• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.102-106
• /
• 2008

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에서 공간입력자료의 다양한 해상도에 의한 수문-수질 모의결과를 비교분석 하고자 하였다. 경안천유역 상류의 농촌 소유역($1.21\;km^2$)을 대상으로 Case A(2m DEM, QucikBird 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case B(10m DEM, 1/25,000 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case C(30m DEM, Landsat 토지이용도, 1/25,000 토양도)에 해당하는 해상도별 공간입력자료를 구축하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 먼저, 경안수위관측소 상류유역($255.44km^2$)을 대상으로 $1999{\sim}2002$년까지 4개년의 자료를 이용하여 유출량 및 Sediment, T-N, T-P에 대한 모형의 검보정을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.59의 결과를 얻었으며, Sediment, T-N, T-P는 각각 2.08 tons/yr, 4.30 tons/yr, 0.70 tons/yr의 RMSE 오차로 검보정되었다. 모형의 검보정 후, 농촌 소유역을 대상으로 다양한 공간자료(Case A, B, C)를 적용하여 수문, 수질모의를 실시한 결과, 유출량은 토지이용도 해상도에 의한 모의결과의 불확실성이 가장 큰 것으로 분석되었다. QuickBird 토지이용의 유역평균 CN값이 1/25,000과 Landsat 토지이용에 비해 0.4, 1.8 더 크게 분석됨으로서 총유출량도 증가하였다. 유사량과 영영물질 오염부하량에 대한 수질모의 결과는 USLE 인자의 평균 LS 및 K, CFRG 값의 순서로 해상도별 모의결과의 불확실성이 가장 컸으며 토지이용도에 의한 평균 C값에는 큰 변화가 없는 것으로 분석되었다. Case A의 유사량은 B와 C에 비해 23.7%, 50.6% 증가하는 것으로 나타났으며, 유사량 증가에 따른 T-N, T-P 부하량 역시 Case A, B, C 순으로 높게 평가되었다.

• 한국환경복원기술학회지
• /
• 제5권6호
• /
• pp.24-29
• /
• 2002

Nitrate removal rate in three cattail wetland cells was investigated. They were a part of a pond-wetland system for stream water treatment demonstration. The system was composed of two ponds and six wetland cells. The acreage of each cell was approximately $150m^2$. The earth works for the system were finished from April 2000 to May 2000 and cattails were planted in the three cells in June 2000. Waters of Sinyang Stream flowing into Kohung Estuarine Lake were pumped into a primary pond, whose effluent was discharged into a secondary pond. The reservoir was formed by a tidal marsh reclamation project and located in southern coastal area of Korean Peninsula. Effluents from the secondary pond were funneled into the three cells. Volumes and water quality of inflow and outflow were analyzed from July 2000 through January 2001. Inflow and outflow averaged $20.2m^3/day$ and $19.8m^3/day$, respectively. Hydraulic retention time was about 1.6 days. Average influent and effluent nitrate concentration was $1.98mg/{\ell}$, $1.38mg/{\ell}$, respectively. Nitrate removal rate averaged $82.6mg\;m^{-2}\;day^{-1}$. Seasonal changes of nitrate retention rates were closely related to those of wetland cell temperatures. The average nitrate removal rate in the cells was a little lower, compared with that of $125.0mg\;m^{-2}\;day^{-1}$ for the wetlands operating in North America. This could be attributed to the initial stage of the cells and inclusion of three cold months into the seven-month study period. Root rhizosphere in wetland soils and litter-soil layers on cell bottoms could not developed. Increase of standing density of cattails within a few years will establish both root zones suitable for the nitrification of ammonia to nitrates and substrates beneficial to the denitrification of nitrates into nitrogen gases, which may lead to increase of the nitrate retention rate.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권12호
• /
• pp.1081-1095
• /
• 2020

