Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers Vol. 54, No. 6, pp. 53~63, November, 2012 DOI:http://dx.doi.org/10.5389/KSAE.2012.54.6.053 SWAT-QUALKO2 연계모형을이용한관개기순별관개수질모의 Simulation of 10-day Irrigation Water Quality Using SWAT-QUALKO2 Linkage Model 김지혜 * 정한석 *, 강문성 ** 송인홍 ** 박승우 ** Kim, Ji Hye Jeong, Han Seok Kang, Moon Seong Song, In hong Park, Seung Woo ABSTRACT The objectives of this study were to develop a linked watershed-waterbody modeling system and to assess the impacts of indirect wastewater reuse on irrigation water quality. The Osan stream watershed within Gyeonggi-do of South Korea was selected for this study. The linked modeling system was composed of the SWAT (Soil and water assessment tool) and QUALKO2 models. The SWAT model was calibrated and validated using the stream discharge and water quality data from 2010 to 2011. Runoff and non-point source pollutants from each subbasin and stream discharge from 1980 to 2009 were simulated by the SWAT model and applied to the QUALKO2 model. The QUALKO2 model was calibrated and validated under the conditions of low water and normal discharges, respectively. Finally, The 10-day irrigation water quality from April to September was simulated. The statistical measures of coefficient of determination (R 2 ), reliability index (RI), and efficiency index (EI) were used to evaluate the system performance. The R 2, RI and EI values ranged from 0.5 to 1.0, 1.03 to 1.92, and -35.03 to 0.95, respectively. The 10-day irrigation water quality showed the concentrations of BOD and coliform exceeded the water quality guidelines for wastewater reuse. The linked modeling system can be a useful tool to estimate non-point source pollutant loads in watershed and to control the water quality of effluent from a wastewater treatment plant and irrigation water in the downstream waterbody. Keywords: Indirect wastewater reuse; irrigation water quality; SWAT; QUALKO2 I. 서론 * 우리나라는계절적또는지역적으로수자원의편중이심하여물의이용에어려움이많다. 용수의수요역시계속해서증가하는추세로, 2020년에는생활 공업 농업용수의수급에있어 3.8 ~5.0 억 m 3 의물이부족할것으로전망된다. (MLTM, 2011). 농업용수는생활 공업 농업용수수요량중 62 % 의큰비중을차지하고있으며 (MLTM, 2011), 가뭄의발생빈도및심도가점차증가하는추세를보이는상황에서 (Lee et al., 2012) 농업용수의부족으로인한문제는점차심화될것으로예상된다. 하수재이용은오염부하량의저감을통한하천수질의개선이가능하고, 하수처리수의연중발생량이일정하므로물수급의지역적불균형을완화할수있다는장점을지니기때문에가장 * 서울대학교농업생명과학대학지역시스템공학전공 ** 서울대학교농업생명과학대학조경 지역시스템공학부, 농업생명과학연구원 Corresponding author Tel.: +82-2-880-4591 Fax: +82-2-873-8725 E-mail: seogi84@snu.ac.kr 2012 년 10 월 18 일투고 2012 년 10 월 31 일심사완료 2012 년 11 월 1 일게재확정 현실적인대체수자원으로주목되고있다 (ME, 2009). 