The Impact of monsoon Rainfall (Changma) on the Changes of Water Quality in the Lower Nakdong River (Mulgeum)

장마기의 강우가 낙동강 하류 (물금) 수질에 미치는 영향

  • Park, Sung-Bae (Dept. of Biology, Pusan National University) ;
  • Lee, Sang-Kyun (Dept. of Biology, Pusan National University, Dept. of Environmental Science, Kangwon National University) ;
  • Chang, Kwang-Hyeon (Dept. of Biology, Pusan National University, Research and Education Center for Inlandwater Environment, Shinshu University) ;
  • Jeong, Kwang-Suek (Dept. of Biology, Pusan National University) ;
  • Joo, Gea-Jae (Dept. of Biology, Pusan National University)
  • 박성배 (부산대학교 생물학과) ;
  • 이상균 (부산대학교 생물학과, 강원대학교 환경과학과) ;
  • 장광현 (부산대학교 생물학과,信州大學 陸水環境敎育硏究센타) ;
  • 정광석 (부산대학교 생물학과) ;
  • 주기재 (부산대학교 생물학과)
  • Published : 2002.09.30

Abstract

The impact of summer monsoon on water quality of the lower Nakdong River was evaluated during the summer (June-August) in 1997. Several limnological variables were measured in the interval of $1{\sim}3$ day using an automatic monitoring system (Hydrolab $Recorder^{TM}$) to detect water quality changes caused by rainfall on onehour basis. During the monsoon period (from late June to mid July), 5 times of major rainfall events of >50 mm were recorded in the river basin. Dynamic changes of water quality were observed during the monsoon, and the first rainfall event (June$25{\sim}27$) had a significant influence on the water quality at the lower part of the river. All Parameters were largely changed due to the first rain event, and the changed level was maintained until the end of monsoon period. Nutrient concentrations and turbidity increased and values of the other parameters were declined as a result of water dilution. This rainfall event, Changma, is a meteorological phenomenon caused by the East-Asian monsoon climate. The magnitude and frequency of the rainfall during the early monsoon play an important role in change of water quality and ecosystem characteristics of large river systems.

본 연구는 낙동강 하류에서 장마 기간의 강우가 수질 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 1997년 하절기 장마기간 주요 집수역의 강우상황을 분석하고 낙동강 하류역 (물금)에서 $1{\sim}3$일 간격으로 수질항목(수소이온농도, 탁도, 투명도, 엽록소-a, 용존산소, 전기전도도, 수온)과 영양염류 등(총질소, 총인, 질산성 질소, 암모니아성 질소, 인산 인, 규산)을 측정하였다. 또한 갈수기 이후 큰 강에서 최초 집중강우가 수질 변화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수질 자동측정장비(Hydrolab $Recorder^{TM}$)를 이용하여 장마 초기강우 전후에 1시간 간격으로 수질 및 수위변화를 모니터링하였다. 우리나라는 연간 강우의약 50%이상이 하절기 ($6{\sim}8$월)에 집중되며, 특히 장마는6월 하순경에 시작하여 7월 중순까지 약 한 달간 하천수환경에 크게 영향을 미친다. 1997년 장마기간동안 낙동강의 주요 집수역에서 50mm 이상의 강우가 내린 횟수는 총 5회였고, 여름기간 중 물금 지역에서 물리${\cdot}$화학적 환경요인에 급격한 변화가 일어난 시기는 장마 초기를 전후해서였다. 초기강우로 기초수질항목 중 수온, 수소이온농도, 전기전도도, 용존산소는 큰 폭으로 감소하였고 탁도, 영양염류 및 규산 등과 같은 항목은 증가하는 양상을 보였다. 하절기 엽록소-a 농도는 총인, 총질소의 높은 농도에도 불구하고 연중 최저치를 나타냈는데, 이는 장마 강우로 인한 탁도 증가와 수체의 체류시간감소 영향 등이 크게 작용한 것으로 사료된다. 장마 초기 강우 동안 영양염류의 농도는 크게 증가하는 양상을 보였으나 항목에 따라 그 패턴은 다소 상이했다. 장마는 몬순기후에 의해 발생하는 기상 현상으로, 연중 가장 두드러진 집중된 강우 및 급격한 유량변화를 유발함으로써 하천생태계에 큰 영향을 미치게 된다. 특히, 이 기간동안 강우의 빈도 및 강도는 하천의 육수학적 현상 변화와 패턴에 중요한 요소로서 작용하며, 이는 동아시아몬순기후대에 속하는 하천들에서 유사하게 발생하는 하천의 중요한 특성으로 사료된다.

