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한국하천호수학회 / v.36, no.3, 2003년, pp.344-355 
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논에서의 오염부하 예측을 위한 범용모형 개발
( Water Quality Model Development for Loading Estimates from Paddy Field ) |
| 전지홍;황하선;윤광식;윤춘경; 건국대학교 지역건설환경공학과;건국대학교 지역건설환경공학과;전남대학교 농업생명과학대학 농업과학기술연구소;건국대학교 지역건설환경공학과;
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| 초 록 |
| 논은 우리나라 총 면적의 12%를 차지하며, 인간활동이 이루어지는 토지이용 중 가장 많은 면적으로 비점오염분야에서 중요한 의미를 가진다. 논은 시비가 이루어지기 때문에 논표면수의 수질변화 폭이 매우 커 지표배수가 이루어지는 시점에 따라 논에서의 부하량에 큰 영향을 미치기 때문에 논에서의 오염부하량산정과 최적관리기법개발에 있어 획일적인 원단위 적용에는 한계가 있다. 뿐만 아니라 기존에 개발된 유역모형의 대부분은 논을 포함하고 있지 않거나 포함하더라도 논에서의 충분한 기작을 모의할 수 없어 우리나라의 적용에 있어서 제한점을 가지므로 앞으로의 합리적인 오염총량제 적용을 위해서는 논모형의 개발이 절실하다. 그러나 논은 담수라는 기능을 가지므로 유역모형과 같은 물리적인 반응보다는 수질모형과 같은 생화학적 반응이 우세하리라 판단된다. 논을 하나의 얕은 호소로 간주하여 호소모형의 적용이 가능하나 이를 위한 수많은 인자 결정에 많은 어려움이 있을 것으로 판단된다. 그러나 논에서의 영농활동은 거의 유사한 시기에 해마다 반복적으로 일어나며, 동일한 양과 형태의 시비가 이루어지며 완전낙수에 의해 다음해의 수질에 영향을 거의 미치지 않으므로. 오히려 간단한 반응공식으로도 충분한 해석이 가능하리라 판단된다. 본 연구에서는 이러한 형태의 영농활동이 이루어지는 논에서의 시비와 바닥에서의 용출에 의한 영향을 dirac deltal function과 continuous source function을 이용하여 모형을 개발하여 지하수관개지역과 지표수관개지역을 대상으로 보정 및 검증결과 높은 적용가능성을 나타내었다. 앞으로의 연구방향은 논에서의 장기적인 모니터링과 여러 지역의 적응을 통한 논 모형의충분한 검증을 실시함으로써, 논에서의 오염부하량 산정과 BMPs개발 뿐 아니라, 기존의 유역모형에 연결함으로써 우리나라 오염총량제의 합리적인 적용이 이루어져야 할 것으로 판단된다.는 연못시스템만으로도 부족하여 추가적인 처리가 필요할 것으로 생각된다. 과거 US EPA의 위험을 완전히 배제한 수질기준을 여러 국가에서 받아들여 사용하고 있으나, WHO에서는 이수질기준이 경제 ${cdot}$ 사회적으로 불합리한 기준이라 판단하고 보다 완화된 수질기준을 제시하였다. 우리나라에서도 수질기준을 결정할 때 논농사라는 특수한 실정에 맞는 수질 기준을 정해 경제적이고 실용적인 처리방법을 선정하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 벼의 경우는 껍질과 추가적인 처리 후 섭취하는 작물이기 때문에 엄격한 수질기준이 필요하지 않을 수 있으나, 장기간 담수상태를 유지함으로써 농민을 포함한 공중보건에 위해성을 줄 가능성이 크므로 세균성미생물 등에 대한 신중한 결정이 필요하다. 이중 녹조강 22종,규조강 19종, 남조강 13종, 유글레나강 2종, 와편모조강 2종 및 황색편모조강,갈색편모조강,황녹색조강이 각각 1종 이였다. 2000년에 출현한 동물플랑크톤은 총 3문 4강 3목 19종이었으며, 이중 원생동물문은 3강 5종, 절족동물문은 1강 5종, 윤형등물문은 1강 6종, 유생은 2종 이었다._5$및 $NO^3;^-$-N과 양의 상관관계를 나타내었다. 분원성 대장균군과 분원성 연쇄상구균의 경우 a지점이 다른 두 지점보다 오염의 정도가 더 심했고, 저층이 표층보다 특히 높았으며, 비가 온 이후에는 취수탑이 위치한 c지점의 저층에서도 상당한 농도로 검출되어 이를 고려한정수공정의 관리가 필요하리라 생각된다.$yr^{-1}$)의 71%가 감소되어야 할 필요성이 제기되었다. 또한 여름철 심층 산소 고갈이 야기되었고, 이 시기에 퇴적물로 용출된 인이 식물플랑크톤 성장에 이용될 수 있기때문에 퇴적물에 대한 관리도 수행될 필요가 있다.rsity)지수는 2000년 7월에 2.22로 가장 높았으며, 생물량도 조사기간중 3 |
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| Water quality model applicable paddy field was developed using field experiment during 1999 ${sim}$ 2002. This model involves inputs from fertilization and sediment release as dirac delta function and continuous source function, respectively, and can simulate various processes such as ponded depth, surface drainage, total nitrogen concentration and total phosphorus concentration in a daily basis. The model was calibrated using data collected from field experiments which was irrigated with ground water and validated from field experiments which was irrigated with surface water. The nutrient concentration of surface water depended on the fertilization and dirac delta function can efficiently explain the valiance of nutrient concentration of surface water by fertilizer. As a result of calibration and validation, this model demonstrates good agreement. The model fit efficiencies ($R^2$) of ponded depth, surface concentration of TN and TP were 0.93,0.98 and 0.95, respectively for calibration, and those of TN and TP were 0.99 and 0.70, respectively for validation. We can apply lake and reservoir model to analysis paddy field considered with shallow ponded system, but it will need so many parameters and have much uncertainty. Fortunately, paddy field have a series of cultural practices yearly basis, such as irrigation-fertilization-forced drain-harvest with a similar time , so simple model may explain the mechanism for paddy field. Water quality model for paddy field developed in this study is simply, needs little parameters, but appeared high applicability to evaluate paddy filed drainage. We recommend this model to estimate nutrient loading from paddy field and establish best management practice. |
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| 키워드 |
| water quality model;paddy field;nitrogen;Phosphorus;dirac delta function; |
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한국하천호수학회지 / v.36, no.3, 2003년, pp.344-355
한국하천호수학회
ISSN : 1976-8087
UCI : G100:I100-KOI(KISTI1.1003/JNL.JAKO200318317181635)
언어 : 한국어 |
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| 논문 제공 : KISTI 한국과학기술정보연구원 |
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