Runoff Characteristics of Non-Point Source Pollutants in Storm Event -Case Study on the Upstream and Downstream of Kokseong River, Korea-

강우시 비점오염물질의 유출특성에 관한 연구 -곡성천 상.하류를 대상으로-

  • 양해근 (건국대학교 이과대학 지리학과)
  • Published : 2006.09.01

Abstract

The study was investigated to runoff characteristics of non-point pollutants according to rainfall in Kokseong river watershed. The result of which is as follows : First of all, major reason which affect the formation of water quality of Kokseong River is judged to be caused by non-point pollution source which flows out from farmland and residential area. Flow of rainfall effluent in the downstream in which direct flow components of urban district and combined sewer overflows of farmland was intervened faster than that in the upstream reacted more promptly. Generation of pollutants by non-point source shows increasing trend in general in accordance with the increase in the intensity of rainfall but it was affected by SS, BOD, COD and T-P in the upstream part whereas BOD, COD and T-N were significantly affected by beginning period of rainfall in the downstream. EMC in the downstream increased approximately 3-315 times as compared to upstream, particularly the discharge of SS5 and T-P were extremely increased. While surface flow out of rainfall effluent in the upstream was only 4.7%, the surface flow in the downstream took up as much as 29%, which was major reason for the increase of EMC. From the above contents, we can see that the change in water quality according to the increase and decrease of effluent at the time of rainfall showed very complex pattern depending on the type of land use, and it is judged that the most important thing for the administration of non-point pollution source is to come up with the solution for the reduction of effluent at the beginning.

본 연구에서는 곡성천을 대상으로 강우 유출수와 함께 배출되는 비점오염물질을 평가하기 위하여 산지 계류와 인위적인 영향이 큰 하류 지점의 유출특성을 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 먼저 곡성천 수질형성에 영향을 미치는 주요 요인은 농경지와 주거지 등에서 유출되는 비점오염원에 기인할 것으로 생각된다. 강우 유출수는 시가지의 직접 유출성분과 농경지의 월류수가 빠르게 개입한 하류부의 유량이 상류 계류부보다 신속하게 반응하였다. 비점오염원에 의한 오염물질의 발생은 강우강도가 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 보였으며 계류부의 SS, BOD, COD, T-P와 하류부의 BOD, COD, T-N이 초기 강우의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 하류부의 평균수질농도는 계류부에 비해 약 3-315배 증가하였으며, 특히 SS와 T-P의 배출이 극단적으로 증가하였다. 계류부의 강우 유출수 중 지표 유출수가 4.7%에 지나지 않는 반면에 하류부의 지표 유출수는 29%를 차지하고 있어 EMC증가의 중요한 요인으로 간주된다. 그리고 토지이용 형태에 따라 강우시 유출수의 증감의 변화에 따른 수질변화가 복잡하게 나타나고 있었으며, 비점오염원 관리에 있어서 무엇보다도 중요한 것은 초기 유출수의 저감방안의 해결이 가장 중요하다고 판단된다.

