KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

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

DOI QR Code

Mixing Characteristics of Nonconservative Pollutants in Paldang Lake

팔당호에 유입된 비보존성 오염물질의 혼합거동

  • 서일원 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부) ;
  • 최남정 ;
  • 전인옥 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부) ;
  • 송창근 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부)
  • Received : 2008.09.18
  • Accepted : 2009.03.15
  • Published : 2009.05.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In Korea, many water intake plants are easily affected by effluents of sewage treatment plants because sewage treatment plants are usually located upstream or nearby the plants of the same riverine area. Furthermore, the inflow of harmful contaminants owing to pollutant spills or transportation accidents of vehicles using the roads and bridges intersecting the river causes significant impact on the management of water intake plants. Paldang lake, the main water intake plants in Korea, is especially exposed to various water pollution accidents, because the drainage basin area is significantly large compared to the water surface area of the lake. Therefore it is necessary to predict the possible pollutant spill in advance and consider measurements in case of water pollution. In this study, water quality prediction was performed in Paldang Lake in Korea durig the dry season using two-dimensional numerical models. In order to represent the cases of pollutant accidents, the difference of pollutant transport patterns with varying injection points was analyzed. Numerical simulations for hydrodynamics of water flow and water quality predictions were performed using RMA-2 and RAM4 respectively. As a result of simulation, the difference of pollutant transport with the injection points was analyzed. As a countermeasure against the pollutant accident, the augmentation of the flow rate is proposed. In comparison with the present state, the rapid dilution and flushing effects on the pollutant cloud could be expected with increase of flow rate. Thus, increase of flow rate can be used for operation of water intake plants in case of pollutant spill accidents.

국내 주요 상수 취수원은 동일한 하천 및 호수에 하수 처리장이 위치해 있어 처리 방출수로 인한 악영향을 받게 된다. 또한 하천을 따라 건설된 도로나 교량에서 발생하는 교통사고나 수질 오염사고로 인한 하천 내의 오염물 유입은 취수장 운영에 큰 어려움을 주게 된다. 특히 우리나라 주요 상수원에 해당하는 팔당호의 경우 호수면적에 비해 유역면적이 상당히 크기 때문에 다양한 수질 오염사고에 노출되어 있다. 따라서 사전에 발생 가능한 수질사고를 모의하고 이에 대한 대책을 모색하는 일이 매우 중요하다. 본 연구에서는 팔당호 주변에서 발생할 수 있는 수질 오염사고에 대한 수질모의를 수행하였다. 2차원 수치모형을 이용하여 사고로 유입된 오염물질의 혼합거동을 모의하였고, 팔당호에 위치한 주요 취수장에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 2차원 흐름모형인 RMA-2를 이용하여 유속장을 모의하고, 이 결과를 2차원 하천수질 해석모형인 RAM4에 입력하여 오염물질의 시간에 따른 거동을 분석하였다. 갈수기 수질사고 발생시 저감방안으로써 남한강과 북한강의 유량증대에 따른 오염물질의 희석 및 수세 효과에 대해 분석하였다. 분석결과 유량증대에 따라 오염물질의 최대 농도는 더 높아지면서 더 빠르게 이동하는 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 오염물질이 주입된 지점에서의 초기 희석 효과보다는 빨라진 흐름에 의한 수세 효과가 훨씬 더 크게 나타난 것으로 판단된다. 이를 통해 독성 오염물질로 인한 수질사고 발생시 유량증대에 의한 수세 효과가 취수장 운영에 있어 유리한 대책이 될 수 있음을 확인할 수 있다.

Keywords

References

  1. 건설교통부(2001) 경안천수계하천정비기본계획보고서.
  2. 건설교통부(1992) 한강수계치수기본계획(하천정비기본계획).
  3. 경기개발연구원(2008) 팔당호 수질사고 예경보 시스템 개발에 관한 기초연구.
  4. 김형일, 이종설, 허준행, 조원철(1998) 한강하류부에서의 오염물질의 거동 특성 연구. 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제31권 제1호, pp. 85-93.
  5. 박무종, 김중훈, 윤용남(1994) RMA-4에 의한 한강하류부에서의 오염물 확산 이송 특성연구. 대한토목학회 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 89-92.
  6. 서울대학교(2004) 하천흐름 및 하상변동 해석기술 개발 1단계 최종보고서, 21세기 프론티어연구개발사업.
  7. 서일원(2008) RAMS 적용. 21세기 프론티어연구개발사업.
  8. 서일원, 이명은(2006) 유속장을 고려한 분산텐서를 포함한 2차원 이송-분산모형의 개발. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제26권 제2B호, pp. 171-178.
  9. 서일원, 이명은(2007) 하천 오염확산 수치해석에서 생성항을 이용한 순간주입 모의. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제27권 제1B호, pp. 1-8.
  10. 오정선, 서일원, 김영한(2004) 사행하천에서 오염물질의 2차원 거동특성 해석. 한국수자원학회 논문집, 제37권 제12호, pp. 979-992. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.12.979
  11. 이명은(2007) 오염물질 이동 해석을 위한 2차원 유한요소모형, 박사학위논문, 서울대학교.
  12. 이명은, 서일원(2008) 순간 유입된 오염물질의 혼합 모의 시 질량 오차 산정. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제28권 제5B호, pp. 475-483.
  13. 조성우, 전경수(2001) 사고에 의하여 자연하천으로 방류된 비보존성 오염물질의 종확산. 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제34권 제4호, pp. 289-301.
  14. 환경부(1997) 수질종합관리 및 수질감시 기술: 수질감시 시스템 구축(시스템을 중심으로), 서울대학교.
  15. 환경부(2004) 2003 상수도통계.
  16. 환경부(2005a) 2004 하수도통계.
  17. 환경부(2005b) 환경백서.
  18. 환경부 물환경정보시스템(2009) http://water.nier.go.kr/weis.
  19. Arutchelvan, V., Kanakasabai, V., Elangovan, R., Nagarajan, S. and Muralikrishnan, V. (2006) Kinetics of high strength phenol degradation using Bacillus brevis. Journal of Hazardous Materials, B129, pp. 216-222.
  20. Fischer, H.B., List, E.J., Koh, R.C.Y., Imberger, J., and Brooks, N.H. (1967) Mixing in Inland and Coastal Waters, Academic Press, New York.
  21. Gee, D.M. and Wilcox, D.B. (1985) Use of a Two-Dimensional flow model to quantify aquatic habitat. Proceedings of the ASCE Special Conference on Computer Applications in Water Resources, Buffalo, New York.
  22. Kumar, A., Kumar, S., and Kumar S. (2005) Biodegradation kinetics of phenol and catechol using pseudomonas. Biochemical Engineering Journal, Vol. 22, pp. 151-159. https://doi.org/10.1016/j.bej.2004.09.006
  23. Lee, M.E. and Seo, I.W. (2007) Analysis of pollutant transport in the han river with tidal current using a 2D finite element model. Journal of Hydro-environment Research, IAHR, Vol. 1, No. 1, pp. 30-42. https://doi.org/10.1016/j.jher.2007.04.006