2010년을기준으로하수처리수의재이용량은 743 백만 m 3 에달하며, 이중 33 백만 m 3 이농업용수로재이용되고있다 (ME, 2011). 하수처리수의농업용수재이용은기존의수처리공정에재처리공정을추가하여하수처리수를관개용수로이용하는직접재이용과, 하천으로유입된하수처리장방류수또는미처리하수를하류구간에서취수하여이용하는간접재이용으로구분된다 (Park and Jang, 2009). 직접재이용의경우, 관개용수의수질은하수처리장방류수의수질에만영향을받으며, 이에대한재처리시스템과재이용수질기준에대한연구는장기간진행된바있다 (Park, 2004, 2007, 2011). 반면에간접재이용의경우, 하수처리장방류수가하천에서희석되기때문에하천의유량이나관개용수취수지점의위치에따라서도관개수질이영향을받게된다. 특히, 하수처리장방류수의수질기준은농업용수수질기준및하수재이용수질권고기준 (ME, 2009) 을초과하고있는실정이다. 따라서하수처리수를농업용수로간접재이용할경우, 하수처리수가관개용수수질에어떠한영향을미치는지정량적으로평가할필요가있다. 그동안하수처리수의재이용에따른농업용수수질에관한연구는지속적으로이루어졌으나, 대부분의연구가시험논포장의 53
SWAT-QUALKO2 연계모형을이용한관개기순별관개수질모의 유입수와배출수를대상으로하고있다. 하수처리수를농업용수로재이용하는논에대해, Kang et al. (2004) 은수질및미생물의특성을평가하기위하여관개유입수와담수수질을분석하였고, Seong et al. (2011) 은포장단위모형을이용하여관개수질및시비량의변화에따른오염부하량을모의하였다. McAvoy et al. (2003) 이하천수질모형을이용하여미처리하수가유입되는하천에대한위해성평가를실시한바있으나, 하수처리장방류수에따른취수지점에서의수질을분석한연구사례는미비한실정이다. 하천수질의추정에주로이용되는 QUAL2E 모형 (Enhanced stream water quality model) 은 1985년에미국 EPA (US Environmental Protection Agency) 에서개발된 1차원정상상태의하천수질모형으로, 계산능력이우수하고사용이간편하여전세계적으로널리적용되고있다. 그러나 QUAL2E 모형은조류의생산및사멸에따른유기물의증가를고려하지못하여정체수역이많은우리나라하천의특성을제대로반영하지못한다 (NIER, 2005). 국립환경과학원에서는이러한 QUAL2E 모형의한계점을보완하여 QUALKO2 모형을개발하였다 (NIER, 2007). QUALKO2 모형은 Yu et al. (2011) 의연구에서밀양강유역에적용되었으며, 안성천과임진강의물환경관리계획 (HRBEO, 2009a, 2009b) 에도적용된바있다. QUAL2E 모형은주로정상상태에서모의되기때문에비점오염원이나수문사상과같은동적요소를반영하기어려운한계가있으며 (Migliaccio et al., 2007), QUALKO2 모형역시동일한한계를지닌다. 이를극복하고자정상상태의하천수질모형과유역모형을연계하는시도가이루어졌다. Migliaccio et al. (2007) 과 Choi et al. (2010) 이각각 QUAL2E 모형과 QUALKO 모형을복합토지이용에서의비점오염부하량모의에적합한 SWAT (Soil and water assessment tool) 모형과연계하여하천수질을예측하는연구를수행한바있다. 본연구에서는 SWAT 모형을이용하여소유역별하천유입유량및비점오염부하량을해석하고, QUALKO2 모형과연계하여하수처리수가유입되는하천에서의구간별수질을모의함으로서, 하수처리수의간접재이용에따른관개수질을분석하고자한다. II. 재료및방법 1. 대상유역 하수처리수의간접재이용에따른농업용수의수질영향을모의하기위하여안성천수계의제 2 지류인오산천을대상유역으로선정하였다. 오산천은하수처리수의농업용수간접재이용이 Table 1 Characteristics of the study watershed Characteristic Unit Value Area km 2 92.03 Width km 4.94 Elevation EL. m 68.37 Slope % 10.21 Stream length km 16.49 Stream density km/km 2 0.52 Fig. 1 Maps of hydrology and water quality monitoring network of the study watershed 이루어지는곳으로, 오산시환경수도사업소의방류구로부터약 1 km 하류의탑동양수장에서관개용수가취수되어논으로공급되고있다. 본연구에서는기흥저수지방류구로부터진위천합류지점에이르는 16.49 km 구간에대해수질을모의하였다. 대상유역의현황및특성은 Table 1 및 Fig. 1과같다. 2. SWAT-QUALKO2 연계시스템구축 Fig. 2 는 SWAT-QUALKO2 연계시스템의모식도로서, 각모 54 한국농공학회논문집제 54 권제 6 호, 2012
