농업생명과학연구 46(3) pp.129-141 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) pp.129-141 농촌소하천건천화실태조사를위한하천수문 수질모니터링 김성민 1 김성재 1 김상민 2* 1 경상대학교대학원농공학과, 2 경상대학교지역환경기반공학과 ( 농업생명과학연구원 ) 접수일 (2012 년 03 월 12 일 ), 수정일 (2012 년 06 월 18 일 ), 게재확정일 (2012 년 06 월 26 일 ) Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area Sung Min Kim 1 Sung Jae Kim 1 Sang Min Kim 2* 1 Graduate School, Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea 2 Dept. of Agricultural Engineering (Insti. of Agric. & Life Sci.), Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea Received: MAR. 12. 2012, Revised: JUN. 18. 2012, Accepted: JUN. 26. 2012 초록본연구에서는농촌소하천의적정환경유지용수산정을위한기초조사로경상남도고성군하이면와룡리에위치한봉현저수지를수원으로하는봉현천과하이저수지를수원으로하는석지천을시기적우기이면서농번기인 2011년 3월에서 9월까지총 7회에걸쳐 8개지점을선정하여하천조사와수문, 수질모니터링을실시하였다. 관개기와비관개기로구분하여유량측정을분석한결과, 관개기는선행강수량이비교적많았으나 7월을제외한기간에대부분의측점지점에서유량을측정할수없을만큼하천이메말라있었고비관개기에는선행강수량이적거나없어전측점지점의계측이불가능했다. 유량의차이가수질의변화에어떠한영향을미치는지확인하기위해수질항목들의변화양상을살펴보고자수질관측지점별 ph, BOD, COD, TOC, SS, T-N, T-P 등총 7항목에대한상관분석을실시하였다. 하이저수지의경우탁도와 T-N, 및탁도와 BOD의상관계수가각각 0.771 및 0.781로유의수준 0.05에서유의함을나타내었고, 봉현저수지의경우 TOC와 T-N의상관계수가 -0.769 로유의수준 0.05에서유의한음의상관관계를나타내었다. 그러나전체조사기간중 7월만전하천지점에대해수질시료를채취할수있었고그외기간은결측값이존재하여정밀한분석이불가했다. 이는농촌소하천의건천화현상으로하천유지용수의부족을나타내며향후지속적이고장기적인현장모니터링을통해농어촌환경용수공급을위한적정유지유량산정의기초자료로활용할수있을것으로사료된다. 검색어 농어촌환경용수, 하천유량모니터링, 관개용저수지, 용수공급 ABSTRACT The purpose of this study was to monitor the stream flow of rural streams for investigating the status of stream depletion located downstream of irrigation reservoir. Bonghyun and Hai reservoirs area, located in Hai-myeon, the city of Gosung, Gyeongsangnam Province, were selected for study watersheds and streams. Stream flow monitoring was conducted 7 times from March to September, 2011. Stream flow was measured for 8 stations downstream from two reservoirs. The stream depletion was found in most of the downstream of reservoirs for the non-irrigation period and even in the irrigation period when there were a lot of antecedent precipitation. The correlation analysis for water quality data indicated that the correlation between BOD and T-N was highest for the reservoirs. The correlation between BOD, T-N, and turbidity was high for Hai reservoir and Bonghyeon reservoir. Continuous monitoring for rural streams located in downstream of reservoirs are required to quantify the status of stream flow depletion and determine the amount of environmental flows. Key words - Environmental flows, Stream flow monitoring, Irrigation reservoir, Water supply *Corresponding author: Sang Min Kim Tel: +82-55-772-1931 Fax: +82-55-772-1939 E-mail: smkim@gnu.ac.kr