Keywords

References

  1. 김건하.김영철.이동률.정하영.여중현, 2003, '우리나라 농지-임야유역으로부터의 강우유출 EMS부하 및 추정,' 대한환경공학회지, 25(6), 760-770
  2. 김성수.김종석.방기연.권은미.정욱진, 2002, '경안천 유역의 강우사상별 비점오염원 유출특성 및 원단위 조사,' 대한환경공학회지, 24(11), 2019-2027
  3. 김수진.정용호.김경하.유재윤.정창기.전재홍, 2005, '산림유역내 강우 발생시 계류수질변화와 지중유출수의 기여도,' 한국농림기상학회지, 7(1), 51-56
  4. 노기안.김민경.이병모.이남종.서명철.고문환, 2005, '벼농사에서 질소유출이 수질에 미치는 영향평가,' 한국환경농학회지, 24(3), 270-279 https://doi.org/10.5338/KJEA.2005.24.3.270
  5. 박종관, 1994, 'SRC Method에 의한 산지 소유역의 부유토사 유출량 산정,' 한국지형학회지, 1, 17-31
  6. 박종관(역), 1997, 물환경조사법, 청문각(新井正, 1995, 水環境調査の基礎, 古今書院)
  7. 성운용, 2004, '곡성군 입면지역에 발달한 산록면의 지형 형성과정,' 한국지형학회지, 11(4), 21-33
  8. 신영규, 2004, '대관령 지역의 산림 소유역과 농경지 소유역의 수질 비교,' 대한지리학회지, 39(4), 544-561
  9. 신은성.최지용.이동훈, 2001, '농업지역의 비점오염물질 유출특성에 관한 연구 -강원도 춘천을 중심으로-,' 한국물환경학회지, 17(3), 299-311
  10. 양해근.최희철, 2003, '영산강과 섬진강 유역의 하천 수질환경 평가,' 대한지리학회지, 38(1), 16-31
  11. 오영택.박제철.김동섭.류재근, 2004, '강우시 소옥천의 비점오염원 유출 특성,' 한국수질보전학회지, 20(6), 657-663
  12. 우보명, 1993, '산림환경이 수자원 함양에 미치는 영향에 관한 연구,' 한국임학회지, 82(3), 283-291
  13. 윤순옥.사이토쿄지.황상일.다나카유키야.오구치다카시, 2005, '한국 선상지의 이론적 고찰과 분포특성,' 대한지리학회지, 40(3), 335-352
  14. 오종민.신동엽, 1999, '산림유역에서 유출되는 계류수질 특성,' 한국수처리기술연구회, 7(1), 45-53
  15. 이수길, 1991, 농촌지역에서의 비점원 오염물질이 하천수질에 미치는 영향에 관한 연구 -수영강을 대상으로-,' 서울대학교 환경대학원 석사학위논문
  16. 이진희.이행렬.이재근.이동근.김훈희, 1998, '하천에 있어서 자연성의 보전, 정비, 창출에 관한 연구(1) -농촌지역에서의 토지이용과 하천수질과의 상관성-,' 한국환경복원녹화기술학회, 1(1), 84-94
  17. 이호준.방제용.김용옥, 1999, '토지이용이 이원천 유역의 하천수질에 미치는 영향,' 한국생태학회지, 22(5), 235-240
  18. 이헌호, 1997, '산지 물순환 소과정에 있어서 수질변화의 추적분석에 의한 산림의 환경적 정화기능의 계량화 연구,' 한국임학회지, 86(1), 56-68
  19. 장성호.박진식, 2005, '남천에서의 강우시 비점오염물질의 유출특성,' 한국환경보건학회지, 31(1), 1-6
  20. 장재훈, 1998, '곡성지역의 산록침식면과 선상지에 관한 연구,' 지리학연구, 32(1), 19-34
  21. 최지용.신은성.이동훈, 1999, '서울 도시지역의 비점오염원 유출특성에 관한 연구,' 한국물환경학회지, 15(3), 315-323
  22. 한국동력자원연구소(한국지질자원연구소), 1984, 구례도폭 지질보고서
  23. 홍성구.권순국, 2001, '농촌유역특성과 하천수질관계,' 한국농공학회지, 43(3), 56-65
  24. 환경부, 2000, 제2차 전국자연환경기초조사: 화순곡성(8-11)의 자연환경생태조사보고서
  25. 國松孝男.村岡浩爾, 1990, 河川汚濁のモデル解析, 技報堂
  26. 多田明夫.堀野治彦.丸山利輪.田中丸治哉.火田武志, 1997, '水質により分離した流出成分と長短期流出兩用モデによる流出成分の比較,' 水文.水資源學會誌, 10(2), 133-143
  27. 半谷高久.小倉紀雄, 1985, 水質調査法, 丸善
  28. 植田芳明, 1985, '水質を用いた流出分析の展望,' 立正大學 大學院年報, 2, 61-71
  29. 新井正.西澤利營, 1974, 水溫論, 共立出版
  30. 木平英一.窪田順平.塚本良則, 1997, '降雨に伴う谷部飽和帶の擴大と溪流水の$NO_3$-N 濃度の變動,' 水文.水資源學會誌, 10(2), 154-160
  31. 平田健正.村岡浩爾, 1988, '山林域における物質循環特性の溪流水質に及ぼす影響,' 土木學會誌論文, 399(II-10), 131-140
  32. APHA-AWWA-WEF, 1998, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., Amer. Pub. Health Asso
  33. Chow, V. T., R. Eliassen and R. K. Linsley, 1981, Models for water quality management, McGraw-Hill, New York