김지혜 정한석 강문성 송인홍 박승우 Fig. 2 Flow chart of SWAT-QUALKO2 model linkage 형의검 보정및모의과정과두모형간의연계과정을보여주고있다. SWAT 모형의보정과검정은각각 2010년, 2011년의유량및수질자료를통해이루어졌다. 검 보정을완료한후 1980년부터 2009년까지과거 30년에대해유량과수질을모의하였다. QUALKO2 모형의경우, 2011년의일별유량중저수량및평수량조건에해당하는날에대해각각보정과검정을한후, 4월하순부터 9월상순에이르는논관개기간에대해순별로관개수질을모의하였다. 모형의연계는크게두가지부분으로구성하였다 (Fig. 2). 첫째, QUALKO2 모형에서는모든입력자료에대해서하나의유량과수질값만입력되기때문에, 일정한유량을기준으로하여모의하였다. SWAT 모형을이용하여과거 30년 (1980년~ 2009년 ) 의하천유량을모의한후, 이를통해저수량, 평수량, 순별평균유량등을산정하여 QUALKO2 모형의기준유량으로사용하였다. 둘째, QUALKO2 모형의입력자료중에서증분유입은점오염원이나지류하천에서고려되지못한추가적인유입으로, 비점오염원성격의유입을의미한다. QULAKO2 모형으로는비점오염원을정량화할수없기때문에 SWAT 모형으로소유역별유출량및비점오염부하량자료를모의하여 QUALKO2 모형의대구간별증분유입자료로입력하였다. 3. SWAT 모형의자료구축가. 기상자료기상자료는유역으로부터약 10 km 떨어진곳에위치한수원 기상관측소의자료를사용하였다. 1980년부터 2011년까지일별강우량, 최고기온, 최저기온, 일사량, 평균풍속, 평균상대습도자료를수집하였다. 나. 지형자료지형자료는수치표고모형 (digital elevation map, DEM), 토양도, 토지이용도등을사용하였다. DEM 자료는국토해양부의 NGIS 1:5,000 수치지도로부터등고선을분리하여 30 m 30 m 해상도로구축하였다. 토양도는농촌진흥청의 1:25,000 정밀토양도를사용하였고, 토지이용도는환경부의토지이용중분류도를사용하였다. Fig. 3은대상유역에대해구축한 DEM, 토양도, 토지이용도를보여주고있다. 다. 수위자료수위자료는오산시환경수도사업소의방류구로부터약 0.85 km 하류에위치하는탑동수위관측소의자료를이용하였다. 탑동수위관측소는 2009년 10월에설치되었으며국토해양부한강홍수통제소에서운영하고있다. 유량자료는 2010년부터 2011년까지수위자료에각년도별로제시된수위-유량관계식을적용하여산정하였다. 2010년의유량자료는모형의보정에, 2011년의자료는모형의검정에사용하였다. 라. 수질자료모의구간내의수질관측지점은 2012년현재총 7 개가있다 (Fig. 1). 오산천 1, 오산천 1-2, 오산천 2, 오산천 3 등 4 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 54(6), 2012. 11 55
SWAT-QUALKO2 연계 모형을 이용한 관개기 순별 관개수질 모의 (a) DEM (b) Soil map (c) Land use map Fig. 3 DEM, soil and land use maps of the study watershed 개 지점은 국립환경과학원의 관측 지점이며, 오산천 1-1, 오산천 날을 오차 범위 1 % 내에서 선정한 후, 해당일의 유출량 및 비 1-3, 오산천 2-1 등 3 개 지점은 경기도의 관측 지점으로 최근 점오염 부하량 값을 평균하여 증분유입 자료를 구축하였다. 순별 에 새로 추가되어 자료의 수가 거의 없다. SWAT 모형에는 오산 관개수질의 모의에는 1980년부터 2009년까지 30년 동안의 유 천 2 지점의 2010년부터 2011년까지 수질 자료를 사용하였다. 출량 및 비점오염 부하량 자료를 4월 하순부터 9월 상순까지 총 2010년의 자료는 보정에, 2011년의 자료는 검정에 사용하였다. 14 개 순별로 평균하여 자료를 구축하였다 (Fig. 4). 4. QUALKO2 모형의 자료 구축 가. 하천 구간의 분할 QUALKO2 모형에서 하천은 반응계수와 수리학적 특성이 일정 한 대구간 (reach)과 모형의 계산 단위인 소구간 (element)으로 구분된다. 본 연구에서는 기흥저수지 방류구에서 진위천 합류점에 이르는 오산천의 16.49 km 구간을 5 개 대구간과 83 개 소구간 으로 구분하였다. 대구간은 오산천수질개선종합대책 (Gyeonggi Institute of Health & Environment, 2008), 안성천 하천정비기 본계획 (MOCT, 2002), 안성천 중권역 물환경관리계획 (HRBEO, 2009a) 등의 보고서를 참고하여 구분하였다. 소구간은 하천 구 간에 따른 수질 변화를 상세하게 파악하기 위하여 200 m 간격 으로 분할하였다. 나. 증분유입 SWAT 모형으로 소유역별 유출량 및 비점오염 부하량을 모의 한 뒤, 이를 하천의 5개 대구간에 대한 증분유입 자료로 입력하 였다. 모형의 검 보정을 위해 SWAT 모형의 2011년 유량 모의 결과 중에서 취수지점을 기준으로 저수량 및 평수량에 해당하는 56 다. 점오염원 점오염원은 오산시 환경수도사업소의 일별 방류 유량 및 수질 자료를 이용하였다. 검 보정 시에는 증분유입과 동일하게 2011 년 중 저수량 및 평수량 해당하는 날의 자료를 평균하였다. 순별 모의 시에는 방류수의 자료 기간이 30년 (1980년 2009년)에 미치지 못하며, 하수처리 용량이 2009년 말에 현재 수준에 이르 렀으므로 2010년 2011년 자료를 14 개 순별로 평균하여 자료 를 구축하였다 (Fig. 5). 라. 수질 자료 수질 자료는 오산천 1, 오산천 1-2, 오산천 2, 오산천 3 등 4 개 지점의 2011년도 자료를 사용하였다. 수질 자료는 한 달에 한 번씩 측정되므로 저수량 및 평수량 조건에 대한 값을 결정하 는 데에 어려움이 있다. 본 연구에서는 SWAT 모형의 유량 모 의 결과를 통해 2011년의 수질 측정일에 해당하는 유량을 확인 하고, 그 중 저수량 및 평수량 조건으로 분류할 수 있는 날을 오 차 범위 3 % 내에서 선정하였다. 선정한 날의 수질 자료를 각각 평균하여 저수량 및 평수량 조건에서의 수질 자료를 구축하였다 (Table 2). 보정 시에는 4 개 수질 측점 모두 저수량 조건에 해 한국농공학회논문집 제54권 제6호, 2012
