• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1219-1223
• /
• 2007

수온은 수계에서 가장 중요한 물리적 특성 중 하나로서, 생물 군집, 특히 어류와 무척추 동물에 관련된 많은 수질 인자에 영향을 미친다. 하천의 생태학적 모습을 개선하기 위한 하천 복원 사업 수행에 있어서, 서식처 및 산란처 조건으로서의 수온 조사 및 모델링의 필요성이 점차 증가하고 있는 상황이다. 본 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 반변천 합류부에 평면 이차원 비정상 수치모형인 KU-RLMS 모형을 적용하여 수온의 변화 특성을 규명할 목적으로 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 수심적분된 2차원 연속방정식, 운동량방정식, 이송확산방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 이 모형은 흐름, 농도, 지형변화를 조합하여 계산할 수 있는 모형으로서 점착성 및 비점착성 유사의 이동, 보존성 및 비보존성 오염물질의 이동, 수온 변화를 모의할 수 있다. 수치모형 적용을 위한 현황분석으로 안동 및 임하 조정지댐의 방류량, 안동 수위관측소의 수위, 법흥교 및 포진교 지점의 수온 자료를 분석하였다. 이송확산모형의 보정을 위해, 안동대교 지점의 수온 횡분포 측정자료를 사용하여 확산계수에 대한 매개변수 추정 및 검증을 수행하였다. 또한, 안동조정지댐과 임하조정지댐의 방류량 및 방류수온을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 수온 변화 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.86-86
• /
• 2021

온천천은 부산광역시 금정구, 동래구, 연제구를 흐르는 도심 하천으로 부산 시민들의 도심 속 산책길, 자전거 길 등으로 활용되는 도시하천이다. 그러나 온천천 양안의 동래 곡저 평야가 시가지화 되고 온천천 발원지인 금정산 주변에서 무허가 상수도를 사용하고 각종 쓰레기와 하수의 유입으로 인해 하천 전체가 하수관으로 변해왔다. 이에 따라 부산광역시는 온천천 정비 계획을 시행하여 하천 정비와 함께 자동측정망을 설치하여 하천의 DO (dissolved oxygen), 탁도, TDS농도 등 자료를 수집하고 있다. 그러나 자동측정망으로 쌓여가는 데이터를 활용하여 DO농도 예측은 거의 이뤄지지 않고 있다. DO는 하천의 수질 오염 정도를 판단하는 수질인자로 역사적으로 하천 연구의 주요 연구 대상이 되어 왔다. 본 연구에서는 일 자료 뿐만 아니라 시 자료를 기반으로 RNN-LSTM 알고리즘을 활용한 DO예측을 시도하였다. RNN-LSTM은 시계열 학습에 뛰어난 알고리즘으로 인공신경망의 발전된 형태인 순환신경망이다. 연구에 앞서 부산광역시 보건환경정보 공개시스템으로부터 받은 자료 중에서 교정, 보수 중, 비사용, 장비전원단절 등으로 인해 누락데이터를 2014년 1월 1일부터 2018년 12월 31일의 데이터 전수조사 후 이상데이터를 확인하여 선형 보간하여 데이터를 사용하였다. 연구에서는 Google에서 개발한 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하여 부산광역시 금정구 부곡동에 위치한 부곡교 관측소의 DO농도를 시간 또는 일 예측을 하였다. 일 예측 학습에는 2014년~ 2018년의 기상자료(기온, 상대습도, 풍속, 강수량), DO농도 자료를 사용하였고, 시 예측 학습에는 연속된 자료가 가장 많은 2015년 3월 ~ 12월까지의 데이터를 활용하여 연구를 진행하였다. 모형의 검증을 위해 결정계수(R square)를 이용하여 통계분석을 실시하였다.