Keywords

References

  1. 기상청. 1991. 한국기후표∙기후예년값. 기상청. 서울
  2. 기상청. 1995. 기상년감. 기상청. 서울
  3. 김범철, 허우명, 황길순, 김동섭, 최광순. 1995. 소양호에서 인의 존재 형태별 분포에 관하여. 한국육수학회지. 28: 151-157
  4. 박성배. 1998. 낙동강 중∙하류의 기초수질과 장마기 초기강우가 수질에 미치는 영향. 부산대학교 석사학위논문. 104pp
  5. 윤용남. 1998. 공업수문학. 청문각. 서울
  6. 주기재. 1995. 낙동강생태연구 (1957-1994). 도서출판 금정. 부산
  7. An, K.G. 2000a. Dynamic changes of dissolved oxygen during summer monsoon. Kor. J. Limnol. 33: 213-221
  8. An, K.G. 2000b. Monsoon inflow as a major source of inlake phosphorus. Kor. J. Limnol. 33: 222-229
  9. An, K.G. 2000c. The impact of monsoon on seasonal variability of basin morphology and hydrology. Kor. J. Limnol. 33: 342-349
  10. Burt, T.P. 1992. The hydrology of headwater catchments. in: P. Calow and G.E. Petts (eds.), The River Handbook: Hydrological and Ecological Principles. Vol. 1.Blackwell Scientific Publication. Oxford. pp. 3-28
  11. Carbonnel, J.P. and M. Meybeck. 1975. Quality variations of Mekong River at Pnom Penh, Cambodia, and chemical transport in the Mekong Basin. J. Hydrol. 27: 249-265
  12. Cornish, P.M. 1982. The variations of dissolved ion concentration with discharge in some New South Wales streams. in: O’Loughlin, E.M. and L.J. Bren (eds.) The First National Symposium on Forest Hydrology, Melbourne, pp. 67-71
  13. Ebel, W.J., C.D. Becker, J.W. Mullan and H.L. Raymond. 1989. The Columbia River-toward a holistic understanding. in: Dodge, D.P. (ed), Proceedings of the International Large Rivers Symposium, Canadian Special Publication of Fisheries and Aquatic Sciences 106. Department of Fish and Oceans. Ottawa
  14. Ha, K. 1996. The Mechanism of Phytoplankton Succession in the Lower Part of Nakdong River. M.S. thesis, Pusan National Univ., 86 pp
  15. Ha, K., E.A. Cho, H.W. Kim and G.J. Joo. 1999. Microcystis bloom formation in the lower Nakdong River, South Korea: importance of hydrodynamics and nutrient loading. Mar. Freshwater Res. 50: 89-94
  16. Ha, K., H.W. Kim and G.J. Joo. 1998. The phytoplankton succession in the lower part of hypertrophic Nakdong River (Mulgum), South Korea. Hydrobiologia 369/370: 217-227
  17. Jénkins, A. 1989. Storm period hydrochemical response in an unforested Scottish catchment. Hydrolog. Sci. J. 34: 393-404
  18. Joo, G.J., H.W. Kim, K. Ha and J.K. Kim. 1997. Long-term trend of the eutrophication of the lower Nakdong River. Kor. J. Limnol. 30: 472-480
  19. Khondker, M. and A. Kabir. 1995. Phytoplankton primary production in a mesotrophic pond in sub-tropical Bangladesh. Hydrobiologia 304: 39-47
  20. Kim, B.C., K.S. Choi, C.G. Kim, U.H. Lee and Y.H. Kim. 2000. Effect of the summer monsoon on the distribution and loading of organic carbon in a deep reservoir, Lake Soyang, Korea. Water Res. 43: 3495-3504