김지혜 정한석 강문성 송인홍 박승우 (a) DO (Dissolved oxygen) (b) BOD (Biochemical oxygen demand) (c) T-N (Total nitrogen) (d) T-P (Total phosphorus) Fig. 4 10-day water quality of incremental inflow *RCH denotes reach. F, M, and L denote first, mid, and last ten days, respectively. (a) BOD (b) Coliform (c) T-N Fig. 5 10-day point source pollutant load (d) T-P Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 54(6), 2012. 11 57
SWAT-QUALKO2 연계모형을이용한관개기순별관개수질모의 당하는자료가있었으나, 검정시에는오산천 1 지점에평수량조건의자료가없는관계로 3 개의점만을이용하였다. 5. 모형의검 보정 SWAT 모형의검 보정에는 2010년과 2011년의유량및수질자료를이용하였고, QUALKO2 모형에는 2011년중저수량 Table 2 Average water quality during the project period Water DO BOD Coliform T-N T-P sampling point mg/l mg/l CFU/100ml mg/l mg/l 1 10.60 3.60 297 4.13 0.08 Calibration 1-2 11.20 3.42 6,825 6.94 0.19 (Low water discharge) 2 10.90 3.17 6,413 5.78 0.14 3 9.57 8.22 43,207 8.84 0.57 Validation (Normal discharge) 1-2 10.67 4.10 17,333 5.42 0.14 2 10.77 3.77 12,900 4.59 0.11 3 11.13 7.20 8,067 8.19 0.50 Table 3 Acceptable ranges and input values of the SWAT model parameters Parameter Unit Range Input value CN2-0~98 - SOL_ORGN mg(n)/kg(soil) - 1250 SOL_NO3 mg(p)/kg(soil) - 70 ERORGN - 0~5 0 NPERCO 0.01~1.0 0.2 SOL_ORGP mg(n)/kg(soil) - 130 SOL_LABP mg(p)/kg(soil) - 10 ERORGP - 0~5 0 PPERCO 10m 3 /mg 10~17.5 10 PHOSKD m 3 /mg 100~200 175 및평수량조건에해당하는날의수질자료를이용하였다. 검 보정은매개변수를변화시켜가면서도표의일치정도나목적함수의값이만족할만한결과를얻을때까지모형을반복실행하는단순시행착오법 (Kang, 2002) 으로수행하였다. 각모형의주요매개변수의보정범위와최종입력값을 Table 3과 4 에나타내었다. 모형의검 보정을평가하는통계적변량으로는결정계수 (coefficient of determination, R 2 ), 신뢰성지수 (reliability index, RI), 효율지수 (efficiency index, EI) 를이용하였다. R 2 는모형의추정오차를평가하는지수로, 0.0~1.0의범위를가지며 1.0에가까울수록모의치가실측치의경향을잘반영한다 (Kang, 2002). RI는모형의신뢰성을평가하는지수로, 1.0에가까울수록모의치와실측치가일치함을나타낸다 (Leggett and Williams, 1981). EI는모형의효율을평가하는지수로모의치와실측치가일치하면 1.0이며, 0.0과 1.0 사이이면추정치를사용하는것이실측치의평균을이용하는것보다좋은결과를얻을수있고, 0 보다작으면모형의추정결과가나쁘거나실측자료가일관성이없음을의미한다 (Nash and Sutcliffe, 1970). III. 