Characteristics of Water Quantity and Quality of the Anyangcheon using SWAT Model and Calculation Result of EMC

SWAT 모형과 EMC 산정결과를 이용한 안양천의 수량 및 수질 특성

  • Chung, Eun-Sung (Department of Civil, Urban & Geosystem Enineering, Seoul National University) ;
  • Lee, Kil Seong (Department of Civil, Urban & Geosystem Enineering, Seoul National University) ;
  • Shin, Mun-Joo (Department of Water Resources, Dongbu Engineering Corporation)
  • 정은성 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 이길성 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 신문주 ((주)동부엔지니어링 수자원부)
  • Received : 2006.02.23
  • Accepted : 2006.06.22
  • Published : 2006.07.30

Abstract

Characteristics of water quantity and quality of the Anyangcheon were analyzed through many field measurements and the distributed hydrologic simulation model, Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Event mean concentrations (EMCs) and baseflow mean concentrations were calculated from the data and the daily runoff were simulated by SWAT. The runoff was divided into the direct runoff and the baseflow. Using those values and quantity and quality data of release from the wastewater treatment plant (WWPT), unit loads of BOD, COD, SS, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were derived. EMCs of BOD and SS were even higher than the baseflow mean concentrations. The total runoff from October to April (7 months) of 2004 was just 13.5%, since the rainfall usually is concentrated in summer season. Futhermore BOD and SS were loaded during the event by 50.9% and 70.9%, respectively and over three quarters of total COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were flowed into the Anyangcheon during the remaining period. Therefore, the efficiency of WWPT for COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P should be intensified from Oct. to Apr. and the runoff quality management of BOD and SS should be planned during the summer season.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 수자원의 지속적 확보기술개발 사업단