• Journal of environmental and Sanitary engineering
• /
• v.15 no.2
• /
• pp.75-84
• /
• 2000

운전 온도 $35^{\circ}C$, 평균 유기물부하 $3.1{\;}kgCOD/m^3/day$ 및 수리학적체류시간 10일에서 혐기성 연속회분식공정에 의한 분뇨처리를 수행하였다. 공정의 평가는 대조 소화조로 완전혼합형의 소화조와 병행하여 수행되었다. 본 실험에서 분뇨는 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 고형물을 함유하고 있음에도 불구하고 희석 없이 소화가 가능하였다. 혐기성 연속회분식공정에서 고형물은 급속하게 증가하여 완전혼합형의 대조 소화조에 비하여 소화조내 고형물(biomass)의 농도가 2.4배로 증가하였고, 가스발생량에 있어서도 대조 소화조에 비해 현격한 증가를 보였으며 그 증가율은 205~220%에 달했다. 부가적인 침전 시설이 없이도 혐기성 연속회분식공정의 유출수질이 대조 소화조 보다 높게 나타났는데 상징액 기준으로 휘발성고형물 제거율은 혐기성 연속회분식공정이 대조 소화조 보다 12~14% 높았다. 한편, 혐기성 연속회분식공정의 운전인자로 반응/침강비(R/T ratio)를 조사한 결과 R/T비가 1인 경우가 3의 경우보다 가스발생량, 메탄함량 및 유기물 제거율이 약간 높았으나 큰 차이는 없었다. 위의 실험결과들로부터 혐기성 연속회분식공정은 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 유기물을 함유하고 있는 분뇨의 처리에 효과적이고 안정적인 공정으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.35 no.1 s.97
• /
• pp.28-35
• /
• 2002

The effect of physical parameters on water quality was analyzed using monitoring data of 193 agricultural reservoirs. The retention time of reservoirs ($t_d$) ranged between 10 and 140 days, and the ratio of drainage area (DA) to reservoir surface area (SA) was between 10 and 120. Both ratios of DA/SA and total area (TA)/ reservoir storage (ST) in Korean agricultural reservoirs were relatively greater than those in natural lakes in other countries. As retention time was plotted against DA/SA ratio, it was shorter in Korean reservoirs than natural lakes. The semi-logarithmic relationship between TA/SA and t>$t_d$ was $t_d\;=\;42.21(TA/ST)^{-1}$ (n = 50, $R^2\;=\;0.89$). While areal loading of total phosphorus (TP) was below $4\;gTP{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ in general, it exceeded $10\;gTP{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ in reservoirs where DA/SA ratio was greater than 100, which implies that areal loading of TP increases as DA/SA ratio increases. Chl-a concentration was positively related with the mean depth of reservoir, implying the higher Chl-a concentration with deeper the mean depth. Therefore, the deeper reservoir might be advantageous in water quality management perspective if other morphological conditions are similar. The empirical regression equation using physical parameters was also suggested in the estimation of TP concentration in the reservoirs. Combined information presented in this paper might be applicable to the water quality management in agricultural reservoirs.

• Journal of Korean Society on Water Environment
• /
• v.33 no.6
• /
• pp.715-721
• /
• 2017

Tree box filters, an example of bioretention systems, were compacted and versatile urban stormwater low impact development technique which allowed volume and water quality treatment performance to be adjusted based on the hydrologic, runoff quality and catchment characteristics. In this study, the overall performance of a 6 year-old tree box filter receiving parking lot stormwater runoff was evaluated. Hydrologic and hydraulic factors affecting the treatment performance of the tree box filter were also identified and investigated. Based on the results, the increase in rainfall depth caused a decrease in hydrologic and hydraulic performance of the tree box filter including volume, average flow, and peak flow reduction (r = -0.53 to -0.59; p<0.01). TSS, organics, nutrients, and total and soluble heavy metals constituents were significantly reduced by the system through media filtration, adsorption, infiltration, and evapotranspiration mechanisms employed in the tree box filter (p<0.001). This significant pollutant reduction by the tree box filter was also found to have been caused by hydrologic and hydraulic factors including volume, average flow, peak flow, hydraulic retention time (HRT) and runoff duration. These findings were especially useful in applying similarly designed tree box filter by considering tree box filter surface area to catchment area of less than 1 %.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.31 no.4B
• /
• pp.343-352
• /
• 2011