결과및고찰 1. SWAT 모형의검 보정 Table 5는 SWAT 모형의검 보정에대한통계적인변량을나타낸다. T-N의경우, R 2 값이 0.60보다낮게산정되어모의치와실측치의상관관계가다소떨어지는것으로나타났다. T-N 을제외한다른항목의 R 2 값은 0.63~0.98의범위를보였으며, 전체적으로 RI 값은 1.03~1.23의범위를, EI 값은 0.40~0.92 의범위를보였다. Table 4 Acceptable ranges and input values of the QUALKO2 model parameters Parameter Unit Range Input value K 1 Carbonaceous deoxygeneration rate constant 1/day 0.02~3.40 0.02~0.20 K 3 Rate of loss of BOD due to settling 1/day -0.36~0.36-0.25~0.00 K 5 Coliform die-off rate 1/day 0.05~4.0 0.05 β 1 Rate constant for the biological oxidation of NH 3 to NO 2 1/day 0.1~1.0 0.1 β 2 Rate constant for the biological oxidation of NO 2 to NO 3 1/day 0.2~2.0 1.0 β 3 Rate constant for the hydrolysis of org-n of NH 3 1/day 0.02~0.40 0.05 β 4 Rate constant for the decay of org-p to dis-p 1/day 0.01~0.70 0.25 σ 2 Benthos source rate for dis-p mg(p)/ft 2 day variable 0 σ 3 Benthos source rate for NH 3 mg(o)/ft 2 day variable 0 σ 4 Org-N settling rate 1/day 0.001~0.100 0.010 σ 5 Org-P settling rate 1/day 0.001~0.100 0.010 58 한국농공학회논문집제 54 권제 6 호, 2012
김지혜 정한석 강문성 송인홍 박승우 2. 기준유량의산정 SWAT 모형으로 1980년부터 2009년까지취수지점의유량을모의한후유황을분석하였다. 각유황조건별유량을산정한결 Table 5 Performance parameters of the SWAT model calibration and validation for runoff, sediment yield, T-N, and T-P Statistical measure Runoff Sediment Yield T-N T-P R 2 0.74 0.96 0.51 0.68 Calibration RI 1.05 1.19 1.05 1.04 EI 0.69 0.92 0.40 0.62 Validation R 2 0.63 0.98 0.58 0.71 RI 1.05 1.23 1.05 1.03 EI 0.54 0.87 0.45 0.55 Table 6 Stream discharges for each river flow regime type River flow regime type Duration (days) Stream discharge (m 3 /s) Drought discharge Low water discharge Normal discharge Ninety-five day discharge 355 275 185 95 1.848 1.986 2.213 2.828 과, 취수지점에서의저수량은 1.986 m 3 /s, 평수량은 2.213 m 3 /s 으로나타났다 (Table 6). 순별평균유량은 1980년부터 2009년까지취수지점에서의유량을순별로평균하여산정하였다. Fig. 6에서보는바와같이, 7월~9월의유량이 4월~6월유량에비해 2~3 배가량크며 7월하순의유량이가장큰값을나타낸다. 3. QUALKO2 모형의검 보정 QUALKO2 모형의검 보정은 Fig. 7에서보는바와같이 3~ 4 개지점의수질자료를이용하여단순시행착오법으로이루어졌으며, Table 7은이에대한통계적인변량을보여주고있다. T-N, T-P의경우 R 2 는 0.77~0.99, RI는 1.03~1.16, EI는 0.60~0.95의범위로모의치가실측치를잘반영하는것으로나타났다. 반면에 DO의검 보정및 BOD, 대장균의검정에대한 EI 값은 -35.03~-1.25 범위의음의값으로나타나모의치가실측치를잘반영하지못하는것으로분석되었다. 특히, DO 와 BOD의검정결과는 R 2 가 0.84~1.00, RI가 1.13~1.20의범위로모의가잘이루어진것으로나타나 EI에의한분석과는상반된결과를나타낸다. 이는제한된수질자료를이용하여도출된결과로사료된다. Fig. 6 10-day average stream discharge Table 7 Performance parameters of the QUALKO2 model calibration and validation for DO, BOD, T-N, T-P, and coliform Statistical measure DO BOD T-N T-P Coliform R 2 0.50 0.99 0.77 0.97 0.97 Calibration RI 1.07 1.10 1.07 1.14 1.19 EI -4.84 0.60 0.60 0.88 0.90 Validation R 2 0.84 1.00 0.98 0.99 0.73 RI 1.13 1.20 1.03 1.16 1.92 EI -35.03-1.25 0.95 0.92-3.39 (a) Calibration (b) Validation Fig. 7 Comparison of observed and simulated T-N for the QUALKO2 model calibration (a) and validation (b) Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 54(6), 2012. 11 59