References

  1. 권순국, 우리나라 비점원 수질오염 관리의 문제점과 개선방안, 대한환경공학회지, 20(11), pp. 1497-1510 (1998)
  2. 김건하, 김영철, 이동률, 정하영, 여중현, 우리나라 농지-임야유역으로부터의 당유출수 EMC 부하 분석 및 추정,대한환경공학회지, 25(6), pp. 760-770 (2003)
  3. 김경탁, 정밀토양도를 이용한 CN 산정에 대한 제안, 한국수자원학회지, 36(4), pp. 45-53 (2003)
  4. 김성수, 김종석, 방기연, 권은미, 정욱진, 경안천 유역의 강우사상별 비점오염원유출특성 및 원단위 조사, 대한환경공학회지, 24(11), pp. 2019-2027 (2002a)
  5. 김영철, 이재수, 강우시 유역특성에 따른 유출 오염물질 농도곡선의 형상, 대한환경공학회지, 24(4), pp. 633-645 (2002b)
  6. 문종필, 김태철, 안병기, 방동저수지 유역의 토지이용에 따른 비점오염 부하발생 원단위 산정, 충납대학교 농업과학연구, pp. 61-69 (1999)
  7. 방기웅, 이준호, 유명진, 도시소유역에서의 비점오염원 유출특성에 관한 연구, 한국수질보전학회지, 13(1), pp. 79-99 (1997)
  8. 배윤선, 양경수, 박철휘, 유명진, 최종수, 국내 주택단지의 오수발생 원단위 특성에 관한 연구, 대한환경공학회지, 24(9), pp. 1651-1661 (2002)
  9. 배재호, 서형준, 김종윤, 승기천 유역의 강우 및 무강우시 오염물 유출특성, 대한환경공학회지, 23(3), pp. 461-472 (2001)
  10. 신문주, SWAT 모형을 이용한 안양천 유역의 유량확보와 수질개선에 대한 방안, 서울대학교 석사학위논문, pp. 1-141 (2006)
  11. 선창민, 최지용, 박철휘, 도시지역에서의 토지이용별 비점오염물질 유출특성, 대한환경공학회지, 26(7), pp. 729-735 (2004)
  12. 신현석, 강두기, SWAT모형을 이용한 인공저류시설물의 하류장기 유출 영향분석 기법 에 관한 연구, 한국수자원학회논문집, 39(3), pp. 227-240 (2006) https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.3.227
  13. 여중현, 김건하, 도시, 농촌 및 임야유역으로부터 배출되는 비점원 오염부하의 특성비교, 한국물환경학회지, 21(2), pp. 184-189 (2005)
  14. 유명진, 홍대벽, 조용균, 권은미, 구윤희, 새만금 유역의 강우시 오염물질 유출특성, 대한환경공학회지, 22(9), pp .1609-1616 (2000)
  15. 이기영, 안양천 살리기 종합대책, 경기개발연구원, 경기도 (2003)
  16. 이길성, 안양천 유역의 물순환 건전화 기술적용, 서울대학교, 과학기술부 (2004)
  17. 이길성, 정은성, 김영오, 도시 유역 관리를 위한 통합적인 접근방법, 한국수자원학회논문집, 39(2), pp. 151-167 (2006a) https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.2.151
  18. 이길성, 정은성, 신문주, 기후, 지하수 취수 및 토지이용의 변화의 건기 총유출량에 대한 영향, 한국수자원학회논문집 (제출) (2006b) https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.11.923
  19. 이길성, 진락선, 이상호, 이정민, PCSWMM 을 이용한 건천화 방지를 위한 유지용수의 공급 방안 II 모형의 적용, 대한토목학회논문집, 25(6B), pp. 437-441 (2005a)
  20. 이삼희, 안양천 살리기 종합계획, 한국건설기술연구원, 안양시 (2001)
  21. 이수길, 농천지역에서의 비점원 오염물질이 하천수질에 미치는 여향에 관한 연구, 서울대학교 석사학위논문 (1991)
  22. 이승종, 김영오, 이상호, 이길성, WEP 모형을 이용한 도림천 유역 물순환 모의, 한국수자원학회논문집, 38(6), pp.449-460 (2005b)
  23. 이윤영, 이홍규, 황의준, 안양천 유역의 치수특성 및 구조적 홍수방어 대책, 한국수자원학회지, 37(5), pp. 66-75 (2004)
  24. 이재수, 김영철, 소규모 농업용 저수지 유역으로부터 비점원 오염물질 유출특성 및 오염물질 제거를 위한 체류지 용량분석, 대한토목학회논문집, 21(5B), pp. 575-588 (2001a)
  25. 이정민, 이상호, 이길성, 물 환경 건전화를 위한 도시하천의 물 순환 모의 (I) 얀양천 유역, 한국물환경학회지, 22(2),pp. 349-357 (2006c)
  26. 이정민, 이상호, 이길성, 투수성 포장을 고려한 SWMM의 수정 및 하수처리 재이용수와 투수성포장의 효과분석, 한국수자원학회논문집, 39(2), pp. 109-119 (2006d) https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.2.109
  27. 이현동, 안재환, 김운지, 배철호, 토지이용별 강우시 비점오염 물질 의 유출특성 , 한국물환경학회지, 17(2) , pp. 147-156 (2001b)
  28. 이홍근, 수역 수질관리를 위한 수질예측 모형과 의사결정 지원시스템 개발에 관한 연구, 서울대학교 보건대학원, 환경부, pp. 27-308 (1995)
  29. 임현만, 얀양천 살리기 안양천 상류의 학의천을 중심으로, 한국수자원학회지, 34(6), pp. 65-74 (2001)
  30. 정규연, 이동률, 정성원, 설마천과 안양천에서의 강우사상에 따른 오염물질 유출특성. 한국수자원학회 2003년 학술발표회, pp. 125-128 (2003)
  31. 조효섭, 정관수, 김재한, GIUH 적용을 위한 DEM 격자크기 및 Threshhold Area 의 민감도 분석 , 한국수자원학회논문집, 36(5), pp. 799-810 (2003)
  32. 차진명, 신성의, 차규석, 영산강 수계의 비점오염원에 관한 연구 I: 토지이용 및 강우를 중심으로, 환경영향평가, 8(1) , pp. 41-49 (1999)
  33. 최지용, 선은성, 비정오염원 유출저감을 위한 우수유출수 관리방안, 한국환경정책.평가연구원 (2002)
  34. 최지용, 신은성, 이동훈, 서울 도시지역의 비점오염원 유출 특성에 관한 연구, 한국물환경학회지, 15(3), pp. 315-323 (1999)
  35. 한국수자원공사, 지하수조사연보, 건설교통부 (2001 )
