유역의 물 환경을 분석하기 위해서는 수문관측 자료의 확보가 매우 중요하다. 그러나 유역의 수문 자료의 관측은 비용과 시간적인 문제도 존재하며, 정확한 관측이 어렵다는 문제 또한 존재한다. 따라서 유역의 물 환경을 분석하는데 필요한 수문 관측 자료가 부족한 상태에서는 수문반응을 간접적으로 표현할 수 있는 기후자료와 유역특성자료를 이용해야 된다. 이에 본 연구에서는 유역의 물 환경을 강수분할이라는 현상으로 대변하여 낙동강 유역의 강수분할에 기후 및 유역 특성이 미치는 영향을 분석하였다. 이 때, 강수분할은 Horton 지수로 정량화하여 연구에 적용하였다. 낙동강 유역의 Horton 지수는 기후요소 중 강수량에 의해 그 대부분이 결정되고 있음을 파악하였다. 또한 강수량 뿐 만 아니라 유역특성까지 함께 고려하여 Horton 지수를 예측한 결과, 강수량만을 이용하여 Horton 지수를 예측한 경우보다 Horton 지수의 예측력이 개선되었다. 특히 강수량과 유역의 평균경사를 함께 고려한 Horton 지수를 예측하였을 때 가장 높은 예측력을 가졌다. 이를 통하여 낙동강 유역의 강수분할에 있어서 기후특성 뿐만 아니라 유역특성 또한 일정한 영향력을 가지고 있음을 확인하였다.

낙동강 본류에 위치한 8개보의 수문 및 하구둑 배수문의 홍수시 운영방안을 내부경계로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 보의 운영방안으로는 보 수위가 어떤 기준수위보다 낮으면 수문을 폐쇄하고 기준수위 이상이면 수문을 개방하되, 수문개도는 보 수위와 기준수위의 차에 비례하도록 하는 방안이 적용되었다. 하구둑의 경우 외조위가 하구둑 내수위보다 높으면 수문을 폐쇄하되, 창녕함안보 통과유량을 기준으로 기존 및 증설 배수문을 개방하는 현재의 운영방안과 8개 보의 경우와 동일한 방법으로 개도를 결정하는 새로운 운영방안 등 2개의 운영방안을 적용할 수 있도록 하였다. 개발된 계산모형을 적용하여 2003년 9월 홍수에 대한 모의계산을 수행하였다. 새로운 하구둑 운영방안의 매개변수에 대한 민감도를 분석하였으며, 기존의 운영방안을 적용할 경우의 계산결과와의 비교 분석을 수행하였다.

수질오염총량제는 수계의 목표수질을 설정하여 이를 달성하고 유지할 수 있도록 해당 유역 내 오염물질 허용총량을 설정 및 관리하는 제도다(환경부, 2013). 오염물질을 총량측면에서 관리함으로써 효과적인 수질개선을 도모하고 지자체는 배출량을 저감시킨 만큼 개발에 필요한 부하량을 확보할 수 있어 보전과 개발이 공존할 수 있는 방안이라 할 수 있다. 하지만 기준유량 산정 시 발생되는 문제점 역시 존재한다. 다양한 수문모형을 이용하여 기준유량을 산정할 수 있지만 해당 소유역 혹은 지점 내 비교·검증할 수 있는 신뢰성 높은 관측자료가 부재한 실정이다. 본 연구에서는 수문모형 중 폭 넓게 사용되고 있는 SWAT 모형을 이용하여 낙동강 유역 내 34개 수문단위유역의 소유역별로 2002년부터 2011년까지의 일 단위 유량을 연도별로 산정하였다. 낙동강 유역 내 상, 중, 하류에 위치한 구미, 왜관, 진동의 세 지점을 대상지점으로 선정하여 resampling 기법 중 하나인 k-Nearest Neighbors 기법을 이용하여 해당 지점별 연도별 일 단위 유량을 100 개씩 생성하였다. 해당 지점 마다 생성된 자료의 통계분석 및 quantile plot을 관측값과 비교하여 산정된 기준유량에 대한 신뢰성 분석을 실시하고 이를 통하여 수질오염총량제를 위한 개선 방안을 모색하였다.