SWAT-QUALKO2 연계모형을이용한관개기순별관개수질모의 (a) DO (b) BOD (c) T-N (d) T-P (e) Coliform (f) Discharge Fig. 8 Changes in pollutants load on the downstream waterbody during the last ten days of May 4. 순별관개수질의모의 Fig. 8은 5월하순의하천구간별수질을모의한결과를나타낸다. 거리가약 11 km가되는지점에서하수처리장방류수로인해 T-N, T-P, 대장균등의농도가급격히증가하는것으로나타났다. 하수처리장방류구로부터최하류부까지농도의감소폭이미미한것으로보아, 관개용수취수지점의수질이하수처리장방류수질에큰영향을받는것으로분석되었다. Fig. 9는관개용수취수지점의수질을순별로도시한것이다. DO는거의변화를보이지않으나, BOD, T-N, T-P, 대장균의농도는순에따라변동폭이매우큰것으로나타났다. 전반적으로 4월~7월상순에 BOD, T-N, T-P, 대장균의농도가높고 8 월로접어들면서감소하고있으며, 이는 7월~9월에하천유량이크게증가하면서농도가감소하였기때문으로추정된다. 농업용수의수질기준은하천및호소에대한 4등급수질기준을따르며 (Enforcement decree of the framework act on environmental policy, 2012), 이를 Fig. 9의관개수질모의결과와비교하였다. DO는항상 2 mg/l 이상을유지하므로하천에대한 4등급기준을만족하는반면, BOD의경우 4월~7월의기간에 8 mg/l를초과하여기준을만족하지못하는것으로나타났다. T-N과 T-P의경우하천에대한기준이없는관계로호소의 4등급기준또는친수용수에대한하수처리수재이용수질권고기준 (ME, 2009) 과비교하였다. 그결과, 관개기간내내호 60 한국농공학회논문집제 54 권제 6 호, 2012
김지혜 정한석 강문성 송인홍 박승우 (a) DO (b) BOD (c) T-N (d) T-P (e) Coliform (f) Discharge (Fig. 6) Fig. 9 Comparison of irrigation and wastewater reuse guidelines with predicted 10-day irrigation water quality 1) and 2) denote stream and pond water quality standards for grade Ⅳ, respectively (Enforcement decree of the framework act on environmental policy, 2012). 3) and 4) denote water quality guidelines for wastewater reuse for agricultural water (indirectly edible) and human-friendly water, respectively (ME, 2009). 소수의기준은만족하지못하지만, 친수용수에대한하수처리수재이용수질권고기준은전반적으로만족하는것으로나타났다. 대장균의경우관개기간내내농업용수에대한하수처리수재이용수질권고기준 (ME, 2009) 인 200 CFU/100ml를상회하여보건및환경에대한보다면밀한검토가요구된다. IV. 요약및결론 하수처리수의간접재이용에따른관개수질을모의하기위해, 오산천유역을대상유역으로선정하고 SWAT 모형과 QUALKO2 모형을연계하여하수처리장방류구하류에위치하는관개용수 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 54(6), 2012. 11 61
SWAT-QUALKO2 연계모형을이용한관개기순별관개수질모의 취수지점에서의관개기순별수질을분석하였다. 본연구의결과를요약하면다음과같다. 1. SWAT 모형으로오산천유역의소유역별유출량및비점오염부하량과관개용수취수지점의유량을모의하고, 이를 QUALKO2 모형의증분유입자료와기준유량으로적용하여 SWAT-QUALKO2 연계시스템을구축하였다. 2. SWAT 모형과 QUALKO2 모형의검 보정은단순시행착오법으로이루어졌다. SWAT 모형의경우모의치가실측치를잘반영하는것으로나타났으나, QUALKO2 모형의경우실측자료의부족으로인해검 보정이일부분미흡한것으로나타났으며, 추가적인모니터링을통해보완이필요할것으로사료된다. 3. 순별관개수질의모의결과, BOD, T-N, T-P, 대장균의농도는 7월~9월에비해 4월~6월에높은것으로나타났다. BOD 의경우 4월~7월에농업용수수질기준및친수용수에대한하수처리수재이용수질권고기준을초과하며, 대장균의경우관개기간내내농업용수에대한하수처리수재이용수질권고기준을초과하는것으로나타나, 보건및환경에대한면밀한검토가필요하며하수처리수를안전하게농업용수로재이용하기위한재처리시스템의적용이요구되는것으로나타났다. 본연구는농림수산식품기술기획평가원의 하수처리수의농업용수간접재이용시스템개발과적용 과제의지원으로수행되었습니다. REFERENCES 1. Choi, H. G., D. I. Kim, J. E. Kim, and K. Y. Han, 2011. Non-point source impact analysis through linkage of watershed model and river water quality model. Journal of Environmental Impact Assessment, 20(1): 25-36 (in Korean). 