130 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) Ⅰ. 서론 1970년대이후급속한경제성장과함께도시화와산업구조의변화로인간활동과밀집한관계를맺고있는수변환경은크게훼손되어왔다. 특히인간활동으로인한대량생산과소비는하천의자정작용을초과하는오염물질을배출하고오염된하천은본래기능을상실하고각종생활오 폐수의배수구로서역할이부여되어대부분복개되기에이르렀다 (Yang, 2004). 최근에는환경완충지역으로서의기능, 시민들의소득향상과삶의질에대한인식전환으로휴식공간의역할과쾌적한하천환경에대한욕구가증대되고있으며우리나라에서도도심하천의생태적 환경적기능에대한재평가가활발하게이루어지고있다 (Lim, 2001). 우리나라도환경친화적인도시공간마련또는생태공원및친수환경조성에대한국민의기대가높아지는등하천에서의자연환경및생활환경개선을위한용수, 즉환경용수의도입에대한필요성이제기되고있으며환경용수는경관기능보전및친수활동을위하여필요한친수용수와하천이정상적인기능및상태를유지하기위해필요한하천유지용수로구분하고있다. 최근, 우리나라하천법에도하천에서유수의정상적인기능과상태를유지하기위하여필요한최소한의유량을하천유지유량으로정의하고있다 (Kim et al., 2011). 그러나환경용수의개념은하천유지용수와구분이모호하고그필요성과기술적연구에대한관심과투자가상대적으로크지않다 (Kim et al., 2011). 이는하천의자정능력을향상시키고하천의정상적인기능을회복하기위해서는수생물의서식환경조성, 오염원차단및적정하천유지유량유지등의다양한조건이고려되기때문이다 (Arthington et al., 2006). 하천유지유량의산정은하천고유의수리, 수문학적하도유지가가능할수있는갈수량을기준으로산정하되자연적, 사회적여건과유량공급가능성등을고려하여하천수질보전등을위한기능 8가지항목 ( 항목별필요유량 ) 을감안하여산정한다. 하천유지유량의적용대상은국가하천및지방 1급하천등중요성이인정되는하천을대상으로산정하여고시하고있다 (KRCC, 2010). 그러나과거물수요의급격한증가와도시화의팽 창에의해유발된오염과주거지역에서의포장면적증가, 여름철에많은양의비가내리는기후적특성으로인해가뭄과홍수의반복은초기우수의비점오염물질로인한수질악화및안정적인치수관리를어렵게하여수자원악화및관리가더욱어려운실정이며뿐만아니라이제껏시행되었던도시하천의정비도하수의배제기능, 홍수의소통기능향상과도심용지확보의측면만중시되고있다. 따라서현재우리나라의하천은고유의기능인용수원으로의기능과도시민의휴식및천수공간으로서의기능을상실하였으며중소하천의건천화에따른하천유지유량의부족은하천을중심으로한각종농경지의농업용수부족, 수질오염의증가, 수변환경친수기능상실등의문제를초래하고있다. 농촌지역에서의농업용수는작물생육뿐만아니라물순환개선과생태계유지에큰역할을수행하고있으며, 주요하천의특정지점에대해서하천유지유량을산정하고있으나농촌지역에산재한소하천의유지유량에대해서는고려되지않는실정이다. 중소하천의건천화현상도 2000년대이후계속증가진행되어소하천및지방 2급하천뿐만아니라지방 1급하천도이미메마르고있는상태이며이로인한 2차적비용증가등경제적인측면의손실도매년심해지고있어그원인규명과방지책제시가시급하다 (Hwang & Lee, 2005). 농촌소하천의건천화로인해비관개기에는하천의용수원기능이마비되고하천에식생이증가하여여름우기에통수기능의저하로하천이범람할우려가증가하고있다. 일찍부터환경용수관리에대한기술과노하우를축적해온선진국과는달리우리나라는하천생태계와서식처기능그리고유량사이의관계에대한실증적인지식을쌓을수있는지속적인환경용수감시가이뤄지지못하였고하천에서의수리학적특성과환경과생태계영향에관한지식은매우제한적이다. 환경용수관리는구체적인산정기준이나방법보다는유역이갖는고유의갈수량과같은일정유량을지배적인인자로보아왔으며, 유량의변화에따라서식처수리조건 ( 수심및유속 ) 이먼저한계에달하는여울을대상으로하천생태계의먹이사슬상층부에속하는어류를중심으로서식처환경에대한평가방법의적용과이를이용한최적유량을산정하는연구가진행되어왔다
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 131 (KICT, 1995). 이는자동화설비를도입하기힘들고숙련된생태전문가의참여가필요하기때문이며 IWMI(International Water Management Institute), IBRD(International Bank for Reconstruction and Development), CRC(Co- operative Research Centre, Austrailia) 등의해외사례를살펴보면목적에맞게환경용수산정기법을일정하게정한후현장모니터링시스템을운영하는것과동시에기존에관측된성과자료의수준에따라적절한환경용수산정절차를결정하는체계를갖추고있다. 즉어떠한기술과매뉴얼을적용하든잘구축된현장모니터링이결과의신뢰를좌우할수있음을보여주는사례이다 (KRCC, 2010). 이는체계적인현장모니터링이얼마나중요한지를알수있으며국내에서도환경용수관리에대한연구가보다장기적이고구체적으로이루어져야한다. 우리나라의하천유지용수산정은대하천에국한되고있으며, 전국구간에획일적이고제한된항목을기준으로하고있는등전반적으로볼때생공용수의개념까지접근하지못하고있으며, 이에대한관리방안의수립을위해서는관련제도정비, 환경유량결정에필요한수문정도등종합적인자료를구축하고연구를실행할필요가있다 (KRCC, 2010). 따라서본연구에서도적절한환경용수산정절차를결정하는기초적인자료를제시하기위하여경상남도고성지역의봉현저수지와 하이저수지하류소하천건천화실태를조사하였다. 또한하천의수질상태를파악하기위해유역현황조사및현장모니터링을통한각지점별하천의수질오염 7항목에대하여상관성을분석하였다. Ⅱ. 재료및방법 2.1 연구대상유역본연구의대상유역은경상남도고성군하이면와룡리에위치해있는하이저수지에서시작하는석지천과하이면봉현리의봉현저수지에서시작하는봉현천을포함하는지역을시험대상유역으로선정하였다 (Fig. 1). 석지천은하이저수지여수로로부터약 2,600 m의유로장을가지며하류지점에서봉현천과합류하여최종에는남해로흘러간다. 봉현저수지는유역면적 280 ha, 관개면적 37.7 ha이고하이저수지는유역면적 1,342 ha, 관개면적 166.7 ha이다. 대상지역내토지피복을살펴보면환경부중분류토지피복분류지도 (1 : 25,000) 에서논은 439.6 ha로대상유역면적의 62.3% 를차지하고밭과주거지가각각 70.8 ha, 74.7 ha로 10% 정도의분포를가지며그외기타지역이 120.1 ha로 17% 를차지하는것으로나타났다. 대부분의면적이논으로이용되는점으로미루어보아저수지에서방류되는대부분의하천수가관개용수로사용될것으로판단된다. Fig. 1. Location of watershed study.
