Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.10
no.2
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pp.111-122
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2010
As the Jamsu-bridge and the floodplains of the Han River can be flooded during the rainy season, the exact prediction of the peak flood time is very important for mitigation of flood hazard. This study analyzes the effect of outflow of Paldang Dam and tide of Yellow Sea on the Han River. A target area is from the Paldang dam to Jeonryu gauging station. Water level of Jeonryu as a downstream boundary condition was estimated through multi linear regression analysis with outflow of Paldang dam and tide level of Incheon, because it was influenced by both a tide of Yellow Sea and outflow of Paldang dam. In this study, Water Level Rising Travel Time of the Jamsu-bridge and some floodplains in the Han River are estimated. Also, The second order polynomial expressions for relationships of outflow of Paldang Dam and Water Level Rising Travel Time were developed considering the outflow of Paldang dam and tide of Yellow Sea.
In this study, the behavior of pollutant was calculated at Paldang reservior according to several scenarios of the accidental water pollution by means of the numerical models for forecasting water quality. Also managemental plans for situation of the accidental water pollution happening at Paldang watershed were simulated. According to the simulating results, a plan of increase of discharge at Cheongpyeong dam reduced the peak concentration of pollutants, whereas extended the time for stopping water intake. Another plan, drop of water elevation at Paldang dam, decreased seriously the time for stopping water intake although there were a little effect to decrease the peak concentration. Thus it was concluded that appropriate combinations of the plans for the increase discharge and the dropping water elevation should be used to deal with the accidental water pollution at Paldang watershed.
No correction has been made for the rating curve of Goan Station since 1986 even though there has been a severe bed degradation until now. Furthermore, it was informed to Han River Flood Control Center that there was a difference between the discharge released from Paldang dam and the discharge observed at Goan station during 1990 flood. By considering such river bed changes, hydraulic model experiment with 1/100 scale was performed for the range of 2.2 km, which covers from Paldang dam to the downstream of Goan station. From this experiment, the rating curve was obtained by considering the discharges from Paldang dam and the corresponding water levels at Goan station. Also, the exsitingand the proposed rating curves were compared with those by computational method of RMA-2V.
The existing gate operation rule of Paldang hydroelectric plant has been used since the construction of the dam in 1973 except partial modification due to the construction of Chungju multipurpose dam in 1985. The water level near the downstream of Paldang dam has been lowered about 3 m because of the channel maintenance of Han River development project. Thus, the discharge estimation formula based on the submerged orifice type spillway has to be re-evaluated by considering various patterns of the gate operation rules and lowered channel bed. In this study, three types of gate openings were tested to select the proper gate operation rules through the hydraulic model test for various discharges and opening heights. Also, the numerical analysis has been performed to simulate the flow patterns of downstream. As a result, the gate operation rule, which opens 5 gates each time from the left side, was selected as the proper gate operation rule of Paldang dam.
Artificial neural networks were used for time series modelling of algal dynamics of whole year and by season at the Paldang dam station (confluence area). The modelling was based on comprehensive weekly water quality data from 1997 to 2004 at the Paldang dam station. The results of validation of seasonal models showed that the timing and magnitude of the observed chlorophyll a concentration was predicted better, compared with the ANN model for whole year. Internal weightings of the inputs in trained neural networks were obtained by sensitivity analysis for identification of the primary driving mechanisms in the system dynamics. pH, COD, TP determined most the dynamics of chlorophyll a, although these inputs were not the real driving variable for algal growth. Short-term prediction models that perform one or two weeks ahead predictions of chlorophyll a concentration were designed for the application of Harmful Algal Alert System in Lake Paldang. Short-term-ahead ANN models showed the possibilities of application of Harmful Algal Alert System after increasing ANN model's performance.
To investigate the effect of upstream dam operation and river water use on the downstream flows, SWAT-K watershed model was applied to the Paldang Dam watershed of the Han River basin. Analysis results from 2001 to 2009 showed that outflows from the multi-purpose dams such as the Soyanggang Dam and Chungju Dam much have a strong influence on the downstream flows during both the low- and high-flow seasons. This resulted an increase of low-flow at the Paldang Dam, the end of Pukhangang, and the Yangpyeong stage station by $100.57m^3/s$, $33.01m^3/s$, and $49.66m^3/s$, respectively. Whereas, the impact of river water use was hardly found in the Pukhangang, and also was not significant in the (Nam)hangang. Therefore, the effect of small dam such as the Hoengseong Dam or river water use would be able be excluded for long-term runoff analysis. But, in the case of the areas with a large amount of water use, a sufficient information such water-intake and water movement also must be taken into account like this study.