본 연구는 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 섬진강유역 주암댐에서 영산강유역(3,371.4 km2)으로의 유역간 물이동량조절에 따른 영산강의 하천유량 및 수질변동을 분석하였다. 이를 위해, SWAT의 Inlet 기능을 이용한 물이동과 영산강유역 하수처리장들의 방류량 자료를 고려한 SWAT을 구축하여, 마륵(MR) 수위관측소와 다기능보 2개(승촌보;SCW, 죽산보;JSW) 그리고 3개의 수질관측소(광주;GJ2, 나주;NJ, 함평;HP)를 대상으로 총 14년(2005~2018) 동안의 유량과 수질을 검보정하였다. 3개 지점 하천유량의 검보정 결과, R2, NSE, RMSE, PBIAS는 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 1.34 ~ 2.60 mm/day, -8.3% ~ +7.6%였으며, 수질은 SS, T-N 및 T-P 각각 R2가 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 0.54 ~ 0.63의 범위를 보였다. 물이동량을 고려한 영산강유역의 하천유량은 평균 12.0 m3/sec로 나타났으며, SS, T-N 및 T-P의 평균 농도는 각각 110.5 mg/L, 4.4 mg/L, 0.18 mg/L 이었다. 물이동량의 변화에 따른 영산강의 유량과 수질의 변화를 보기 위하여, 물이동량의 증가(110%, 130%, 150%)와 감소(90%, 70%, 50%)를 적용하였다. 대표적으로 증가시나리오 130%의 경우, 하천유량과 SS의 농도는 각각 12.94 m3/sec (+7.8%), 111.26 mg/L (+0.7%) 증가, T-N과 T-P 농도는 각각 4.17 mg/L (-5.2%), 0.165 mg/L (-8.3%)로 감소하였다. 반면 감소시나리오 70%를 적용하였을 때, 하천유량과 SS의 농도는 각각 11.07 m3/sec (-7.8%), 109.74 mg/L (-0.7%)로 감소, T-N과 T-P 농도는 각각 4.68 mg/L (+6.4%), 0.199 mg/L (+10.6%) 증가하였다.

• 한국환경생태학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경생태학회 2003년도 추계학술논문발표회 논문집
• /
• pp.105-126
• /
• 2003

In Korea most of annual rainfall is concentrated in several episodic heavy rains during the season of summer monsoon and typhoon. Because of uneven rainfall distribution many dams have been constructed in order to secure water supply in dry seasons. The Han River system has the most dams among Korean rivers, and the river is a series of dams now. Reservoirs need different strategy of water quality control from river water. Autochthonous organic matter and phosphorus should be the major target to be controlled in lakes. In this Paper some problems are discussed that makes efforts of water quality improvement ineffective in lakes of Korea, even after the substantial investment to wastewater treatment facilities.1) Phosphorus is the key factor controlling eutrophication of lakes and the reduction ofphosphors should be the major target of water treatment. However, water quality management strategy in Korea is still stream-oriented, and focused on BOD removal from sewage. Phosphorus removal efficiency remains as low as 10-30%, because biological treatment is adopted for both secondary treatment and advanced treatment. The standard for TP concentration of the sewage treatment plant effluent is 6 mgP/l in most of regions, and 2 mg/l in enforced region near metropolitan water intake point. TP in the effluents of sewage treatment plants are usually 1-2 mg/1, and most of plants meet the effluent regulation without a further phosphorus removal process. The generous TP standard for effluents discourages further efforts to improve phosphorus removal efficiency of sewage treatment. Considering that TP standard for the effluent is below 0.1 mg/l in some countries, it should be amended to below 0.1 mg/l in Korea, especially in the watershed of large lakes.2) Urban runoff and combined sewer overflow are not treated, even though their total loading into lakes can be comparable to municipal sewage discharges on dry days. Chemical coagulation and rapid settling might be the solution to urban runoff in regard of intermittent operation on only rainy days.3) Aggregated precipitation in Korea that is concentrated on several episodic heavyrains per year causes a large amount of nonpoint source pollution loading into lakes. It makes the treatment of nonpoint source discharge by methods of other countries of even rain pattern, such as retention pond or artificial wetland, impractical in Korea.4) The application rate of fertilizers in Korea is ten times as high as the average ofOECD countries. The total manure discharge from animal farming is thought to be over the capacity of soil treatment in Korea. Even though large portion of manure is composted for organic fertilizer, a lot of nutrients and organic matter emanates from organic compost. The reduction of application rate and discharge rate of phosphorus from agricultural fields should be encouraged by incentives and regulations.5) There is a lot of vegetable fields with high slopes in the upstream region of the HanRiver. Soil erosion is severe due to high slopes, and fertilizer is discharged in the form of adsorbed phosphorus on clay surface. The reduction of soil erosion in the upland area should be the major preventive policy for eutrophication. Uplands of high slope must be recovered to forest, and eroded gullies should be reformed into grass-buffered natural streams which are wider and resistant to bank erosion.