본 연구에서는 미공병단(1975)에서 제안한 경험적 지표인 용수부족지표(Shortage Index, SI)의 기본 개념을 근거로 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하고자 한다. SI는 용수공급 부족에 의한 피해규모를 추정할 수 있는 경우, 실제 피해 정도를 반영하여 용수부족 발생빈도, 지속기간 및 부족량에 대한 용수공급능력을 종합적으로 평가할 수 있다는 특징이 있다. 먼저, 용수부족지표의 공학적 특성을 분석하고, 지표를 구성하는 두 매개변수(k, 임계값)를 추정하는 방법을 제시하였다. 이를 근거로 1995년에 해당하는 자료들에 대한 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급 비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하였으며 낙동강 수계 내 5개의 다목적댐(안동댐, 합천댐, 임하댐, 남강댐, 밀양댐)을 대상으로 그 적용성을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 본 연구에서 고려한 용수부족지표(SI)는 수자원 부족으로 인한 사회·경제적 손실비용과 수자원 공급에 필요한 비용 특성을 반영하게 되며 SI가 1보다 크게 되면 용수공급 부족으로 인한 추가적인 수자원 개발이 필요하게 된다. 2. SI의 두 매개변수(k, 임계값) 중 k는 용수공급 부족으로 인한 사회·경제적 피해의 정도, 임계값은 수자원 부족률의 특성을 나타내는데 본 연구에서는 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표의 매개변수를 추정하였으며 k는 2, 임계값은 7.5%가 적절한 것으로 나타났다(미국의 경우, k=2, 임계값=10%). 3. 낙동강 수계에 대한 적용 결과, 1994-1995년 가뭄발생시 합천댐과 임하댐의 용수부족지표가 1보다 크게 나타났으며 용수공급능력 문제로 인한 추가적인 수자원 공급이 필요한 것으로 나타났다.

This study estimates unit for the nonpoint source(NPS), classified according to the existing Level-1(large scale) land cover map, by monitoring the measurement results from each Level-2(medium scale) land cover map, and verifies the applicability by comparison with previously calculated units using the Level-1 land cover map. The NPS pollutant loading for a basin is evaluated by applying the NPS pollutant unit to Dongcheon basin using the Level-2 land cover map. In addition, the BASINS/HSPF(Better Assessment Science Integrating point & Non-point Sources/ Hydrological Simulation Program-Fortran) model is used to evaluate the reliability of the NPS pollutant loading computation by comparing the loading during precipitation in the Dongcheon basin. The NPS pollutant unit for the Level-2 land cover map is computed based on precipitation measured by the Sangju observatory in the Nakdong River basin. Finally, the feasibility of the NPS pollutant loading computation using a BASINS/HSPF model is evaluated by comparing and analyzing the NPS pollutant loading when estimated unit using the Level-2 land cover map and simulated using the BASINS/HSPF models.

The aims of this study were to investigate and confirm the occurrence and distribution patterns of blood lipid lower agents (BLLAs) in Nakdong river basin (mainstream and its tributaries). 4 (atorvastatin, lovastatin, mevastatin and simvastatin) out of 5 statins and 2 (clofibric acid and zemfibrozil) out of 3 fibrates were detected in 29 sampling sites and simvastatin (>50%) was predominant compound followed by atorvastatin, lovastatin and clofibric acid. The total concentration levels of BLLAs on April, August and November 2009 in surface water samples ranged from ND∼25.7 ng/L, ND∼18.8 and ND to 38.8 ng/L, respectively. The highest concentration level of BLLAs in the mainstream and tributaries in Nakdong river were Goryeong and Jincheon-cheon, respectively. The sewage treatment plants (STPs) along the river affect the BLLAs levels in river and the BLLAs levels decreased with downstream because of dilution effects.

