KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Impacts of Nitrate in Base Flow Discharge on Surface Water Quality

질산성 질소 기저유출이 지표수 수질에 미치는 영향

  • 김건하 (충주대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 이호식 (한남대학교 공과대학 토목환경공학과)
  • Received : 2008.11.05
  • Accepted : 2008.12.12
  • Published : 2009.01.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

It is a well known fact that baseflow discharge of rainfall runoff impacts on water quality of surface water significantly. In this paper, impacts of nitrate discharged as base flow on stream water quality were studied by using a software, PULSE from USGS to calculate monthly ground water discharge from hydrograph. We used water quality and flow rate data for Ghapcehon2 site in Daejeon city for year 2005 as well as ground water quality data in the watershed acquired from government agencies. Agricultural and forestry land use are dominant for upstream of Ghapcheon2 in the watershed. Base flow contributes about 85~95% of stream flows during spring and fall while 25~38% of stream flow was induced by base flow during summer and winter. Monthly nitrate loading discharged as base flow for Ghapcheon2 was estimated by using averaged nitrate concentration of groundwater in the watershed. Nitrate loading induced by base flow at Ghapcheon2 was estimated as 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$, which is about 60% of nitrate loading of surface water, 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$. Seasonal variation of nitrate concentration of base flow was estimated by dividing monthly nitrate loading by monthly base flow discharge. Nitrate concentration of groundwater was increasing from rainy season. From this study, it can be understood that ground water quality monitoring is important for the proper manage of surface water quality.

강우유출수의 기저유출(base flow)이 지표수 수질에 영향을 미치는 것은 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 기저유출로 발생하는 질산성 질소가 수질에 미치는 영향을 USGS의 PULSE 소프트웨어를 사용하여 월별 지하수 유출량을 수문 분리하였다. 2005년도 금강유역의 갑천2 지점의 지표수 수질 및 유량자료를 사용하였으며, 지하수 수질자료는 정부기관 측정자료를 사용 하였다. 갑천2 지점의 상류는 농지 및 임야가 대부분이다. 수문분리 결과, 봄과 가을에는 하천유량의 85~95%가 기저유출 기여량이며 여름과 겨울에는 25~38%가 기저유출 기여량으로 나타났다. 갑천2 지점에서 질산성 질소의 월별 기저유출 부하량은 유역내 지하수의 평균 질산성질소 농도를 이용하여 산정하였다. 갑천2 지점에서 기저유출되는 질산성질소 부하량은 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$로 추정되었는데, 이는 갑천2 지점의 지표수 질산성 질소 부하량인 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$의 59%에 해당하는 값이다. 기저유출되는 질산성질소의 계절변화는 월별 질산성질소 부하량을 월별기저유출량으로 나누어 구하였는데, 우기시 질산성 질소의 기저유출농도가 높은 것으로 나타났다. 이 연구를 통하여 지하수 수질 모니터링이 지표수 수질 관리에 필요함을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. 강윤주, 서영진, 이동훈, 최충렬, 박만, 최정(2001) 논농사가 천층 지하수의 수질에 미치는 영향. 한국환경농학회지, 한국환경농학회, 제20권 제4호, pp. 262-268.
  2. 강충관, 박주섭, 이상용, 김한명(2001) 토양특성에 따른 질소시용의 환경경제적 효과. 한토비지, 제34권 제1호, pp. 42-54.
  3. 국토해양부(2008) 국가수자원관리종합정보 시스템. http://wamis.go.kr.
  4. 김승현, 권오억, 공인철, 김익재, 이철희, 박영규(1998) 강둑 여과지에서 지하수 함양율과 질소비료에 의한 지하수 오염량 산정 연구. 대한환경공학회지, 대한환경공학회, 제20권 제12호, pp. 1689-1703.
  5. 대전발전연구원(2006) 대전광역시 수질오염총량관리 시행계획. 대전광역시.
  6. 류순호, 최우정, 한광현(1999) 질소 동위 원소 분석을 이용한 경기도 지역 지하수 중 질산태 질소 오염원 규명. 한국토양비료학회지, 한국토양비료학회, 제32권 제1호, pp. 47-56.
  7. 어성욱, 이윤희, 김건하, 김영(2005) 질산성 질소로 오염된 지하수의 생물복원을 위한 적정 전자공여체의 결정 및 반응속도 비교 연구. 한국물환경학회지, 한국물환경학회, 제21권 제6호, pp. 630-636.
  8. 이재수(2006) 수문학, 구미서관.
  9. 한국수자원공사(2008) 국가지하수정보센터. http://www.gims.go.kr.
  10. 환경부(2008) 물환경정보시스템. http://www.water.nier.go.kr/weis/.
  11. Diek, R.H. (2002) Measurement uncertainty: Methods and applications. 3rd ed., ISA, Research Triagle Park, NC.
  12. Freeze, A.R. and Cherry, J.A. (1979) Groundwater, Prentice Hall, London.
  13. Kim, T., Kim, G., Kim, S., and Choi, E. (2008) Estimating riverine discharge of nitrogen from the South Korea by the mass balance approach. Environmental Monitoring and Assessment, Vol. 136, No. 1-3, pp. 371-378.
  14. Rutledge, A.T. (1997) Model-estimated ground-water recharge and hydrograph of ground-water discharge to a stream. U.S. Geological Survey. Water-Resources Investigations Report 97-4253.
  15. Schilling, K. and Zhang, Y.K. (2004) Baseflow contribution to nitrate-nitrogen export from a large, agricultural watershed, USA. Journal of Hydrology, Vol. 295, pp. 305-316. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.03.010
  16. U.S. Geological Survey. (2002) User guide for the PULSE program. Open-File Report 02-455. Reston, Virginia, U.S. Geological Survey.
  17. U.S. Geological Survey. (2008) USGS Groundwater Information. http://water.usgs.gov/ogw/gwsw.html.