• 농촌계획
• /
• 제2권1호
• /
• pp.69-78
• /
• 1996

Environmental impact assessment survey reflecting farmers` opinion on the residence and production space in rural settlement area by ORD showed that more than 86% of respondents thought their reservoirs and waterways (small rivers) were getting seriously contaminated primarily by garbage and livestock manure. A typical rural settlement unit was taken to assess the impact of improper management of livestock manure in the farms on the water quality of small river flowing down along the villages where swine and dairy farms were situated in Daejook 2, 3-ri, Seolseong-myun, Icheon-gun. Nitrogen compounds such as NO$_3$-N, NO$_2$-N, NH$_3$-N, and phosphorus compound H$_x$PO$_4$, DO, BOD$_5$, COD, and microbial density were analyzed to evaluate water quality at five test sites designated along the water stream. Tests showed. for example, BOD$_5$ at site 4 was average 9.2mg/l which was about 3~8 times higher than that of observation site 2 and 3, at which most livestock houses were situated. This is a clear evidence that the nutrients of livestock manure illegally discharged to small river can lead to an eutrophication of the river at downstream. A soil absorption system with aeration could be one of alternatives to treat the contaminated wastewater by livestock manure. The place at downstream, inbetween observation site 1 and 2, could be the best construction site for the treatment facility from the standpoint of the overall treatment efficiency, An enclosed composting system can also be regarded as a good alternative for treatment of the sludge which is the by-product of the soil absorption system operation.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제57권1호
• /
• pp.89-97
• /
• 2015

This study is to assess the effect of non-point source pollution discharge loads between tillage and no-tillage applications for upland crop areas using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) watershed modeling. For Byulmi-cheon small rural catchment ($1.17km^2$) located in upstream of Gyeongan-cheon watershed, the rainfall, discharge and stream water quality have been monitored in the catchment outlet since 2011. The SWAT model was calibrated and validated in hourly basis using 19 rainfall events during 2011-2013. The average Nash-Sutcliffe model efficiency and $R^2$ (determination coefficient) for streamflow were 0.67 and 0.79 respectively. Using the 10 % surface runoff reduction from experiment results for no-tillage condition in field plots of 3 % and 8 % slopes under sesami cultivation, the soil saturated hydraulic conductivity for upland crop areas was adjusted from 0.001 mm/hr to 0.0025 mm/hr in average. Under the condition, the catchment sediment, T-N (total nitrogen, TN), and T-P (total phosphorus, TP) discharge loads were reduced by 6.9 %, 7.4 %, and 7.7 % respectively.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권6B호
• /
• pp.665-673
• /
• 2008

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 (I)연구에서 기구축된 현재의 유역 수문환경 조건을 활용하여 미래수문환경에 따른 유역 수문-수질 변화 분석하는데 목적이 있다. 미래의 수문자료 중 기후변화 시나리오는 Downscaling된 GCMs 자료를 이용하였으며, 미래 토지이용 시나리오는 미래 토지이용 예측 기법인 개선된 CA-Markov 기법으로 분석하여 구축하였다. 그 결과 미래의 토지이용 시나리오에 따라 주거지와 나지 등의 도시지역의 꾸준한 증가와 산림과 농경지 등의 감소가 예측되었고 미래의 기후변화 경우 강우의 변동성이 커 현재보다 더욱 더 기후변화의 대응전략이 필요할 것으로 판단된다. 미래 토지이용 시나리오와 기후변화 시나리오를 결합한 미래의 수문환경을 30-40년 주기로 나누어 장기적인 미래의 특정기간에 대한 자료를 가지고 수문 변화 분석을 실시한 결과, 강우에 의해 양상이 변할 수 있으며 그에 따라 영양물질의 부하량 또한 Sediment는 120%, T-N은 16%, T-P는 10% 증가할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 수문환경의 전반적인 변화에 따른 유출 영향의 평가가 필요하다고 판단되고 향후 수자원 분배와 물자원 관리와 기후변화 적응전략을 수립하는데 있어 본 연구가 도움이 될 것이라고 판단한다.