  34. Gregory, K. J. and D. E. Walling, 1987, Human activity and environmental process, John Wiely & Sons, New York
  35. Hall, M, J., 1984, Urban hydrology, Elsevier Applied Science Publisher, London
  36. Hobara, H., N. Tokuchi, N. Ohte, K. Koba, M. Katsuyama, S. J. Kim and A. Nakanishi, 2001, Mechanism of nitrate loss from a forested catchment following a small-scale natural disturbance, Canadian Journal of Forest Research, 31, 1326-1335 https://doi.org/10.1139/cjfr-31-8-1326
  37. Hong, S. G. and S. K. Kwun, 2001, Identification of Critical Areas on Water Quality in a Rural Watershed, The Korean Society of Agricultural Engineers, 43(5), 145-152
  38. Ichiki, A. and K. Yamada, 1999, Study on characteristics of pollutant runoff into lake Biwa Japan, Water Science and Technology, 39(2), 17-25
  39. Kebew, A. E., 2001, Applied chemical hydrogeology, Prentice-Hall, New York
  40. Kunze M. D. and J. D. Stednick, 2006, Streamflow and suspended sediment yield following the 2000 Bobcat fire, Colorado, Hydrological Processes, 20, 1661-1681 https://doi.org/10.1002/hyp.5954
  41. Myers, C. F., J. Meek, J. Tuller and A. Weinberg, 1985, Nonpoint sources of water pollution, Journal of Soil Water Conser., 40(1), 14-18
  42. Muraoka, K. and T. Hirata, 1988, Streamwater chemistry during rainfall events in a forested basin, Journal of Hydrology, 102, 235-253 https://doi.org/10.1016/0022-1694(88)90100-X
  43. Ojo, O., 1990, The Example of Lagos, Nigeria in hydrological process and water management in urban areas, in Herbert, M. and John, P., (ed.), Recent Trends in Precipiation and the Water Balance of Tropical Cities, IAHS, 33-41
  44. Park, J. K., 1992, Suspended sediment transport in a mountainous catchment, Science Reports of the Geoscience, Univ. Tsukuba, Section A-12,137-197
  45. Pegram, G. C., G, Quibell and M. Hinsch, 1999, The non point source impacts of peri-urban settlements in South Africa: implications for their management, Water Science and Technology, 39(12), 283-290 https://doi.org/10.1016/S0273-1223(99)00345-5
  46. Quilbe, R., A. N. Rousseau, M. Duchemin, A Poulin, G. Gangbazo and J. P. Villeneuve, 2006, Selecting a calculation method to estimate sediment and nutrient loada in streams: Application to the Beaurivage Riven(Quebec, Canada), Journal of Hydrology, 305, 1-16 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.06.044
  47. Tokuchi, N., H. Tanaka and G. Iwatsubo, 1993, Vertical changes in soil solution chemistry in soil profiles under coniferous forest, Geoderma, 59, 1-17 https://doi.org/10.1016/0016-7061(93)90059-T
  48. U. S. EPA., 1983, Results of the nationwide urban runoff program, Vol.1 Final Report, Water Division, U. S. EPA