 가. HSPF 유사 모듈 적용 ... 18
• 나. 유역모델 유사 모의 민감도 분석 ... 23
• 다. 유역모델의 유사 모의 적용성 평가 ... 27
• 2. 유사 모의를 위한 수체(EFDC-NIER)모델 구축 ... 28
• 가. 유사 모의 결과 보정 ... 28
• 나. 유사 거동 특성 및 조류 성장에 대한 영향 ... 31
• 다. 차광계수에 대한 민감도 분석 ... 33
• Ⅳ. 결 론 ... 35
• 참 고 문 헌 ... 36
• 끝페이지 ... 38