132 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) 2.2 기상조사하천의건천화를방지하기위해서는하천유지용수의공급이중요하며, 수량산정을위해서작물증발산량, 유역유출량및저수지홍수추적등이필요하게된다. 대상지점인봉현저수지와하이저수지의기상자료를얻기위해지리적으로가장인접한진주기상관측소의 1970년부터 2011년까지의일자료를수집하였으며강수량은관개기와비관개기로구분하여나타내었다 (Fig. 2). 1970년대부터 1990년대초반까지의연강우량변화와 1990년중반부터 2011년까지의연강우량을비교하면, 1990년중반이전에비해비교적연강우량의변화가적은것을알수있 다. 진주기상관측소의연평균강수량은우리나라연평균보다높은 1,503 mm이고 1989년에 2,193 mm 로최고치를기록했으며 1994년에 784.9 mm로최저치를기록했다. 자료에따르면월평균기온은 1994 년 7월에가장높은 28.8 가관측되었고상대습도와평균풍속은 1970년 9월과 1995년 7월에각각 87.5%, 2.9 m/s로가장높았다. 가장낮은값은상대습도가 2000년 2월에 45.2%, 평균풍속은 1977년, 2006년, 2007년, 2008년에 0.8 m/s였다. 그리고일조시간은 1994년 7월 284시간으로가장많았으며 1984년 7월에 32.2시간으로가장낮았던것으로나타났다. Fig. 2. Compared rainfall of irrigation periods (May~Oct.) and non-irrigation periods (Nov.~Apr.). 2.3 저수지조사시험유역선정시고려되었던후보지중농업용저수지로서의저수율, 접근성, 저수지로부터의하천유로장, 하천주변부지사용현황등을고려하여선정하였다. 경상남도고성군하이면와룡리에위치한하이저수지 ( 표준코드, 4882010042) 는 1971년에준공을완료하여현재한국농어촌공사경상남도본부고성 / 거제지사에서관리 운영중에있다. 하이저수 지는필댐형식으로제작되었으며, 제체체적 1,000 m 3, 제체길이 394 m, 제체높이는 23.2 m에달한다. 사통형식을취하며총 2,594천톤의물을저류할수있다. 설계한발빈도는 10년, 홍수빈도는 200년이다. 경상남도고성군하이면봉현리에위치한봉현저수지 ( 표준코드, 4882010045) 또한한국농어촌공사경상남도본부고성 / 거제지사에서관리하고있다. 1998년에준공되어운영중인봉현저수지는하
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 133 이저수지와같은필댐형식이며제체체적 90,823 m 3, 제체길이 246 m, 제체높이는 28.4 m에이르는 1종저수지이다. 총 910천톤의물을저류할수있고, 사통형의취수방식을취하며설계한발빈도 10 년, 홍수빈도는 200년이다. 다음 Fig. 3는하이저수지와봉현저수지의저수율자료가존재하는기간부터 2011년까지의일자별유효저수량변화를나타낸그래프이다. 하이저수지의경우 1971년에준공이완료되어운영되었으나실제 저수율자료의경우 1992년부터구득이가능하였다. 저수량자료를살펴보면가뭄이발생하였던 1994~ 1995년과 2007~2008년에유효저수량이급격히떨어지는것을확인할수있었다. 이러한결과로미루어보아농업용저수지의경우가뭄이발생하여유입량이줄고관개기에논에물을사용하기위해방류가지속될경우저수지가메마를수있기때문에이에대한대책도마련되어야할것으로사료된다. Fig. 3. Graphs of the variations in effective storage graphs by the Hai reservoir (left) and the Bonghyeon reservoir (right). 2.4 하천유황조사하천건천화실태를파악하고환경용수관리를위한하천모니터링을실시하기위해하상변화, 하천시설물설치여부등유량변화에영향을미칠수있는조건들을고려하여기준구간과시기등을결정하였다. 측정구간의경우관측및접근이용이한지점, 유량이확인되며물이고여있지않고흐르는지점등의지리적조건을고려하여선정하였다. 봉현천의경우저수지로부터 750, 1,260, 1,730, 4,190, 5,500 m지점까지총 5개구간으로나누었고, 석지천은저수지로부터 530, 2,000, 2,810 m지점까지총 3개구간으로나누어시기별유량을관측하기위한총 8개의대상지점을선정하였다. 조사기간은농촌지역에서용수수요량에큰영향을미치는논관개기를전후로비교하기위해 3월부터 9월까지로정하여조사를실시하였다. 일정한간격으로모니터링을수행하기위해 2011년 3월에서 9월까지매달하순에모니터링을실시하였고, 매모니터링 시기마다유량및수질모니터링을병행하여실시하였다. 2.5 하천수질측정자료분석대상하천의수위와유속측정을위해프로펠러형유속계를이용하여 3점법으로유속을측정하였다. 또한지점별수질측정항목간의자료는관측일의유량에따라관련성이달라질수있는것을고려하여편상관계수를이용한통계분석을실시하였다. 본통계분석에있어서일반적으로이용되는 Pearson의상관계수 r은두변수 X와 Y의상관계수가각케이스의값이 (x 1,y 1 ), (x 2,y 2 ),, (x n,y n ) 일때다음의식 (1) 과같이계산된다. (1)
