• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.42 no.3
• /
• pp.364-373
• /
• 2009

We evaluated stream health, based on integrative approaches of qualitative habitat evaluation index (QHEI), chemical water quality and the index of biological integrity (IBI) using fish assemblages in Daejeon Stream during August 2004 - October 2007. The QHEI values in this study averaged 78.2 (n=28, range: 47$\sim$124), indicating "fair" condition based on the criteria of US EPA (1993). The highest value was in the headwater site (S1) that was 112 (good), whereas the value in S3, mid and downstream was SS (fair-poor) that was the lowest owing to a disturbance on the bed and an artificial bank. Concentrations of chemical parameters such as BOD, TP and conductivity increased from the upstream to the downstream due to higher inputs of organic matters and nutrients from the urban area. Conductivity and TP showed a dilution of stream water by rainwater during summer monsoon. Analysis of fish compositions showed that total number of species was 24 and Zacco platypus was predominated (82%). The mean IBI was 17 (range: 12$\sim$30) during four years and the IBI values also decreased from S1 to S4. These results indicated that ecological health was degradated distinctly as the stream goes down through the city-center. We concluded that Daejeon Stream running through the city are influenced by chemical impact such as an influx of domestic sewage as well as the quality of habitat.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.448-448
• /
• 2021

최근 급격한 기후변화와 도시화 및 산업화로 인한 지류하천에서의 수량과 수질의 변동은 생물 다양성 감소와 수생태계 건강성 저하에 큰 영향을 미치고 있다. 효율적인 수생태 관리를 위해서는 지속적인 유량, 수질, 그리고 수생태 모니터링을 통한 데이터 축적과 더불어 면밀한 상관 분석을 통해 수생태계 건강성의 악화 원인을 규명해야 할 필요가 있다. 그러나 수많은 지류하천을 대상으로 한 지속적인 모니터링은 현실적으로 어려움이 있으며, 수생태계의 특성 상 단일 영향 인자만으로 수생태계의 건강성 변화와의 관계를 정확히 파악하는데 한계가 있다. 따라서 지류하천에서의 유량 및 수질의 시공간적인 변동성과 다양한 영향 인자를 고려하여 수생태계의 건강성을 효율적으로 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 본 연구에서는 경험적 데이터 기반의 머신러닝 모델 구축을 통해 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 지수(BMI, TDI, FAI)의 등급(A to E)을 예측하고자 하였다. 머신러닝 모델은 학습 데이터셋의 양과 질에 따라 성능이 크게 달라질 수 있으며, 학습 데이터셋의 분포가 불균형적일 경우 과적합 또는 과소적합 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하고자 본 연구에서는 실제 측정망 데이터셋을 바탕으로 생성적 적대 신경망 GAN(Generative Adversarial Network) 알고리즘을 통해 머신러닝 모델 학습에 필요한 추가 데이터셋(유량, 수질, 기상, 수생태 등급)을 확보하였다. 머신러닝 모델의 성능은 5차 교차검증 과정을 통해 평가하였으며, GAN 데이터셋의 정확도는 실제 측정망 데이터셋의 정규분포와의 비교 분석을 통해 평가하였다. 최종적으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 예측 된 미계측 하천에서의 데이터셋을 머신러닝 모델의 검증 자료로 사용하여 수생태계 건강성 등급 예측 정확도를 평가하였다. 본 연구에서의 GAN에 의해 강화된 머신러닝 모델은 수질 및 수생태 관리가 필요한 우심 지류하천 선정과 구조적/비구조적 최적관리기법에 따른 수생태계 건강성 개선 효과를 평가하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 이를 통해 예측된 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 등급 자료는 수량-수질-수생태를 유기적으로 연계한 통합 물관리 정책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.43 no.3
• /
• pp.428-436
• /
• 2010