2. Enforcement decree of the framework act on environmental policy, article 2, No. 23967 (20. Jul, 2012) (in Korean). 3. Enforcement rule of the sewerage act, article 3, No. 463 (04. Jul, 2012) (in Korean). 4. Gyeonggi Institute of Health & Environment, 2008. Comprehensive plan for water quality improvement (in Korean). 5. Han River Basin Environmental Office (HRBEO), 2009a. Water environment management plan for Anseong stream mid-watershed (2009~2013) (in Korean). 6. Han River Basin Environmental Office (HRBEO), 2009b. Water environment management plan for upper and lower region of Imjin river (2009~2013) (in Korean). 7. Kang, M. S., 2002. Development of total maximum daily loads simulation system using artificial neural networks for satellite data analysis and nonpoint source pollution models. Seoul National University, Seoul, Korea (in Korean). 8. Kang, M. S., S. W. Park, S. M. Kim, and C. H. Seong, 2004. Rice cultivation with reclaimed wastewater irrigation for wastewater reuse. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 46(1): 75-86 (in Korean). 9. Lee, J. H., J. W. Seo, and C. J. Kim, 2012. Analysis on trends, periodicities and frequencies of Korean drought using drought indices. Journal of Korea Water Resources Association, 45(1): 75-89 (in Korean). 10. Leggett, R. W. and L. R. Williams, 1981. A reliability index for models. Ecological Modelling, 13(1981): 303-312. 11. McAvoy, D. C., P. Masscheleyn, C. Peng, S. W. Morrall, A. B. Casilla, J. M. U. Lim, and E. G. Gregorio, 2003. Risk assessment approach for untreated wastewater using the QUAL2E water quality model. Chemosphere, 52(2003): 55 66. 12. Migliaccio, K. W., I. Chaubey, and B. E. Haggard, 2007. Evaluation of landscape and instream modeling to predict watershed nutrient yields. Environmental Modelling & Software, 22(2007): 987-999. 13. Ministry of Construction & Transportation (MOCT), 2002. Anseong stream maintenance basic plan (revised) (in Korean). 14. Ministry of Environment (ME), 2009. Guidelines for wastewater reuse (revised) (in Korean). 15. Ministry of Environment (ME), 2011. 2010 Statistics of sewerage (in Korean). 16. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (MLTM), 2011, Long-term plans for water resources (2011-2020) (in Korean). 17. Nash, J. E. and J. V. Sutcliffe (1970), River flow forecasting through conceptual models part I A discussion of principles. Journal of Hydrology, 10(3): 282 290. 62 한국농공학회논문집제 54 권제 6 호, 2012
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