134 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) 여기서 와 의공분산 의표준편차 의표준편차 이다. Ⅲ. 결과및결론 3.1 저수지및하천의구간별유황분석 2011 년 3 월에서 9 월까지총 7 회에걸친현장조사 를통해관측된하천의관측지점에대하여각지점 별수위에따른하천단면과유속을계측하여유량 을산출하고, 관측일이전 5 일간강수량을조사하여 강우에의한하천유량의영향을파악하고자하였 다. Table 1 을살펴보면 3 월에서 5 월까지는강수량 도적고저수지에서의방류량도거의없어하천이 항시메말라있었다. 6 월 29 일의경우선행강수량이 많아하천의유량이많을것으로예상하였지만석지 천의경우저수지하류 530 m 지점에서물이고여 흐르지않았다. 그하류지점에서도유량이관측되지 않았으며, 봉현천의경우도일부지점에물이없거 나소량이고여있는것을확인하였고저수지부근 에서부터하천관측최하단지점까지약간의유량만 확인할수있었다. 이는강우가시작되기이전에 메말라있던하천지하로강수가유입되어지표수가거의없었던것으로추정된다. 7월에서 9월까지는농번기로인해저수지의방류량이있고강수의효과로인해하천에서일정량의유량이관측되었다. 조사기간중상류저수지로부터농번기외에는하천방류가없었기때문에강수량이없거나적은경우에는유량을계측할수없을정도로하천이메말랐으며구간에따라웅덩이를형성하여물이고여있는것을관측할수있었다. 또한강수량이적은경우라도댐에가까운지점에서는일정량의물이고여있는것을확인할수있었는데이는댐침윤에기인한것으로사료된다. 또한우리나라기후는 10월초순에서 5월중순경에상대적으로강우일수가적고 5월중순에서 9월하순에호우가집중되므로이러한특성에따라농촌지역의논농사의경우강우일수가집중되고작물재배에적당한기온이되는 5월중순에서 9월하순에관개를하게되며, 농촌지역의저수지의경우관개시기에맞추어하천수를방류하게된다. Table 2에서보듯이비관개기인 3월과 4월의지점별유량의평균값에비해관개기인 5월에서 9월까지의지점별유량의평균값이상대적으로더큰것을알수있다. 지점별로약간의유량의차이를보이고있지만전체적으로보았을때확실히농촌지역의비관개기와관개기에유량의차이가큰것을확인할수있었다. Table 1. Stream discharge for each monitoring section with 5 days antecedent precipitation and reservoir storage (2011) Date Antecedent precipitation (mm) Storage in Hai reservoir (%) Seokji stream Stream discharge (m 3 /s) Storage in Bonghyeon reservoir (%) Bonghyeon stream Stream discharge (m 3 /s) 530 m 2,000 m 2,810 m 750 m 1,260 m 1,730 m 4,190 m 5,500 m 03/26 0.3 90 0.00 0.00 0.00 92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 04/29 8.5 98 0.00 0.00 0.00 100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 05/28 25.5 93 0.00 0.00 0.00 100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 06/29 150.5 85 0.21 0.00 0.00 100 0.14 0.00 0.30 0.00 0.36 07/28 45.5 99 1.11 0.80 3.47 94 0.05 0.26 0.71 0.29 1.03 08/29 14.1 89 0.00 0.00 0.00 94 0.00 0.14 0.24 0.00 0.07 09/26 0.0 58 0.13 0.00 0.00 63 0.00 0.10 0.05 0.00 0.08
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 135 Table 2. Stream discharge for irrigation and non-irrigation periods (2011) Period Discharge of Seokji stream (m3/s) Discharge of Bonghyeon stream (m3/s) Average discharge (m3/s) 530 m 2,000 m 2,810 m 750 m 1,260 m 1,730 m 4,190 m 5,500 m Non-irrigation 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Irrigation 0.29 0.16 0.69 0.04 0.10 0.26 0.06 0.31 0.24 실제현장조사시몇몇지점에서상 하류부에비해유독유량이감소하는구간이있었는데, 이는그지점주변의참다래과수원, 공장및축사등의영향으로판단된다. 참다래과수원의부지면적은 0.51ha 이며배수로는따로정확한명칭을알수없었고유입량의경우접근성이좋지않고유입량또한일정하지않아측정이불가했다. 석지천은 7월이우기임에도불구하고 2,000 m지점에서유독유량이크게감소한것을확인할수있었는데이는저수지하류약 900 m지점에서 1,200 m지점사이에위치한보와 대상구간인근의참다래과수원및하천정비가제대로이루어지지않아무성해진수풀이하천수의흐름을방해하여나타난결과로판단하였다. 봉현천의경우저수지하류 4,000 m지점에서부터유량이저하되는현상이나타났는데이는하천주변에있는참다래과수원에서관개용수로사용하기위하여하천에서물을양수하기때문인것으로추정되었다. 그리고석지천과봉현천의합류부부근에서다시유량이증가하는것은석지천에서의유량유입및배수로에서유입되는유출수의영향으로추정된다. (a) Beams the upper region of Seokji stream (a) Beams and puddles downstream of Seokji stream (c) Orchard downstream of Bonghyeon stream (d) Food factory downstream of Bonghyeon stream Fig. 4. Changing discharges influenced by different facilities. 3.2 저수지및하천의구간별수질분석농업용저수지와하천의구간별수질변화를조사하기위해총 7회의현장조사중휴대용수질측정장비인 HI 9828 Multiparameter를이용하여 ph를측정하였고, 채취한수질시료를서울대학교농생명과학공동기기원 (National Instrumentation Center for Environmental Management, NICEM) 에의뢰하여 BOD, COD, TOC, SS, Turbidity, T-P, T-N의총 7항목을분석하였다. Table 3, 4에서는대상유역의조사시기별구간에따른수질분석항 목의결과를나타내고있는데전체조사기간중 7 월에만모든구간에서유량이확인되어수질시료를채취할수있었고, 나머지기간에는하천이메말라있는경우가많아전구간에서수질시료를채취하는데어려움이있었다. 측정자료중 530 m 구간에서저수지보다 BOD가높게측정되고 T-N은낮게측정되었는데이는하천이메말라있으므로주변환경의영향을크게받아저수지와가까운지점임에도불구하고이러한차이를보이는것으로판단된다.