This study was to evaluate water quality characteristics and ecological health using a mulimetric fish model in Taehwa-River watershed during May~September 2009. The ecological health assessments were based on the Index of Biological Integrity (IBI) using fish community and the multimetric model of Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI). For the study, the models of IBI and QHEI were modified as 8 and 11 metric attributes, respectively. We also analyzed spatial patterns of chemical water quality over the period of 2000~2009, using the water chemistry dataset, obtained from the Ministry of Environment, Korea. Values of BOD and COD averaged $1.7\;mg\;L^{-1}$ (scope: $0.1{\sim}31.8\;mg\;L^{-1}$) and $3.6\;mg\;L^{-1}$ (scope: $0.4{\sim}33\;mg\;L^{-1}$), respectively during the study. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) averaged $2.8\;mg\;L^{-1}$ and $96.8\;{\mu}g\;L^{-1}$, respectively, indicating an eutrophic-hypertrophic state. Also, TN and TP showed longitudinal increases toward the downriver reach. In the watershed, QHEI values varied from 67.5 (fair condition) to 164.5 (good condition) by the criteria of US EPA (1993). There was a abruptly decreasing tendency from T9 site in the QHEI values. According to 1st and 2nd surveys of Taewha River, multimetric model values of IBI was averaged 26.1 (n=14) with "good" condition (B) and the spatial variation was evident. Our results suggest that the mainstream sites was getting worse health condition along the river gradient due to inputs of the point and non-point sources from the urban (Ulsan city). Overall, dataset of IBI, QHEI, and water chemistry indicated that the ecological river health showed a downriver decline and the pattern was closely associated with habitat degradations and chemical pollutions as the waters pass through the urban region.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.1430-1434
• /
• 2005

금강 유역과 같이 복잡한 하천유역 시스템의 관리를 위해서는 시스템 요소들을 통합적으로 분석할 수 있는 효과적인 의사결정지원 도구가 필요하다. K-MODSIM 모형은 단기 물관리, 장기 운영계획, 가뭄 대비계획 및 물관련 분쟁 해결을 위해 보다 개선된 유역관리 전략을 수립하기 위한 컴퓨터 기반 도구로 개발되었으며, 본 연구에서는 K-MODSIM 모형에 저수지 운영률을 반영하여 유역의 용수배분을 평가하였다. 유역 저수지군 운영 환경 및 제약조건을 반영한 네트워크를 구성한 후, 두 단계의 모형 검정을 수행하였다. 먼저 물리적 검정을 통해서 전체 대상 수계의 상하류 물수지를 검토하고, 다음 단계인 운영 측면의 검정에서 물리적으로 나타나는 상황이 댐 운영이나 제약 조건 등에 부합하는지의 여부를 검토하였다. 대청댐과 용담댐의 통합 운영을 위한 최적 운영률의 개발은 동적계획법 소프트웨어인 CSUDP를 이용하여 수행하였으며, 여기서 사유한 접근법은 음해 추계학적 동적계획법이다. 이 접근방법은 유입량 시계열을 추계학적으로 모의발생시키고, CSUDP 모형은 모의발생시킨 유입량 시계열에 대한 최적운영률을 찾기 위해 사용하며, CSUDP의 최적화 결과에 대한 통계적인 분석을 통해 월단위 운영률을 도출하였다. K-MODSIM 모형에 저수지 운영률을 반영하여 유역의 용수배분을 평가하였다. 유역 저수지군 운영 환경 및 제약조건을 반영한 네트워크를 구성하고, 대청댐과 용담댐의 통합 운영을 위한 최적연계 운영를을 개발하여 다음과 같은 운영 시나리오들을 개발하고 평가하였다. $\cdot$ 금강수계에 대한 용당댐의 영향 평가 $\cdot$ 댐 연계운영시 수요량 변화에 따른 영향 평가 $\cdot$ 하도추적을 고려한 일별모형의 검증 개발된 운영률과 하도추적방법을 K-MODSIM 모형에서 검증하기 위해서 vb.net 스크립트 파일을 개발하여 적용하였다.L이하로 이를 유등천 상류부에 공급할 경우 유등천의 수질은 BOD 6.7mg/L, TN 9.80mg/L, TP 0.90mg/L를 나타낼 것으로 예측된다. 고도처리시설의 도입 후 금강 합류점에서 갑천의 예측 BOD는 7.4mg/L로 현재 9.0mg/L에 비하여 개선되지만 이는 금강수계 오염총량 관리계획의 시$\cdot$도 경계지점 목표수질인 5.9mg/L를 만족시키지 못하므로, 이를 만족시키기 위해서는 방류수 BOD 7.2mg/L이하로 처리해야 할 것으로 판단된다.which support only concepts or image features.방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히 교사들이 중요하게 인식하는 해방적 행동에 대한 목표를 강조하여 적용할 필요가 있음을 시사하고 있다.교하여 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 또한 HSP 환자군에서도 $IL1RN^{*}2$ allele 빈도와

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.43 no.2
• /
• pp.279-287
• /
• 2010

