이 논문에서는 팔당호에 행해진 수질관리 정책의 효과를 분석하기 위하여 계절 맨-켄달 경향분석법(Seasonal Mann-Kendall Trend Analysis)을 사용한 새로운 접근법으로 팔당호로 유입되는 주요 지류중 하나인 경안천의 수질을 정책 전과 후로 나누어 비교 분석하였다. 1992년부터 2005년까지 월별로 측정된 BOD, COD, 총인 및 총질소의 자료들을 이용하여 1998년 한강특별대책 시행 전과 후의 켄달 기울기(Kendall slope)를 비교하였고, 그 결과 한강특별대책이 경안천 하류의 수질 개선에는 효과가 있었으나 상류의 수질 개선에는 큰 효과를 거두지 못하였음을 밝혀냈다. 이러한 결과는 이전에 행해진 경안천 수질 관련 연구들의 결과와 잘 일치하는 것으로 보아, 이 연구에서 사용된 수질의 장기 경향 분석을 통한 정책의 효과를 판단하는 접근법은 앞으로 유용하게 사용되어 질 수 있으리라 판단된다.
Since the middle of 1990s, in Korea a few researches on the optimal management technologies combining numerical model and GIS for the management of water environment in drinking watershed area and reservoir such as Paldang Lake have been carried out. In this study, the integrated water environment management system was been suggested to efficiently reflect the public awareness of the environment by integrating the web based distributed data collection system, GIS, public hearing system and water quality model. As all the components of the system have been developed using the World Wide Web and all data have been collected from the relevant agencies through the Internet, the water quality model could be implemented on the web directly. In consequence, the environmental geographic information in Paldang Lake could be acquired and analyzed through the Internet. The system can rapidly respond to the public right to know on environment, so the public will willingly participate in the governmental projects on environment. To verify the usability of the developed system, it has been applied to Paldang Lake. Especially when the web based model has been used, users can easily and confidentially get the prediction results by applying the minimum number of parameters for the water quality model. This model will provide clearness and scientific bases in the process of water quality prediction for the sensitive sites where there are critical conflicts between the residents and the developers. In this study, rapid water environment management technique without spatial and time limit has been suggested, which can contribute to the efforts on the government and the public participation.
수계생태계에서 유기물질의 순환을 이해하기 위하여 팔당호에서 종속영양 활성도와 세균세포의 효소활성의 계절절 변화를 연구하였다. 팔당호 I 의 glucose 전환시간은 수층, 퇴적토에서 2-1,300 시간, 17-170 시간, protein hydrolysate 는 5-900 시간, 15-240 시간, acetic acid 는 4-350 시간, 15-230 시간으로 계절적인 변화를 나타냈다. Glucose, protein hydrolysate, acetate 각각의 호흡율은 수층에서 23-32%, 38-41%, 22-28%로 나타났고 퇴적토에서는 34%, 61% and 41% 로 나타났다. 이 결과로 3가지 유기물질 종류 모두가 수층보다 퇴적토에서는 높은 율로 호흡됨을 알 수 있었다. 한편 세균의 $\alpha$-glucosidase, $\beta$-glucosidase, N-acetyl-$\beta$-D-glucosaminidase, aminopeptidase 활성력을 살펴본 결과 수층에서는 효소 각각에 대해 32-44%, 31-32%, 18-34% 61-67% 의 범위를 나타내었고 퇴적토에서는 34%, 40%, 23% 65%로 나타났다.
This study examined the decomposition of blades and culms of aquatic emergent plant species, Zizania latifolia, Phragmites communis and Typha angustata, and changes in nutrient contents during decomposition. Z. latifolia, P. communis and T. angustata were the most frequently occurring species in Lake Paldang of Han River, Korea. Experiments were carried out from July 27 to December 14, 2005 in Lake Paldang using the litter bag method. The remaining masses of blade litter of each species at the end of experimental period were 21.2% of initial dry weight in Z. latifolia, 32.5% in P. communis, and 44.7% in T. angustata. In addition, the remaining mass of culm was 22.6% of initial dry mass in Z. latifolia, 56.4% in P. communis, and 38.1% in T. angustata. During the litter decomposition period, P, K, Na, and Mg concentration decreased rapidly within 10 days, but Ca and Mg concentration declined slowly. K contents remained below 10% of initial values in all litter samples retrieved during decomposition, whereas Ca and Mg concentration remained above 40% and 50% during decomposition in all three species. Na, P and Mn contents in litter varied among species and plant parts. P concentration in culms of P. communis remained at about 60% of initial concentration throughout the study, but the remaining P content in culms of Z. latifolia was only 10% of the original value at the end of the study period. The Mn concentration in blades of P. communis increased about 15-fold relative to the initial content by the end of experiment.
팔당호에 설치된 인공식물섬에서 미생물의 역할을 알아보기 위하여 동물플랑크톤 군집 크기, 총세균수, 활성세균수, ${\beta}$-glucosidase와 phosphatase의 체외효소활성도를 2001년 11월 3일부터 2002년 4월까지 격주로 인공식물섬이 설치된 지역과 바깥지역을 대상으로 조사 분석하였다 인공식물섬 아래에서는 일반적으로 측정하는 환경요인들은 대조구보다 수질이 나쁜 것으로 나타났다. 그러나, 동물 플랑크톤의 수는 대조구보다 굉균 25배, 활성세균의 수는 평균 3-8배, 그리고 체외효소활성도는 훨씬 높은 값을 보였다. 이러한 결과는 인공식물섬에서는 동물플랑크톤-식물플랑크톤-수초-세균의 밀접한 관계가 존재하고, 이 관계에 의하여 동물플랑크톤과 세균의 호흡, 분해작용으로 유기물이 제거되는 것으로 판단되었다.