136 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) Table 3. Water quality analysis of Seokji stream and Hai reservoir Hai BOD COD TOC SS Turbidity T-P T-N ph (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (NTU) (mg/l) (mg/l) Reservoir 7.54 0.27 2.80 1.74 0.0 0.42 0.003 0.412 03/26 530 m 7.80 0.99 1.36 1.84 0.0 0.41 0.007 0.247 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - - Reservoir 7.22 1.25 1.46 2.74 2.0 1.68 0.020 0.659 04/29 530 m 7.19 0.52 1.84 1.90 2.0 0.79 0.009 0.576 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - - Reservoir 7.06 0.24 1.16 2.12 16.0 0.32 0.022 0.000 05/28 530 m 6.79 0.78 2.78 3.48 12.0 1.11 0.193 0.000 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - - Reservoir 7.06 1.73 2.82 2.34 11.0 1.63 0.055 0.817 06/29 530 m - - - - - - - - 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - - Reservoir 7.02 1.77 2.02 2.06 8.0 0.98 0.021 0.577 07/28 530 m 7.12 1.17 1.60 1.75 8.0 0.25 0.080 0.796 2,000 m 7.10 1.45 1.46 1.53 4.0 0.55 0.017 0.851 2,810 m 7.08 0.85 1.60 1.36 3.0 0.33 0.028 1.510 Reservoir 6.72 0.66 2.18 1.90 3.0 0.96 0.020 0.577 08/29 530 m 7.05 0.81 1.26 1.28 4.0 0.46 0.010 0.412 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - - Reservoir 7.13 1.13 1.26 1.730 6.0 1.30 0.031 1.098 09/26 530 m 7.35 0.23 0.72 1.070 0.0 0.32 0.029 0.000 2,000 m - - - - - - - - 2,810 m - - - - - - - -
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 137 Table 4. Water quality analysis of Bonghyeon stream and Bonghyeon reservoir Bonghyeon ph BOD COD TOC SS Turbidity T-P T-N (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (NTU) (mg/l) (mg/l) Reservoir 7.41 1.18 1.68 2.22 0.0 0.44 0.005 0.302 750 m 7.62 1.13 1.76 3.20 0.0 0.28 0.005 0.357 03/26 1,260 m 7.71 1.77 1.00 1.25 0.0 0.15 0.046 3.075 1,730 m - - - - - - - - 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m - - - - - - - - Reservoir 6.94 0.64 1.82 1.96 0.0 1.68 0.015 0.439 750 m 7.34 0.64 1.26 1.59 0.0 0.68 0.000 0.686 04/29 1,260 m 7.19 0.98 0.84 1.42 0.0 0.21 0.029 2.059 1,730 m 7.11 0.51 1.52 1.44 2.0 0.38 0.011 1.510 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m - - - - - - - - Reservoir 6.07 1.29 1.74 2.86 14.0 0.48 0.175 0.000 750 m 7.21 0.89 1.34 1.18 8.0 0.39 0.013 0.000 05/28 1,260 m 7.06 0.26 0.70 0.87 2.0 0.47 0.028 0.000 1,730 m 7.01 0.63 1.22 1.02 4.0 0.22 0.031 0.000 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m - - - - - - - - Reservoir 7.04 1.76 1.88 1.62 21.0 1.50 0.045 0.525 750 m 7.26 0.28 