This study was to evaluate ecological conditions of Hyeongsan River watershed from April to September 2009. The ecological health assessments was based on Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI), water chemistry during 2000~2009, and the fish multi-metric model, Index of Biological Integrity (IBI). For the study, the models of IBI and QHEI were modified as 8 and 11 metric attributes, respectively. Values of IBI averaged 25.4 (n=6), which is judged as a "fair" condition (C) after the criteria of Barbour et al. (1999). The distinct spatial variation was found in the IBI. Physical habitat health, based on the values of QHEI, varied from 76 in the downriver (H6) to 150.5 in the headwater (H1) and was evidently more disturbed in the downriver reach. Values of BOD and COD averaged 2.4 $mgL^{-1}$ (range: 0.3~13.8 $mgL^{-1}$) and 4.3 $mgL^{-1}$ (scope: 0.6~12.8 $mgL^{-1}$), respectively during the study period. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) averaged 3.0 $mgL^{-1}$ and 103.5 ${\mu}gL^{-1}$, respectively, indicating a severe eutrophication, and the nutrients increased more in the downriver than the headwater. Overall, physical, chemical and IBI parameters showed a typical downriver degradation along main axis of the river from the headwater-to-the downriver. This was mainly attributed to livestock waste and residential influences along with industrial discharge from the urban region.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.39 no.3 s.117
• /
• pp.320-330
• /
• 2006

An integrated health of a lotic ecosystem, Cho River, was evaluated by various approaches such as conventional water quality analysis, physical assessments of Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI), and the bioassay of Index of Biological Integrity (IBI) durin August${\sim}$September 2005. The IBI model used in the study was based on original multivariate metric model and then modified the metric attributes of the model for the regional application. Physical habitat health, based on the QHEI, was estimated using eleven metrics. During the study, values of IBI model averaged 36, which was judged as 'fair' to 'good' conditions. Spatial variations in the model values were evident: the headwater site (S1) was estimated as 48, indicating an 'excellent' condition, and the other sites were estimated 32${\sim}$38, 'good' condition. Values of the QHEI in the all sites averaged 148, which is judged as a good condition. The QHEI values varied from 120 (fair condition) to 199 (excellent condition) depending on the location of the stream. Site 5 (S5) was estimated as 'fair${\sim}$good' condition, while Site 7 (S7) was estimated as 'excellent' condition. The biological health, based on the IBI, reflected the habitat health. However, chemical conditions in terms of pH, turbidity, electric conductivity, dissolved oxygen (DO) did not make a difference in the biological health because of minor chemical differences among the locations.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.39 no.2 s.116
• /
• pp.198-208
• /
• 2006

This research was to apply a multi-metric approach, so called the Index of Biological Integrity (IBI) as a tool for biological evaluations of water environments, to a wadable stream. For the study, we surveyed 5 sampling locations in Kap Stream during August 2004 ${\sim}$ September 2005. We also compared the biological data with long-term water quality data, obtained from the Ministry of Environment, Korea and physical habitat conditions based on the Quantitative Habitat Evaluation Index (QHEI). We used ten metric systems for the IBI model to evaluate biological stream health. Overall IBI values in Kap Stream averaged 24 (range: 20${\sim}$30, n=5), indicating a "fair ${\sim}$ poor" conditions according to the modified criteria of Karr (1981) and US EPA(1993). Exclusive of 4th survey, average IBI values at the upstream reach (S1 ${\sim}$ S3)and downstream reach (S4 ${\sim}$ S5) were 20 and 24, respectively. However, in 4th survey the averages were 21 and 20 in the upstream and downstream reaches, respectively. This difference was larger in the upstream than in the downstream because of physical condition disturbed during summer monsoon. Values of the QHEI varied from 75(fair condition) to 148 (good condition) and values of QHEI in the S3 were significantly (P=0.001, n=5) lower than other sites. Biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were greater by 3 ${\sim}$ 8 fold in the downstream than in the upstream reach. We believe that present IBI approach applied in this study may be used as a key tool to set up specific goals for restoration of Kap Stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.734-734
• /
• 2012