• 한국작물학회지
• /
• 제66권1호
• /
• pp.87-96
• /
• 2021

1. 토양 센싱을 통한 환경정보의 습득과 일정 토양수분 이하가 되면 자동으로 물 공급이 이루어지도록 하는 자동수분제어 그리고 원격지에서 PC나 휴대폰을 통하여 시스템 운영을 확인할 수 있는 원격 자동 정밀 수분제어솔루션을 구성하여 운영한 결과 시스템이 안정적으로 운영되고 있음이 확인되었다. 2. 이 시스템을 적용하여 토양수분을 관리하면 케나프 발아율이 100%p 향상되었다. 간척지 노출 후 무경작 상태의 간척지 토양을 대상으로 비료 투입 없이 간척지 주변 하천수를 이용하여 정밀 수분제어솔루션을 운영하면 케나프 4,748 kg/10a 수확이 가능하여 토양수분 관리를 하지 않은 무처리에 비해서 수량이 106% 증가하였다. 3. 조건을 동일하게 하고 공급수를 하천수가 아닌 축분액비로 할 경우 케나프 생장에 필요한 비효 성분의 공급이 원활히 이루어져 케나프 수량이 8,390 kg/10a까지 증가하였다. 4. 자동 토양수분 조절을 통해 토양 수분이 지속적이고 안정으로 관리되면 케나프 수확물의 품질이 높아져 건물률이 7% 높아졌으며 식물체의 경도도 11.5% 증가하였다. 5. 무비료, 유기물 무투입 상태에서 케나프 추정 요수량 800톤을 새만금 간척지주변 하천수를 이용하여 자동조절수분시스템으로 공급할 경우 케나프 예측 수량은 5,039 kg/10a이었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제84권4호
• /
• pp.465-478
• /
• 1995