The water quantity by intake station as well as the tributary flow discharge acting as sink or source were added to the main flow rate in the present study and RMA-2 and RMA-4 models were applied to the reach from Pal-dang dam to Jam-sil submerged weir to investigate the influence of water supply withdrawal on the river flow and water quality. The numerical results revealed that the water supply withdrawal from 5 intake stations located upstream of Jam-sil submerged weir changed the total flow rate and therby induced different hydraulic characteristics in terms of water surface elevation and velocity. The changed flow field by the inclusion of water intake quantity led to the variation of water quality. By the consideration of the water supply withdrawal, the velocity structure was significantly disturbed by the outflowing flow condition nearby Gu-ui, Ja-yang, and Pung-nap intake stations. Furthermore, the mean velocity was lowered by 25% and the stage upstream of Gu-ui station rose upto 1.5 cm compared with the result by exclusion of water intake. In case of no water withdrawal, the distribution of BOD concentration was parallel throughout the domain. However, when the water withdrawal is considered, the distribution of BOD concentration nearby the Gu-ui, Am-sa, and Ja-yang station was signifiantly changed. In addition, the BOD concentration including the intake stations showed higher value at the downstream of the reach due to the loss of the discharge by water withdrawal effect. It is concluded that both the inflow and outflow discharges from tributaries and water intake stations should be included in the numerical simulation to analyze the hydrodynamic behaviors and mixing characteristics more accurately.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.148-148
• /
• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.57 no.4
• /
• pp.277-287
• /
• 2024

Water distribution system (WDS) is exposed to various water quality incidents during its operation. This study utilized Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) to analyze the risk associated with potential virus intrusion in WDSs. Additionally, the study determined the location and operation of rechlorination facilities to minimize potential risk. In addition, water quality resilience was calculated to confirm that the chlorine concentration maintains within the target range (0.1-1.0 mg/L) during normal operation. Hydraulic analysis was performed using EPANET, while EPANET-MSX was linked to simulate the reactions between viruses and chlorine. The proposed methodology was applied to the Bellingham network in the United States, where rechlorination facilities capable of injecting chlorine concentrations ranging from 0.5 mg/L to 1.0 mg/L were considered. Results indicated that without rechlorination facilities, the Average risk was 0.0154. However, installing rechlorination facilities and injecting chlorine at a concentration of 1.0 mg/L could reduce the Average risk to 39.1%. It was observed that excessive chlorine injection through rechlorination facilities reduced water quality resilience. Consequently, a rechlorination facility with a concentration of 0.5 mg/L was selected, resulting in a reduction of approximately 20% in average risk. This study provides insights for designing rechlorination facilities to enhance preparedness against potential virus ingress in the future.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.60-71
• /
• 2007

Groundwater from public wells was monitored during one year with two month interval for hydrogeochemical parameters and chlorofluorocarbons (CFCs) as environmental tracers in Jeju Island. Concentrations of major cations and $SiO_2$ show variation less than 10% whereas $NO_3$ and dissolved oxygen (DO) showed larger variation though DO variation did not change oxic or suboxic condition. $NO_3$ concentration has no consistent seasonal pattern with the largest variation of 35%. Groundwater ages determined by CFCs became temporarily younger by 5 years in October for groundwater with ages of 15 to 25 years, which can be attributed to infiltrating water in rainy season. Compared to air temperature, groundwater temperature has much smaller variation with no phase difference, which can be accounted for by a two-component model consisting of infiltrating water from surface and deeper groundwater with negligible temperature variation. The relatively small variation in groundwater age and temperature indicates that groundwater recharge through fast flow-paths is much smaller compared with basal groundwater in terms of aquifer storage.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.spc1
• /
• pp.1167-1181
• /
• 2021

In relation to the algae bloom, four types of blue-green algae that emit toxic substances are designated and managed as harmful Cyanobacteria, and prediction information using a physical model is being also published. However, as algae are living organisms, it is difficult to predict according to physical dynamics, and not easy to consider the effects of numerous factors such as weather, hydraulic, hydrology, and water quality. Therefore, a lot of researches on algal bloom prediction using machine learning have been recently conducted. In this study, the characteristic importance of water quality factors affecting the occurrence of Cyanobacteria harmful algal blooms (CyanoHABs) were analyzed using the random forest (RF) model for Bohyeonsan Dam and Yeongcheon Dam located in Yeongcheon-si, Gyeongsangbuk-do and also predicted the occurrence of harmful blue-green algae using the machine learning and deep learning models and evaluated their accuracy. The water temperature and total nitrogen (T-N) were found to be high in common, and the occurrence prediction of CyanoHABs using artificial neural network (ANN) also predicted the actual values closely, confirming that it can be used for the reservoirs that require the prediction of harmful cyanobacteria for algal management in the future.