  36. Arnold, J. G. and Fohrer, N., SWAT 2000: Current Capabilities and Research Opportunities in Applied Watershed Modeling, Hydrological Processes, 19(3), pp. 563-572 (2005) https://doi.org/10.1002/hyp.5611
  37. Arnold, J. G., Neitsch, S. L., Kiniry, J. R., Williams, J. R. and King, K. W., Soil and Water Assessment ToolTheoretical Documentation Ver. 2000, Texas Water Resources Institute, College Station, Texas, TWRI Report TR-191 (2002)
  38. Burian, S. J., Streit, G. E. and Brown, M. J., Modeling the Atmospheric Deposition and Stormwater Washoff of Nitrogen Compounds, Environmental Modeling & Software, 16, pp. 467-479 (2001) https://doi.org/10.1016/S1364-8152(01)00027-5
  39. Characklis, G. W. and Wiesner, M. R., Particles, Metals and Water Quality in Runoff from Large Urban Watershed, J. Environ. Eng., 123(8), pp. 753-759 (1997) https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1997)123:8(753)
  40. Chaubey, I., Cotter, A. S., Costello, T. A. and Soerens, T. S.,Effect of OEM data resolution on SWAT output uncertainty, Hydrological Processes, 19, pp. 621-628 (2005) https://doi.org/10.1002/hyp.5607
  41. Collins, P. G., Urban Storm Runoff Quality in Southeast Michigan, Journal of Environmental Engineering Division, ASCE, 106(1), pp. 131-145 (1980)
  42. Corbett, C. W., Porter, D. E. and Edwards, D., Nonpoint Source Runoff Modeling a Comparision of a Forested Watershed and an Urban Watershed on the South Carolina Coast, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 213, pp, 134-139 (1997)
  43. Freedman, P. L., Quasebarth, T. F. and Southerland, E., Modeling Storm Overflow Impacts on Eutrophic Lake, Journal of Environmental Engineering, ASCE, 106(2), pp. 254-264 (1980)
  44. Hartigan, J. P., Pendergast, J. F. and Canale, R. P., Calibration of NPS Model Loading Factor., Journal of Environmental Engineering, ASCE, 109(6), pp. 467-481 (1983)
  45. Mostaghini, S., Park, S. W., Cook, R. A. and Wang, S. Y., Assessment of Management Alternative on a Small Agricultural Watershed, Water Research, 31(8), pp. 1867-1878 (1997) https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00018-3
  46. Nash, J. E. and Sutcliffe, J. Y., River Flow Forecasting through Conceptual Models, part I-A Discussion of Principles, Journal of Hydrology, 10(3), pp. 282-290 (1970) https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6
  47. Sansalone, J. J. and Buchberger, S. G., Partition and First Flush of Metals in Urban Roadway Storm Water, J. Environ. Eng. ASCE, 123, pp. 134-143 (1997) https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1997)123:2(134)
  48. Sansalone, J. J. and Cristina, C. M., First Flush Concepts for Suspended and Dissolved Solids in Small Impervious Watershed, J. Environ. Eng., 130(11), pp. 1301-1314 (2004) https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2004)130:11(1301)
  49. Tshihrintizis, Y. A. and Hamid, R., Runoff Quality Prediction of Small Urban Catchments Using SWMM, Hydrological Processes, 12(2), pp. 311-329 (1998) https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199802)12:2<311::AID-HYP579>3.0.CO;2-R
  50. Wu, J. S., Allan, C. J., Saunders, W. L. and Evett, J. B., Characterization and Pollutant Loading Estimation for Highway Runoff, J. Environ. Eng, 124(7), pp. 584-592 (1998) https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1998)124:7(584)