0.68 1.20 4.0 0.60 0.016 0.501 06/29 1,260 m - - - - - - - - 1,730 m 7.16 0.82 0.48 1.08 6.0 0.39 0.022 1.497 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m 7.23 0.77 1.26 1.80 0.0 0.58 0.073 3.614 Reservoir 7.00 1.14 1.16 1.18 3.0 0.69 0.024 0.439 750 m 7.15 0.67 1.12 1.03 2.0 0.45 0.001 0.741 07/28 1,260 m 7.04 0.58 1.22 0.96 1.0 0.30 0.025 1.263 1,730 m 7.03 0.59 1.06 0.90 4.0 0.25 0.017 1.345 4,190 m 7.01 0.27 0.94 0.88 0.0 0.27 0.049 2.141 5,500 m 7.10 0.11 1.18 1.22 5.0 0.31 0.081 2.133 Reservoir 6.37 0.51 2.04 1.64 4.0 0.41 0.019 0.824 750 m 6.91 0.89 1.08 1.12 3.0 0.33 0.010 0.988 08/29 1,260 m 6.77 0.58 1.00 0.89 0.0 0.22 0.009 0.961 1,730 m 6.72 0.64 0.90 0.98 1.0 0.53 0.009 0.686 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m 6.96 0.51 1.38 1.26 2.0 0.48 0.044 2.169 Reservoir 6.79 1.38 1.50 1.44 7.0 1.13 0.050 0.604 750 m 7.25 0.70 0.82 0.71 1.0 0.27 0.021 0.000 09/26 1,260 m 7.02 0.52 0.68 0.91 13.0 0.27 0.019 0.000 1,730 m 6.86 0.58 0.58 0.59 3.0 0.27 0.029 0.082 4,190 m - - - - - - - - 5,500 m 7.05 0.89 0.92 1.89 2.0 0.23 0.053 2.416
138 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) Table 5는유량의차이가수질의변화에어떠한영향을미치는지를확인하기위해관개기와비관개기로나누어수질항목들의변화양상을나타낸것이다. 수질분석결과, 대상저수지및하천의 ph는평균 7.1의중성상태로조사되었으며저수지의 COD, TOC, Turbidity 항목은비관개기에오염물질농도가약간더높은것으로나타났다. 하천수의경우비관개기 T-P 및 SS 오염물질농도가관개기에비해높게나타났으며 BOD, COD, TOC, Turbidity, T-N의경우비관개기에더높은농도를나타내었다. 하류로내려갈수록오염물질농도가낮아지다가마지막조사지점에서농도가증가하는양상을보였는데이는하류부근에서임의로쓰레기를소각한흔적이있는것으로보아하천주변에서의오염물질유입의영향때문인것으로사료된다. SS의경우비관개기에는오염물질농도가거의측정되지않았으나관개기는높은농도를보였는데이는시기적으로우기이면서관개기에저수지배후유역에서유입되는각종부유물질과쓰레기의영향으로판단된다. 또한봉현저수지하류 1,260 m지점에서 BOD, T-P, T-N의농도가갑자기증가하는양상을보였 는데이는지점인근에농장이위치해있고하천의하폭이좁으며하단부에물이고일정도로유속이느려물이끼와수생식물이활발히번식하여염양염류및호기성미생물증가하였기때문인것으로사료된다. 전반적인하천의수질상태는물환경정보시스템 (http://water.nier.go.kr) 에서제공하는하천의생활환경기준에따라 Ia Ib등급으로나타나양호한상태를보였다. 반면, 저수지의경우호소의생활환경기준에따라관개기의봉현저수지 SS가 0.00으로 Ia등급이었으나비관개기에는 9.80을나타내어 III등급으로수질이악화되는것을볼수있었고 T-P의경우도 0.01이하인 Ia등급에서 IV등급으로수질이악화되는변화를보였다. 하이저수지에서도 SS가 1.00으로 Ia등급이었으나비관개기에는 8.80을나타내어 III등급으로수질이악화되는현상이나타났으며관개기와비관개기에따른수질변화는하천보다저수지가더큰변화를보이는것으로나타났다. 하천수질의경우, 저수지와다르게건천화가진행됨에따라저수지방류수와선행강수량에더큰영향을받는것으로판단된다. Table 4. Items of water quality variation for irrigation and non-irrigation periods according to the survey period of watershed study Period Irrigation Nonirrigation Item Bonghyeon Hai 750 m 1,260 m 1,730 m 4,190 m 5,500 m reservoir reservoir 530 m 2,000 m 2,810 m ph 7.18 7.48 7.45 3.56 0.00 0.00 7.38 7.50 0.00 0.00 BOD 0.91 0.89 1.38 0.26 0.00 0.00 0.76 0.76 0.00 0.00 COD 1.75 1.51 0.92 0.76 0.00 0.00 2.13 1.60 0.00 0.00 TOC 2.09 2.40 1.34 0.72 0.00 0.00 2.24 1.87 0.00 0.00 SS 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 1.00 0.00 0.00 Turbidity 1.06 0.48 0.18 0.19 0.00 0.00 1.05 0.60 0.00 0.00 T-P 0.01 0.00 0.04 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 