  21. Kim, H.W., G.J. Joo and N. Walz. 2001. Zooplankton dynamics in the hyper-eutrophic Nakdong River system (Korea) regulated by an estuary dam and side channels. Internat. Rev. Hydrobiol. 86: 127-143
  22. Kim, H.W., K. Ha and G.J. Joo. 1998. Eutrophication of the lower Nakdong River after the construction of an estuarine dam in 1987. Internat. Rev. Hydrobiol. 83: 65-72
  23. Lee, S.K., S.H. Choi, H.W. Kim, K. Ha and G.J. Joo. 1999. Inter-annual variability of nutrient loadings in the lower Nakdong River, Mulgum, Korea. Acta Hydrobiol.Sinica 23: 17-23
  24. Likens, G.E., F.H. Borman, R.S. Pierce, J.S. Eaton and N.M. Johnson, 1977. Biogeochemistry of a Forested Ecosystem. Springer-Verlag., New York
  25. Lohman, K., J.R. Jones, M.F. Knowlton, B.D. Swar, M.A. Pamperl and B.J. Brazos. 1988. Pre- and postmonsoon limnological characteristics of lakes in the Pokhara and Kathmandu valleys, Nepal. Verh. Int. Ver. Limnol. 23: 558-565
  26. Meybeck, M., G. Friedrich, R. Thomas and D. Chapman. 1992. Rivers. in: Chapman, D. (ed), Water Quality Assessments. Chapman and Hall, London
  27. Miller, W.R. and J.I. Drever. 1997. Water chemistry of a stream following a storm, Absaroka Mountains, Wyoming. Geol. Soc. Am. Bull. 88: 286-290
  28. Muraoka, K. and T. Hirata. 1988. Streamwater chemistry during rainfall events in a forested basin. J. Hydrol. 102: 235-253
  29. Pringle, C.M., R.J. Naiman, G. Bretschko, J.R. Karr, M.W. Oswood, J.R. Webster, R.L. Welcomme and M.J. Winterbourn. 1988. Patch dynamics in lotic systems. J. N. Am. Benthol. Soc. 7: 503-524
  30. Recknagel, F. 1997. ANNA-Artificial Neural Network model for predicting species abundance and succession of blue-green algae. Hydrobiologia 349: 47-55
  31. Reynolds, C.S. 1992. Algae. in: Calow, P. and G.E. Petts (eds), The River Handbook: Hydrological and Ecological Principles. Vol. 1. Blackwell Scientific Publication, Oxford
  32. S.H.G.N. 1990. Annuaire Hydrologique de la Suisse. Service hydrologique et geologique national, Ottice fed. environment Forets et Paysages, Berne
  33. Shapiro, J. 1990. Current beliefs regarding dominance by blue-greens: the case for the importance of CO2 and pH. Verh. Int. Verein. Limnol. 24: 38-54
  34. Silva, E.I.L. and R.W. Davies. 1987. The seasonality of monsoonal primary productivity in Sri Lanka. Hydrobiologia 150: 165-175
  35. Walling, D.E. and B.W. Webb. 1992. Water quality: I. physical characteristics. in: Calow, P. and G.E. Petts The River Handbook: Hydrological and Ecological Principles. Vol. 1. Blackwell Scientific Publication, Oxford
  36. Wetzel, R.G. and G.E. Likens. 1991. Limnological Analyses. 2nd Ed. Springer-Verlag, New York
  37. Zafar, A.R. 1986. Seasonality of phytoplankton in some South Indian lakes. Hydrobologia 138: 177-187