이 연구(硏究)는 성숙활엽수림(成熟闊葉樹林) 개벌수확지(皆伐收種地)에서 벌채(伐採)로 인한 산림환경변화량(山林環境變化量)을 조사하여 산림환경(山林環境)을 구성(構成)하는 인자들에 미치는 벌출(伐出)의 영향을 정량적(定量的)으로 분석(分析)함으로써, 산림환경(山林環境)에 미치는 임목수확작업(林木收穫作業)의 영향(影響)을 구명(究明)할 목적으로 1993년부터 1994년까지 전남(全南) 광양(光陽) 백운산(白雲山) 지역(地域) 천연활엽수림(天然闊葉樹林) 벌채지(伐採地)(서울대학교(大學校) 농업생명과학대학(農業生命科學大學) 부속(附屬) 남부연습림내(南部演習林內) 제(第) 26임반(林班))에서 수행되었다. 이 연구를 위하여 1993년에 벌채한 13ha의 벌채지(伐採地)와 이와 연접한 비벌채지(非伐採地), 그리고 벌채지(伐採地)에 개설(開設)한 약 2.6km의 운재로(運材路)를 조사(調査) 연구대상지(硏究對象地)로 선정하였다. 이 연구지(硏究地)에서 1993년부터 1994년까지 식생(植生), 토양미소동물(土壤微小動物), 강수량(降水量), 토양(土壤)의 이화학성분(理化學成分), 표면유출수량(表面流出水量), 계류수질(溪流水質), 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量) 등을 측정(測定) 분석(分析)하여 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 벌채후(伐採後) 2년간 하층식생(下層植生)의 종수(種數)와 종다양도지수(種多樣度指數)는 증가하였으며, 종구성 상태는 비벌채지(非伐採地)와 상이(相異)하였다. 또한, 벌채지(伐採地) 토양(土壤)에서 용적밀도(容積密度)와 토양경도(土壤硬度)는 증가(增價)하였으며, 이 기간(期間) 동안 벌채지(伐採地)에서 토양유기물(土壤有機物), 전질소(全窒素), 유효인산(有效燐酸), 양이온치환용량(置換容量), 치환성(置換性)이온인 ($K^+$, $Na^+$, $Ca^{{+}{+}}$, $Mg^{{+}{+}}$ 등은 벌채전(伐採前)보다 감소하여 토양의 완충능력(緩衝能力)은 감소하는 것으로 해석(解析)되었다. 벌채지(伐採地)의 토양미소동물중(土壤微小動物中) 톡톡이류나 응애류의 개체수(個體數)는 비벌채지(非伐採地)보다 당년도에 평균(平均) 5배 증가하였다. 반면, 다음 해에는 벌채(伐採) 당년도보다 감소하였지만, 비벌채지(非伐採地)보다는 많은 경향을 보였다. 한편, 토양미소동물(土壤微小動物)의 변화에 유의(有意)한 영향을 미치는 주요인자는 토양수분(土壤水分), 토양(土壤)의 용적밀도(容積密度), $Mg^{{+}{+}}$ 이온, 양이온치환용량, 그리고 토양깊이 5(0~10)cm에서의 지중온도(地中溫度) 순(順)이었다. 강수(降水)의 표면유출수량(表面流出水量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)보다 28%, 다음 해에는 24.5%가 증가하였다. 이 기간(期間)동안 벌채지(伐採地) 유역(流域) 계류수(溪流水)의 BOD, COD, pH 등은 상수원수(上水源水) 1급 기준(基準)의 범위내였고, Cd, Pb, 유기인(有機燐), Cu 등 중금속(重金屬)은 검출(檢出)되지 않았으며, 음용수(飮用水) 8개 항목은 먹는 물 수질기준(水質基準) 1급의 범위내에 있었다. 또한, 벌채지(伐採地)에서 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)의 0.73ton/ha/yr 보다 약 7배, 다음 해에는 비벌채지(非伐採地)의 0.48ton/ha/yr 보다 약 2배 많은 것으로 나타났다. 이상의 결과(結果)를 종합해 볼 때, 대규모(大規模) 벌출작업(伐出作業)으로 인한 환경변화(環境變化)는 환경구성인자(環境構成因子)들에 영향을 미칠 뿐만 아니라 이들 영향인자들은 상호간에 밀접한 상관관계(相關關係)를 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서 대규모(大規模) 임목수확계획시(林木收穫計劃時)에는 환경변화(環境變化)에 대한 영향을 고려한 잔존수림대(殘存樹林帶) 배치(配置), 토양침식(土壤浸蝕), 수질보전(水質保全) 등의 연구(硏究)가 지속적으로 수행(遂行)되어야 할 것이다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.334-340
• /
• 2005

This experiment was conducted to evaluate the nutrient loss and to assess the eutrophication into small stream by intensive rains in the steeped cornfield during cultivation. The crop cultivated was a soiling com (DW5969), and the experimental plots were divided into two parts that were 10 and 18% of slope degrees. The amount of T-N and T-P loss was calculated by analysis of surface run-off water quality, and was investigated the effect of eutrophication to small stream as a part of life cycle assessment (LCA) methodology application. For the surface run-off water quality, EC and T-N values were highest in first runoff event as compared to the other events and maintained the stage state with litter variations at every hour during the runoff period except for EC in the slope 18%. However, T-P concentration has been a transient stage after runoff event of July 27. Total surface run-off ratio was not significantly different with slope degrees, but amount of T-N and T-P losses at 18% of slope were high as $5.96kg\;ha^{-1}\;and\;0.65kg\;ha^{-1}$ as relative to 10% of slope degree, respectively. Furthermore, T-N losses from run-off water in the sloped cornfield 10 and 18% were approximately 9.8 and 12.5% of the N applied as fertilizer when the fertilizer applied at recommended rates after soil test, respectively. For the eutrophication impact to the small stream, it was shown that $PO_4$ equivalence and Eco-indicator value at 18% of slope degree were greater as much $6.11kg\;ha^{-1}$ and 0.81 as compared to the slope angle 10%, respectively. Therefore, it was appeared that each effect of nutrient losses, eutrophication and Eco-indicator value was enhanced according with higher slope degree.