T-N 0.37 0.52 2.57 0.75 0.00 0.00 0.54 0.41 0.00 0.00 ph 6.65 7.16 5.58 6.96 1.40 5.67 7.00 5.66 1.42 2.90 BOD 1.22 0.69 0.39 0.65 0.05 0.46 1.11 0.60 0.29 0.41 COD 1.66 1.01 0.72 0.85 0.19 0.95 1.89 1.27 0.29 0.66 TOC 1.75 1.05 0.73 0.91 0.18 1.23 2.03 1.52 0.31 0.72 SS 9.80 3.60 3.20 3.60 0.00 1.80 8.80 4.80 0.80 0.60 Turbidity 0.84 0.41 0.25 0.33 0.05 0.32 1.04 0.43 0.11 0.15 T-P 0.06 0.01 0.02 0.02 0.01 0.05 0.03 0.06 0.00 0.01 T-N 0.48 0.45 0.44 0.72 0.43 2.07 0.61 0.24 0.17 0.36
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 139 3.3 저수지및하천의구간별수질항목간의상관분석대상저수지와하천구간별수질분석항목간의상관성을분석하기위하여전체조사기간중 7월 28 일에만수질시료를채취한석지천 2,000 m, 2,810 m지점과봉현천 4,190 m, 5,500 m지점을제외한나머지구간에대해유량을제어변수로설정하여수질분석항목별편상관계수를이용한통계분석을실시하였다. 대상저수지의상관분석결과, 하이저수지의경우 Turbidity와 T-N 및 Turbidity와 BOD 의상관계수가각각 0.771 및 0.781 로유의수준 0.05에서유의함을나타내었고, 봉현저수지의경우 TOC와 T-N의상관계수가 -0.769로유의수준 0.05 에서유의한음의상관관계를나타내었다 (Table 6). 하천구간별수질분석항목간의상관분석결과, 석지천 530 m지점의경우 SS와 T-P 및 TOC와 Turbidity의상관계수가각각 0.925 및 0.960 으로유의수준 0.01에서유의함을나타내었고 COD와 TOC, SS와 TOC, SS와 Turbidity 및 TOC 와 T-P의상관계수가각각 0.865, 0.854, 0.856 및 0.836 으로유의수준 0.05에서유의함을나타내었다 (Table 7). 봉현천 750 m지점의경우 COD와 TOC의상관계수가 0.887로유의수준 0.05에서유의함을나타내었고봉현천 1,260 m지점의경우 ph와 COD, ph와 TOC, BOD와 T-N 및 COD와 TOC의상관계수가각각 0.920, 0.930, 0.938, 및 0.932로유의수준 0.01에서유의함을나타내었으며 ph와 T-P, BOD와 COD, BOD와 T-P, COD와 T-P 및 TOC와 T-P의상관계수가각각 0.813, 0.814, 0.822, 0.866 및 0.818로유의수준 0.05에서유의함을나타내었다. 봉현천 1730 m지점의경우 ph 와 BOD의상관계수가 0.924로유의수준 0.01에서유의함을나타내었고, ph와 TOC, COD와 TOC 및 SS와 T-P의상관계수가각각 0.853, 0.852 및 0.813으로유의수준 0.05에서유의함을나타내었다 (Table 8). 하천의유량이적고메마름에따라저수지하류의각지점별수질항목간의상관관계에서도유의한차이가나타났다. 또한각수질항목간의상관성은지점에따라다소다른경향을보였는데이는주변지역의환경영향에의한것으로사료된다. Table 6. Correlation analysis of water quality data in the reservoir Reservoir ph COD TOC SS Turbidity T-P T-N BOD ph 1.000 0.194-0.044-0.336-0.186-0.384-0.069-0.233 COD 1.000-0.147-0.313 0.018 0.102 0.088 0.143 TOC 1.000 0.129 0.588 0.317-0.046 0.417 Hai SS 1.000-0.165 0.530-0.347 0.092 Turbidity 1.000 0.638 0.771* 0.781* T-P 1.000 0.476 0.637 T-N 1.000 0.632 BOD 1.000 ph 1.000-0.302-0.392-0.309 0.312-0.741 0.131 0.226 COD 1.000 0.390 0.240 0.104 0.041 0.225-0.278 TOC 1.000 0.144-0.278 0.666-0.769* 0.002 Bonghyeon SS 1.000 0.222 0.569-0.172 0.734 Turbidity 1.000-0.222 0.181 0.193 T-P 1.000-0.678 0.336 T-N 1.000-0.333 BOD 1.000 * p<0.05
140 Journal of Agriculture & Life Science 46(3) Table 7. Correlation analysis of water quality data in Seokji stream (530 m) ph BOD COD SS TOC Turbidity T-P T-N ph 1.000 0.649 0.672 0.294 0.631 0.578 0.229 0.535 BOD 1.000 0.594 0.777 0.743 0.777 0.534 0.467 COD 1.000 0.571 0.865* 0.744 0.530 0.449 SS 1.000 0.854* 0.856* 0.925** -0.069 TOC 1.000 0.960** 0.836* 0.188 Turbidity 1.000 0.800 0.238 T-P 1.000-0.343 T-N 1.000 * p<0.05, ** p<0.01 Table 8. Correlation analysis of water quality data