We estimated monthly and annual secondary productivity of pelagic zooplankton in Lake Paldang and Lake Cheongpyong. Secondary productivity was calculated by combining estimated zooplankton biomass and biomass-specific productivity for each site and depth from March to November 2008. In addition to somatic production, we measured production of eggs and exuviae for three dominant species: Daphnia galeata, Bosmina longirostris, Cyclops sp. In terms of biomass, B. longirostris was dominant in Lake Paldang in April and May, B. longirostris showed explosive biomass growth, especially in May. In June and July, B. longirostris and D. galeata were both dominant. Lake Cheongpyeong showed much lower zooplankton biomass than Lake Paldang. In August, there was little or no biomass in both lakes probably due to heavy rain. The Gyeongan River contributed most of the secondary productivity and B. longirostris contributed the most secondary productivity in Lake Paldang. D. galeata also contributed in the Gyeongan River, the South Han River and at the Paldang Dam in spring and fall. Overall, Lake Cheongpyeong showed lower secondary productivity than Lake Paldang. B. longirostris made the largest contribution to secondary productivity in the Cheongpyeong Dam area while D. galeata contributed the most near Nami Island. Somatic production constituted ~80% of the total secondary productivity (the sum of somatic, egg and exuvia production) for D. galeata and B. longirostris. Although production-to-biomass (P/B) ratios were usually <<1 B. longirostris sometimes showed very high P/B ratios, probably due to fish predation. D. galeata showed much lower P/B ratios than B. longirostris after the summer at most sites.
This study was to investigate phytoplankton communities and to evaluate the effects of hydrological and physical-chemical environmental factors in major five dam reservoirs in the Han River water system. Annual average of chlorophyll a concentration in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong and Lake Doam was higher than that of Lake Chungju and Lake Hoengseong. The opposite seasonal variation patterns of phytoplankton growth were observed in dam reservoirs; the highest biomass in spring of dry season in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong which are the river-type reservoirs and Lake Doam where turbidity was high throughout the year, and in summer and autumn of rainy season in Lake Chungju and Lake Hoengseong which are the lake-type reservoirs, indicating that the seasonal pattern for growth of phytoplankton in on-river reservoirs is mainly determined by hydrologic characteristics. The dominant species of phytoplankton in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong and Lake Doam, where the concentration of nutrients was relatively high, were Bacillariophyceae such as Stephanodiscus hantzschii, Aulacoseira granulata var. angustissima in Lake Paldang and Lake Cyeongpyeong and Nitzschia spp. in Lake Doam throughout all season. The dominant species of phytoplankton in Lake Chungju and Lake Hoengseong which showed the oligo-mesotrophic state, were Bacillariophyceae such as Stephanodiscus hantzschii, Cyclotella pseudostelligera in spring and winter, but Cyanophyceae such as Microcystis spp. in summer.
Seasonal changes of biomass and cell size of bacteria and protozoa, and factors affecting their distribution in Lake Paldang and Kyungan Stream were analyzed from April to December, 2005. Bacterial abundance at Paldang Dam and Kyungan Stream was similar, but it did not much increase during hot summer period. Protozoan carbon biomass was much greater at Kyungan Stream compared to Paldang Dam. HNAN generally accounted for the majority of total protozoan biomass, but ciliates made up the highest proportion in April and November at Paldang Dam and June at both sites. PNAN showed low biomass at both sites, but it was high during spring and fall season. Small-sized HNAN ($3{\sim}7\;{\mu}m$) numerically predominated the protozoan community at both sites. Average cell size of HNAN was bigger at Kyungan Stream where nutrients concentration was much higher than Paldang Dam. Average cell size of ciliates varied seasonally; it was relatively small during the summer. HNAN biomass significantly correlated with Chl-a concentration and ciliates biomass at Paldang Dam, indicating that HNAN increase might link to the ciliates increase. At Kyungan Stream, HNAN biomass showed a significant relationship with PNAN biomass, and Chl-a concentration was closely related with both of HNAN and PNAN biomass. Ciliate biomass showed significant relationship with nutrient (TN, TP) and particulate matter (SS) only at Kyungan Stream. At both sites, protozoan biomass was significantly correlated with bacterial biomass, and ciliates were additionally related flagellates. High biomass of microbial components and the close relationships among them suggest that the energy transfer through the microbial loop may important in the plankton food web of Lake Paldang ecosystem.
We studied the nitrogen behavior and budget of Lake Paldang from March to December 2008. The particulate nitrogen (PN) concentrations ranged from 7 to 13% of the total nitrogen concentration (TN) in the stream inflows, the downstream outflow, and the lake water. The nitrate nitrogen ($NO_3-N$) concentration ranged from 67 to 78% of the TN. In the three rivers of Lake Paldang, Gyeongan River (In3 site) had the highest average of the TN, 5.037 mgN/L, but North Han River (In2 site) had the lowest average TN, 1.683 mgN/L. South Han River (In1 site) had the average TN of 2.399 mgN/L. In the dam discharge, TN showed the average 2.063 mgN/L. In the lake water, L4 site (Gyeongan River area) had the highest average TN, 3.781 mgN/L, but L3 site (North Han River) had the lowest average TN, 1.587 mgN/L. Total input of nitrogen loads to Lake Paldang was about 30,875 ton/year in 2008. Inflow rivers contributed 30,643 ton/year (South Han River: 18,111 ton/year (59%), North Han River: 11,333 ton/year (37%), and Gyeongan River: 1,199 ton/year (4%)). The atmospheric deposition had 135 ton/year, the nitrogen release from the bottom sediments had 88 ton/year, and macrophytes had 9 ton/year. Total output of nitrogen loads from Lake Paldang was about 31,256 ton/year. The downstream from dam contributed 29,877 ton/year, and the sediment deposition was 1,379 ton/year.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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