국내에서는 과거부터 현재까지 하천을 이수, 치수, 하천환경 등 기능별로 구분하여 관리해 오고 있다. 하지만 하천을 보다 합리적으로 관리하기 위해서는 종합적인 관점에서 접근이 필요하며 하천의 현 상황을 제대로 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 하천을 평가하기 위해 제방축조율, 수질 등 다양한 하천지표 및 평가기법들이 개발되어 왔으나 치수 이수 환경 친수 등 하천의 다양한 기능 중 특정 기능들에 대해서만 단편적으로 진단해 오고 있는 실정이다. 또한 4대강 사업, 생태하천조성 등 다양한 하천사업이 시행되고 있어 그 성과와 필요성을 정량적으로 평가 관리할 수 있는 제도 마련이 필요하며, 하천 기능을 종합적으로 진단하고 이를 객관적으로 정량화할 수 있는 체계 구축이 매우 절실하다고 할 수 있다. 따라서 건전한 하천종합관리체계 구축을 위해 하천의 기능인 이수, 치수, 하천환경 및 친수 요소간의 조화와 평가가 가능한 정량적 지표 및 지수의 개발이 필요하다. 보다 건전한 하천관리체계 구축을 위한 국가 수자원 정책 결정 시 정책결정자가 보다 다양한 정보를 획득하고 이를 통한 분석정보를 바탕으로 여러 가지 대안을 도출할 수 있어야 하며 이는 여러 가지 정보를 종합한 지표를 통해 보다 쉽게 얻을 수 있다. 하천의 다양한 기능에 대한 정보를 종합하여 지표화함으로써 정책결정자는 여러 가지 경우를 고려한 다양한 대안을 검토할 수 있게 되어 최적의 대안 도출이 가능해진다(건설교통부, 2006). 본 연구에서는 한정된 수자원을 다양한 목적과 제약조건을 충족시키면서 효율적으로 이용, 보전하기 위해 하천의 다양한 정보의 연계, 공유를 통한 통합관리체계 구축을 하고자 하천 특성을 표현할 수 있는 다수의 대리변수를 조사, 분석하였다. 또한 조사된 대리변수들 중 하천의 각 기능에 미치는 영향을 충분히 고려하여 대리변수를 선정하고 이를 통해 잠재지표를 선정하였다. 선정된 잠재지표를 이용하여 하천의 각 기능을 평가할 수 있는 하천종합관리지표를 개발하여 국내 국가하천에 적용함으로써 하천 특성의 시공간적인 변화를 분석하였다. 개발된 지표를 통해 국내 하천관련 사업에 대한 B&A 분석을 수행하여 사업 성과를 제시하였다. 본 연구에서 개발된 지표는 하천관련 사업의 전, 후 상황을 분석함으로써 사업효과를 분석할 수 있으며 하천관련 사업의 효과에 대한 대국민 홍보효과를 가져올 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.43 no.2
• /
• pp.307-318
• /
• 2010

This study was to analyze the ecological conditions, based on physical habitat, chemical, and biological conditions before (2006, 2007) and after ecological restoration (2009) in five sites of Changwon Stream (CS) and six sites of Nam Stream (NS), respectively, and then to compare ecological health between the two period. The analysis of ecological health was based on the multimetric models of Index of Biological Integrity (IBI) and Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI) along with water chemistry in the streams. For the study, the models of IBI and QHEI were modified as 8 and 11 metric attributes, respectively. For the evaluations, the survey was conducted in the period of 2006~2007 before the restoration and in 2009 after the restoration by the city. Chemical conditions, based on conductivity, in both streams showed a typical longitudinal declines along the axis of the upstream-to-downstream. There were no significant differences (p>0.05) in water quality between the two periods. Values of IBI in the CS and NS averaged 21.6 and 19.7, respectively, indicating a C grade in the criteria of Ministry of Environment, Korea, and there was no significant differences in the IBI between the two periods. Values of QHEI after the restoration averaged 29.2 and 63.2 in the CS and NS, respectively and the values decreased markedly especially, in the NS (35.3) after the restoration. The habitat disturbance was mainly attributed to destructions (i.e., the narrower width of riparian vegetation and higher substrate exposure by the air) of artificial materials by massive flood in 2009. Overall, our results suggest that the restoration was not effective in the two streams between the two periods, even if the budget was used a lot and that such ecological restoration, not considered the natural disaster, may not effect for the stream restoration.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.32 no.1
• /
• pp.97-104
• /
• 2010

At present, the biological nutrient removal (BNR) process for removal of nitrogen and phosphorus is being constructing to keep pace with the reinforced standard of effluent quality and the traditional activated sludge process of preexistence is being promoting to retrofit. At the most case of retrofitting, processes are subjected to be under consideration as alternative BNR process for retrofitting. However, process evaluation methods are restricted to compare only treatment efficiency. Therefore, when BNR process apply, process evaluation was needed various method for treatment efficiency as well as sludge production and aeration cost, and all. In this study, the evaluation method of alternative process was suggested for the case for retrofitting S wastewater treatment plant which has been operated the standard activated sludge process. Three BNR processes for evaluation of proper alternatative process were selected and evaluated with suggested method. The selected $A^2$/O, VIP and DNR processes were evaluated using the mathematical model which is time and cost effective as well as gathered objective evaluation criteria. The evaluation between 5 individual criteria was possible including sludge production and energy efficiency as well as treatment performance. The objective final decision method for selection of optimal process was established through the fuzzy inference.