in Bonghyeon stream ph BOD COD SS TOC Turbidity T-P T-N 750 m 1,260 m ph 1.000 0.335 0.652-0.408 0.791 0.041-0.185-0.429 BOD 1.000 0.756 0.104 0.710-0.586-0.144 0.004 COD 1.000-0.064 0.887* 0.033-0.591 0.055 SS 1.000-0.366-0.126 0.362-0.350 TOC 1.000-0.057-0.413 0.040 Turbidity 1.000-0.554 0.315 T-P 1.000-0.642 T-N 1.000 ph 1.000 0.660 0.920** 0.158 0.930** 0.655 0.813* 0.503 BOD 1.000 0.814* -0.156 0.768-0.070 0.822* 0.938** COD 1.000-0.209 0.932** 0.452 0.866* 0.759 SS 1.000 0.002 0.229-0.044-0.450 TOC 1.000 0.429 0.818* 0.700 Turbidity 1.000 0.417-0.200 T-P 1.000 0.727 T-N 1.000 ph 1.000 0.924** 0.730 0.600 0.853* 0.743 0.707 0.386 BOD 1.000 0.479 0.739 0.758 0.759 0.726 0.351 COD 1.000 0.176 0.852* 0.491 0.295 0.432 1,730 m SS 1.000 0.453 0.172 0.813* 0.257 TOC 1.000 0.752 0.339 0.723 Turbidity 1.000 0.158 0.521 T-P 1.000-0.159 T-N 1.000 * p<0.05, ** p<0.01
Kim et al. : Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area 141 대상유역인경상남도고성지역의봉현저수지와하이저수지, 각저수지의하류소하천도 2000년대이후계속증가진행되고있는건천화현상이발생하고있는것으로판단되며이는농촌소하천의건천화로발생되는비관개기에서하천의용수원기능이마비되고하천에식생이증가하여통수기능저하의위험성을갖는다. 따라서건전한하천생태계와농촌유역의물순환회복을위해농업용저수지의농어촌환경용수의공급이반드시필요하며향후지속적인현장관측과장기적인모니터링을통해농업용관개용수의목적으로만인식되던농촌소하천의기능의확대에맞게저수지별운영기준의개선과적응을통하여농촌소하천건천화방지및적정한환경용수산정기준과관리방안을모색할수있을것으로사료된다. Ⅴ. 감사의글본연구는교육과학기술부한국연구재단의기초연구사업일반연구자지원사업 ( 과제번호 : 2011-0005297) 의지원에의해수행되었습니다. Literature Cited Arthington, A. H., S. E. Bunn, N. L. Poff, and R. J. Naiman, 2006. The challenges of providing environmental flow rules to sustain river ecosystem. Ecol. Appl. 16: 1311-1318. Hwang, B. G. and J. S. Lee, 2005. Methods to prevent being a dry stream of Hongjechun and to obtain maintenance discharge. Sangmyung Univ. Res. Insti. Engin. Techn. 2005: 1-7. Kim, S. M., S. J. Kim, Y. W. Kim, T. Y. Park, S. M. Kim, K. W. Park, and M. W. Jang, 2011. Potential Release of Environmental Flow through Irrigation Reservoir. J. Agric. Life Sci. 53: 101-109. Kim, S. M., S. J. Kim, Y. W. Kim, T. Y. Park, S. M. Kim, K. W. Park, and M. W. Jang, 2011. Stream flow Monitoring of rural small streams for environmental flows supply from irrigation reservoir. J. Agric. Life Sci. 45: 237-249. Korea Institute of Construction Technology (KICT). 1995. Development and application of instream determination methods. IPD-95-2. Korea water Resources Corporation (K-water). 247-264. Korea Rural Community Corporation (KRCC). 2010. The study for estimation of environmental flows in rural area. Rural Research Institute. Lim, H. M., 2001. Restoration of Anyang - Focusing on upstream of Anyang and Hagui stream. Magazine of Korea Water Res. Assoc. 34: 65-74. Water Information System. http://water.nier.go.kr. Accessed 18 Jun. 2012. Yang, H. K., 2004. Drying stream and hydrological environment for Gwangjucheon. J. Korean Assoc. Geographic Inform. Studies 10: 568-578.