A study on rationalized values of deoxygenation coefficient for stream quality modelling in the Hwangguji stream

수질모의시 적정 탈산소계수 선정을 위한 연구 - 황구지천을 대상으로 -

Abstract

Stream water qualities have been predicted in the year 2002 and 2014 through providing the Hwangguji Stream Rectification Plan. However, the reliability of result for predicted water quality was relatively lower by applying conventional values of the parameters in model. In this study deoxygenation coefficients between Sema bridge(HGJ2) and Sujik bridge(HGJ3) have been evaluated based on the observed data of water quality and travelling time to compare with the applied value of coefficients in predicting water quality model. The values of deoxygenation coefficient $0.078day^{-1}{\sim}0.748day^{-1}$ for normal period and $0.053day^{-1}{\sim}0.505day^{-1}$ for drought period have been calculated based of observed data between Sema bridge and Sujik bridge. The values of coefficients $0.02day^{-1}{\sim}3.4day^{-1}$ have been applied in predicting water quality model in the year 2002 and $0.043day^{-1}$ 2014. Thus, the simulated results of stream water quality were better than the observed data in 2002, and worse in 2014. It has shown that values of deoxygenation coefficient should be properly estimated based on observed data to predict proper stream water quality by model.

2002년 및 2014년 수행된 황구지천 하천기본계획 수립에 있어서 수질오염농도의 예측을 수행하였지만, 수질 예측모델링 과정에서 관행적으로 적용한 반응계수를 적용함으로써 수질 예측 결과의 신뢰도가 낮은 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 황구지천 국가하천 약 7.8 km 본류구간인 세마교와 수직교사이에서의 탈산소계수를 평가하여 기존 수질모델링에서 적용한 탈산소계수와 비교하고자 하였다. 관측자료를 통하여 황구지천 세마교 지점(HGJ2)부터 수직교 지점(HGJ3)구간에서 풍수 기간일 경우 탈산소계수는 $0.078day^{-1}{\sim}0.748day^{-1}$, 갈수 기간일 경우는 $0.053day^{-1}{\sim}0.505day^{-1}$ 등으로 산정되었다. 2002년에 수행된 황구지천 수질 예측모델링에서 적용한 탈산소계수는 $0.02day^{-1}{\sim}3.4day^{-1}$ 범위의 값을 적용하였으며, 2014년에는 $0.043day^{-1}$을 적용하였다. 따라서 2002년에는 실제 관측된 수질보다 긍정적으로 예측되었으나, 2014년에는 실제 관측 수질보다 부정적으로 예측되었다. 이는 여러 요인이 있겠지만 적정한 탈산소계수의 적용도 상당한 요인이 작용한 것으로 보이며, 향후 수질예측모델링에서 관측자료가 있는 경우에는 관측자료에 의한 탈산소계수의 결정을 통하여 수행할 필요가 있다고 판단된다.

Fig. 1. Watershed of Hwangguji stream

Table 1. Sites of observing water quality in Hwangguji stream

Table 2. Sewage treatment plants in Hwangguji stream

Table 3. Oserved values of annual average BOD at observing sites and sewage treatment plants

Table 4. Observed value of BOD at sampling sites (2001, 2002)

Table 5. Adopted values of parameter in the QUAL2E model

Table 6. Simulated values of annual average BOD and observed data

Table 7. Observed value of BOD at sampling sites (2011, 2012)

Table 8. Adopted values of parameter in the QUALKO2 model

Table 9. Observed traveling time from HGJC2 to HGJC3

Table 10. Estimated values of deoxygenation coefficient (K1) based on observed data