In this study, the effects of four major river project and Kumho River, second biggest branch of Nakdong River, were investigated to provide basic data for proper management of Nakdong River’s water quality. Daily sampling processes at three different points, Munsanri (the upper side of Kangjung-Koryung weir), Kangchang (the outlet of the Kumho River) and Samunjin (the lower side of Kangjung-Koryung weir and junction of Kumho River and Nakdong River), were conducted from May 1st 2011 to Sep. 4th 2011. Water samples were analyzed for nine factors, DO, BOD, COD, T-N, T-P, pH, turbidity, SS, and coliform. As demonstrated by the results, concentrations of BOD, T-N, T-P and coliform at Nakdong River were affected by water quality of Kumho River while SS and turbidity were affected by constructions for Kangjung-Koryung weir. Further studies, for example, affects of wastewater treatment facilities, should be followed.

The Nakdong River being used as drinking water sources for the Busan metropolitan city has the vulnerability of water management due to the fact that industrial areas are located in the upper Nakdong River. This study used emergy analysis method to evaluate ecological-economics of water treatment systems of D water treatment plant (WTP) where located in the downstream of the Nakdong River. The emergy methodology is a system evaluation tool that uses energy as the common currency to compare different resources on a common basis. Emergy yield ratio (EYR) and emergy sustainability index (EmSI) of D WTP were 1.16 and 0.18, respectively. It means not resources and sustainable system but consumer goods and not sustainable system. Ratio of emergy benefit to the purchaser (EBP) shows 2.7 times higher than economic costs. To change the weak water source and situations we need to diversity water intake.

Sediment from the upstream channel has been deposited near the Nakdong River Estuary Barrage (NREB) due to the mild slope and decreased velocity. The annual mechanical dredging to ensure the flood capacity has been performed to remove the deposited sediment. However, the dredging method is not considered as an effective countermeasure due to high cost and long time to operate. Therefore, many methods for sedimentation reduction have been proposed for NREB. Especially, the channel contraction method to mitigate sedimentation problem by changing the channel geometry from 2 km to 3 km upstream of NREB has been recently suggested as an effective countermeasure. However, there is the possibility that the channel contraction method induces flood level increase compared to original condition. Therefore, it is necessary to investigate quantitatively the flood level changes in the upstream and downstream section due to the channel contraction method for NREB. In this study, water level changes by 10% channel contraction of whole width has been evaluated using the HEC-RAS model and simulated with and without channel contraction for various flood discharge. As a result, water level in the section where the channel was contracted was decreased by 0.02 m and flood level at the upstream of channel contracted was increased up to 0.015 m for the 500-year flood.

본 논문에서는 통합홍수위험관리 측면에서 지역의 홍수위험도에 따라 지구를 구분할 수 있는 홍수위험지수(Flood Risk Index, FRI)의 산정 및 적용방안을 제시하고자 하였다. 낙동강 유역에 대하여 시·군·구 단위의 공간해상도로 홍수위험지수(FRI)를 산정하기 위해 P-S-R(Pressure-State-Response) 구조로 분류하여 3개의 홍수지수인 압력지수(PI), 현상지수(SI), 대책지수(RI)를 대표하는 총 17개 세부지표들을 엄선하였다. 세부지표들은 각기 다른 범위와 단위로 측정된 값이므로, T-Score 방법을 사용하여 동일한 범위로 변환되었다. 또한 엔트로피(Entropy) 가중치 산정방법에 의한 가중치를 사용하여 가중치 적용에 따른 주관적인 판정을 최소화하였다. 압력지수(PI), 현상지수(SI), 대책지수(RI)의 3개 지수를 통합하여 지역의 전반적인 홍수위험 상태를 파악할 수 있는 홍수위험지수(FRI)를 산정하고, 가중치 적용 유·무에 따른 홍수위험지수 산정결과와 2010년에 고시된 자연재해위험지구 중 침수위험지구와의 비교를 통해 제안된 홍수위험지수의 적용성을 검토하였다. 충분히 검증된 홍수위험지수를 활용하면 과거 홍수의 원인 및 현상별 홍수재해에 대하여 지역적 방재대책 수립이 가능할 것이라 기대된다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 수온상승이 낙동강 유역 어류 서식지에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 낙동강 유역에 서식하는 어종 중 22개 어종에 대한 최대내성한계온도를 산출하였으며, 이를 토대로 수온 상승에 따른 어류 서식지 및 서식지 지점별 어종 영향 정도를 분석하였다. 산정된 최대내성한계온도의 범위는 27.7～33.1℃의 범위를 나타났다. 또한 기존에 예측된 기온 상승 데이터를 이용하여, 낙동강 78개 지점에서의 2100년도까지의 수온 상승을 예측하였으며, 수온 상승 예측을 위하여 낙동강 유역 78개 각 지점에서의 기온-수온의 회귀식을 산정하였다. 그 결과 S1 기간(2011～2040년)에 평균 0.69℃, S2기간(2041～2070년)에는 평균 1.76℃, S3기간(2071～2100년)에는 평균 2.32℃의 수온이 상승되는 것으로 나타났다. 이상의 수온상승에 따라 낙동강 22개 어종에 대해 S1-S3 각 기간별로 평균 21.9%, 36.3%, 51.4%의 서식처가 영향을 받는 것으로 나타났다.