The purpose of this study was to investigate the thermal and chemical stratification in Lake Paldang 2013-2018 weekly using Schmidt's stability index (SSI) and the index of chemical stratification (IC-i). The annual average for SSI was 19.1 g cm/㎠ with the maximum value of 45.3 g cm/㎠ in the summer and the minimum value of 4.8 g cm/㎠ in fall-winter showing seasonal differences as well as increased vertical mixing in the summer. The lake stability increased higher in 2016 as compared with the other period. The most influential factors of thermal stratification were temperature and heavy rainfall. Especially, high water temperature and a prolonged residence duration caused by reduced rainfall and inflows could result in an increase of the stratification period. While decreasing inflow and outflow at the end of the rainfall, the thermal stratification was restrengthened within 7-14 days, and then stabilized rapidly before the rainfall. IC-DO increased with high air temperature in the spring and fall-winter. However increasing sunshine duration and residence time and decreasing rate of outflow caused an increase of IC-DO in the summer. Rainfall (less than 800 mm/year) and discharge (less than 200 CMS) significantly declined in 2015 resulting in IC-DO (0.77) increased more than three times over the other years and bottom water hypoxia occurred. The SSI and IC-i used in this study could be applied to other lakes to understand changes in stratification and mixing dynamics.
This study analyzed the occurrence pattern of Dolichospermum (= Anabaena) in the Bukhan river from March 2012 to December 2014 in order to identify the genotypes of Dolichospermum. Furthermore, 16S rRNA were analyzed to identify the genotypes of Dolichospermum that occurred in 2015 which were then compared to the reference sequence deposited at NCBI. During this period, the occurrence of Dolichospermum was highly correlated to water temperature. In the year 2012 and 2013, Dolichospermum appeared in Lake Cheongpyeong (CP), Sambong (SB), and Lake Paldang (P2) between July and August. However, in 2014, it appeared in SB and P2, but not in CP. This reduction in appearance was attributed to the decreased inflow to Lake Uiam as a result of low rainfall in 2014 as compared to 2012. In July 2015, the Dolichospermum 16S rRNA genotype was confirmed in five locations; Lake Cheongpyeong (CP), Seojong (SJ), Songchon Sewage Treatment Plant (SC), Joan (P4), and Lake Paldang (PD). Anabaena crassa of spiral clone, A. planctonica of linear clone, and A. circinalis of spiral clone exhibited high genetic similarity with the reference sequence. The 16r RNA genotype showed approximately 3 % sequence variation between the locations and were more similar to each other in locations that were closer.
본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존량은 팔당호에서 $11,325cells\;mL^{-1}$로 최대증식을 보였으며, 수온이 $4^{\circ}C$ 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔당호에서 최대 $1,640ng\;L^{-1}$ 농도를 나타냈다. 북한강 수계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음을 시사하였다.
팔당호, 경안천과 하수처리수에서 Scenedesmus sp.가 성장이 가능하고 영양 염류를 제거할 수 있는지를 확인하였다. TN과 TP 농도가 각각 1.9과 0.02 mg $L^{-1}$인 팔당호 광동교에서 채취한 시료에 Scenedesmus sp.를 접종한 다음, 교반한 경우에 미세조류가 증식하고 영양 염류 농도가 50% 감소하였다. 또 TN과 TP 농도가 3.0과 0.09 mg $L^{-1}$인 경안천 시료에 Scenedesmus Sp.를 접종한 결과, 규조류 등과 경쟁에 의하여 미세조류 현존량은 239~259 chl. ${\alpha}\;m^{-3}$로 낮았으나, 역시 영양 염류는 접종율과 관계없이 약 50% 감소하였다. 하수처리수에는 이미 Scenedesmus sp.가 존재하고 있었고 대조구와 접종한 실험구 사이에는 미세조류의 현존량의 작은 차이가 있었으나 처리효율은 큰 차이가 없었다. 팔당호와 같은 상태의 영양 염류를 가지고 있는 자연수에서는 Scenedesmus sp.를 접종하고 교반을 가하면, 미세 조류의 생체량이 증가하고 영양염류를 제거할 수 있음이 확인되었고 하수처리수에서는 따로 Scenedesmus sp.를 접종하지 않아도 영양 염류를 제거할 수 있음을 확인하였다.
Han River is a complex water system consisting of many lakes. The water quality of Lake Paldang is significantly affected by incoming flows, which are the South and North branches of the Han River, and the Kyungan Stream. In order to manage the water quality of the Lake Paldang, we should consider the entire water body where the incoming flows are included. The objectives of this study are to develop an integrated river and lake modeling system for Han River system using a multidimensional dynamic model and evaluate the model's performance against field measurement data. The integrated model was calibrated and verified using field measurement data obtained in 2007 and 2008. The model showed satisfactory performance in predicting temporal variations of water level, flow rate and temperature. The Root Mean Square Error (RMSE) for water temperature simulation were $0.88{\sim}2.13^{\circ}C$ (calibration period) and $1.05{\sim}2.00^{\circ}C$ (verification period) respectively. And Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) for water temperature simulation were 1089~0.98 (calibration period) and 0.90~0.98 (verification period). Utilizing the validated model, we analyzed the spatial and temporal distributions of temperature within Han River system. The variations of temperature along the river reaches and vertical thermal profiles for each lakes were effectively simulated with developed model. The suggested modeling system can be effectively used for integrated water quality management of water system consisting of many rivers and lakes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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