This paper presents the development and application of a riparian buffer zone design model(RBZDM). The model was developed as a decision-making tool for watershed management, by integrating geographic information system(GIS) and analytical hierarchy process(AHP) theory. Several factors for watershed management, such as pollution removal capacity, land aquisition cost, distribution of point and non-point pollution sources, and possibility of new pollution source location, were analyzed based on AHP theory. The vegetated buffer zone width was designed using GIS-based riparian buffer analysis. The developed model was applied to the Kyoungan Stream watershed, which is an important part of Paldang lake catchment area. The Kyoungan stream watershed was divided into sixteen subbasins. Six of them belong to the main stem, where the model was applied. Ten alternatives of buffer zone width and five hierarchial levels were designed. The relative importance and the relative preference were computed by pair-wise comparison of evaluation criteria given in hierarchial levels. The buffer zone width was determined by linear function of the given alternatives and relative preferences. From this study, it was determined that the six buffer zone widths of Kyoungan main stems would be 1,594, 1,744, 1,856, 1,782, 1,338, 1,780 meter, from upstream to downstream.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.5
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pp.358-363
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2009
The HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model was applied to the Kyoungan stream watershed to analyze effects of watershed management plans on receiving water qualities. Utilizing BASINS 3.1 GIS program, the Kyoungan stream watershed was divided into 57 sub-basins and model input parameters were obtained, from DEM (Digital Elevation Model), land use type, stream map, and wastewater treatment facilities, etc.. The hydrologic module of the model was validated based on the measured meteorological data and stream flow data. Then the model was calibrated and verified against the field measurements of water qualities, including temperature, DO, BOD, $NO_3-N$, $NH_3-N$, Org-N, TN and TP. In most cases, there were reasonable agreements between measurements and predictions. The validated model was used to analyze the water quality improvements in the main stream of Kyoungan stream according to the watershed management plans in sub-basins, which are three different scenarios: water quality improvement in tributaries through watershed management activities, expansion and up-grade of wastewater treatment plants, and application of first and second scenarios together. It was concluded that expansion and upgrade of wastewater treatment plants would be more effective than watershed management activities. In order to improve water qualities to the satisfactory level, both watershed management and point source control must be required in the Kyoungan stream.
Kim, Ho-Sub;Lee, Su-Woong;Rhew, Doug-Hee;Kong, Dong-Soo
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.25
no.3
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pp.452-458
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2009
This study was carried out to assess the effect of discharge loading at sewage treatment plants (STP) on water quality in Kyoungan stream. The seasonal variations of water quality (BOD, COD, SS, TN, and chl.a) at site 1(Mesanribo) were similar with those at site 2(Sehabo). BOD, COD, SS, and chl.a concentration were also similar except for TN and TP concentration which were lower than those at site 1. The BOD, COD, TN, TP and chl.a concentration at site 2 in dry period were higher than that of wet period. The ratios of BOD, TP, COD, SS discharge loading at all STP in Kyoungan stream watershed to delivery loading at site 2 were 0.69, 0.54, 0.48, 0.31, and 0.26 on average, respectively. Both site 1 and site 2, the seasonal variations of discharge loading at STP did not showed any relationship with those of water quality. The mean ratios of inflow loading at site 1 to delivery loading at site 2 were relatively high that ranged from 0.43 to 0.61. In dry period, the ratios of discharge loading at STP in Sehabo watershed to delivery loading at site 2 were below 0.2 except for BOD (0.24), and decreased <0.1 in wet period. While, SS loading from watershed between site 1 and site 2 to delivery loading at site 2 ratios increased in wet period.
A decision support system, Watershed Analysis Risk Management Framework(WARMF), was applied to the Kyungan Stream watershed, a tributary of Lake Paldang, for calculation of total maximum daily loads(TMDL). The WARMF system was developed by Systech Engineering, USA, and has been successfully used in several watersheds, for TMDL studies. The study area was divided into 14 sub-basins, based on digital elevation model(DEM). The integrated watershed and stream model of WARMF was validated by flow and BOD data measured during the year of 1999. There were reasonable agreements between model results and field data, both in water flow and BOD. The validated Kyungan WARMF was extensively utilized to study the quantitative relationship between waste loads and receiving water quality. Based on TMDL guideline at Paldang Lake and Kyungan Stream, the water quality criterion were set to be 3.0mg/L, 3.5mg/L, and 4.0mg/L at the watershed outlet. The allowable waste loads of BOD, both from point and non-point sources, were determined at each water quality criterion. From this study, it was concluded that the WARMF provided several advantages over the conventional application of watershed and stream models for TMDL study, such as time variable simulations, multiple possible soutions, and reduction loads for goal water quality, etc.
Long term monthly monitoring data showed that the water quality of streams flowing into Lake Paldang has been improved by various strategy for water. However, the effect of quality on Lake Paldang is still insufficient because of nonpoint source from watershed. In order to evaluate quantifying methods for pollution source and make a suggestion on improvements, Storm Water Management Model (SWMM) was constructed by using data set from the water quality and streamflow monitoring network in the Kyoungan watershed for Total Maximum Daily Loads (TMDLs). Load duration curve (LDC) based on the result of the Kyoungan watershed SWMM indicated that the water quality criterion on $BOD_5$ was often exceeded in up-stream than down-stream. From flowrate-load correlation curve, SS load significantly increased as streamflow increases. 75.3% of streamflow and 62.1% of $BOD_5$ loads is discharged especially in the zone of high flows, but monitoring data set didn't provide proper information about the conditions and the patterns associated with storm events. Therefore, it is necessary to acquire representative data set for comparing hydrograph and pollutograph through monitoring experimental watershed and to establish methods for quantifying point and nonpoint source pollutant loads.
An integration study of time-variable small watershed and stream models (USEPA's SWMM and WASP5) was performed for impact assessment of urbanization on water environment. The study area, the Kyoungan Stream, the tributary of Paldang Lake, was divided into 111 subbasins, based on the topographic condition, land use, and drainage system. RUNOFF block of SWMM was applied to estimate runoff flow and quality. EXTRAN block computed daily and hourly flow according to simulated runoff flow, water supply, and drainage data. SWMM was connected to WASP5 by transforming output file of SWMM into input file of WASP5. The nonpoint source loads and flow data of SWMM were imported to WASP5. The stream was divided into 45 segments based on the watershed delineation. The study included three water quality parameters, BOD, TN, and TP. The validate models were used to examine the impact of urbanization on stream flow and water quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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