한반도를 포함한 동아시아 지역은 여름철에 수문기상학적 극치사상에 취약한 지역이다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 동아시아 지역의 대기순환 패턴인 Pacific-Japan (PJ) 패턴을 중심으로 북서태평양 지역의 태풍 활동 특성을 분석하였다. 특히, 한반도에 영향을 미치는 태풍을 중심으로 낙동강 유역의 태풍에 의해 유발된 여름철(June-September) 강수의 지역적 특성 변화를 진단하였다. 분석 결과, 양(+)의 PJ 기간에 발생하는 대기순환패턴의 변화는 태풍의 활동에 보다 유리한 작용을 하는 것으로 나타났다. 한반도에 영향을 미치는 태풍에 대한 진로 분석 결과, 양(+) PJ 기간동안 태풍이 주로 남서쪽으로 향하는 경향이 있으며, 음(-)의 PJ 기간에는 북동쪽으로 향하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 태풍 진로의 전향점(recurving location)은 양(+)의 PJ 기간에는 보다 북서쪽에 위치하며, 음(-)의 PJ 기간에는 보다 북동쪽에 치우쳐 있음이 분석되었다. 따라서, 음(-)의 PJ기간 보다 양(+)의 PJ 기간에 태풍의 활동이 활발하며, 낙동강유역에서 태풍에 의한 강수가 통계적으로 유의한 증가패턴이 뚜렷하게 발생하고 있는 것으로 확인되었다.

This study was carried out to survey the vascular plants in 6 regions including around Hopo-Bridge of Yangsan region at waterfronts of Nakdong river, Korea. Distributed plants were surveyed from April to November, 2011. The vascular plants in 6 regions (around Mulgeum-chuisujang, Mulgeum-station, Jeungsan-ri, Hopo-bridge, Kumoh-bridge and lower part of Yangsan-stream) were total 135 taxa of 3 divisions, 4 classes, 37 orders, 66 families, 116 genera, 114 species, 2 subspecies and 19 varieties. The most number of species is Campanulales of 14.1% in Dicotyledoneae of 81.5% among total species. Regional distribution of species is mainly around Mulgeum-chuisujang and Jeungsan-ri as 61% among total species, and other regions is in 24 ~ 44%. Ecologically, there were herbaceous plants 75% and woody plants 25%, and 9 species of aquatic plants in herbaceous plants. Medicinal (herbal) plants included in KP (The Korean Pharmacopoeia) and KHP (The Korean Herbal Pharmacopoeia) were 56 species including Platycodon grandiflorum (Jacq.) A. De Candolle, Peucedanum japonicum Thunberg and etc., and folk herb plants were 14 species including Metaplexis japonica Makino, Commelina communis Linné and etc. among total 135 species.

본 연구에서는 시간에 따른 수질 변화를 파악하고 원인에 따른 경향을 분석함으로써 적절한 관리대책을 수립하는 것이 필요 하다고 생각되어 이 같은 연구를 하게 되었다. 현재 수질오염이 심각한 낙동강 수계를 대상으로 2006～2010년까지 수질변화를 분석하였다. 수계의 803개, 국가하천 13개소, 지방1급 하천은 10개소, 하천에 합류하는 하천은 31개 지점에서 측정한 수은, BOD (Biological Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen)과 TP (Total Phosphorus) 등의 월평균 자료결과를 바탕으로 하여 통계적분석(상관분석, 회귀분석, 분산분석, 시계열분석)을 통한낙동강유역의 인근 지역의 계절별로 수질항목을 확인하였으며, 평가지표에 따른 변화를 측정하고자 하였다. 유역의 지질 및 지형의 영향이 주로 작용하는데 지역의 기후 조건, 식생, 지형, 토양, 비 포화대 매질의 영향을 받기 때문에 여러 가지의 변수를 가지고 유출했으며, 이는 방류량의 결정문제, 호소의 부영양화 문제 등이 제기될 수 있겠으며, 좋은 개선방안을 만들어 보려고 한다. 따라서 낙동강의 강우기 유량을 증대하는 대책이 병행되는 것이 바람직하며, 물 관리대책에는 하천유지용수 확보를 구성을 해야 하며, 수로 건설사업 완료를 지속적인 관찰이 필요하다. 그러나 지류에는 물이 흐르지 않는 시기가 발생하는 이유는 자연 상태에서 흘러야 하는 하천수 및 공업용수와 농업용수로 취수했기 때문이다. 따라서 이 모든 것을 관찰 및 구성을 하기 위해서는 지속적인 연구가 필요로 하며, 다음과 같은 연구의 목적을 두고 연구조사 하였다.

낙동강 미래 기후변화 시나리오 추출을 위해 CGHR(T63) 모형과 A1B 온실가스 배출시나리오를 통계적 규모내림방법으로 대상유역의 규모로 축소·변환한 후, 수문·수질의 거동변화 등의 영향을 모의하기 위해 SS와 T-P를 대상으로 SWAT 모델을 적용하였다. 과거 30년 자료와 비교한 결과, 지표유출은 지역에 따라 최대 60%까지, 오염배출 부하는 TSS와 T-P의 경우 각각 35∼45%, 5∼20% 정도 변화되어, 미래 기후변화로 인한 지표유출과 오염부하 배출은 향후 뚜렷한 증가가 예상된다. 또한, 그 증가경향은 낙동강 하류지역보다 상류지역에 크게 나타나며 계절별로는 겨울과 봄철의 증가가 크고 먼 미래로 갈수록 증가하는 반면, 여름과 가을철에는 먼 미래로 갈수록 증가율이 감소하는 경향을 나타내어 갈수기 지표수 수질에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예측된다.

가뭄, 홍수와 같은 이상기후에 따른 낙동강 유역의 수문과 수질에 미치는 영향을 평가하기 위해 강우 시나리오기반의 장기유출 유역모의를 통해 지표유출과 오염부하량 발생 특성을 살펴보았다. 전반적으로 가뭄년도에서는 지표유출량 감소에 따라 오염부하량 감소현상을, 홍수년도에는 강우유출 증가에 따른 부하량 증가를 나타냈으나, 상류유역의 댐 직·하류와 같은 특정유역에서는 가뭄 시 댐 운영으로 인한 방류효과와 토양수분량의 변화 등의 물리적 요인들로 인해 SS부하량의 증가현상이 나타났다. 가뭄에 따른 SS의 농도변화는 유량변화에 따라 민감하게 반응하여 가뭄년도의 평수량 및 갈수량 시기에 높은 농도분포를 나타내었고 T-P는 상대적으로 본류구간보다는 유량이 비교적 적은 지류구간에서 높은 농도범위를 나타내었다. 반면, 홍수년도의 경우 SS와 T-P 모두 기준년도와 유사한 농도범위에서 완만한 형태의 변화를 보였다. 또한, 유출량이 적은 건기 시에는 SS 부하량 유출도 감소하지만 유출량이 증가할수록 부하량이 급격히 증가하는 반면, T-P의 경우 건기 시에 부하량 유출이 크고 강우 시에는 오히려 감소하여 건기일수와 강우패턴에 지배적으로 각기 다른 영향을 받는 것으로 판단된다.

The aims of this study were to investigate and confirm the occurrence and distribution patterns of iodinated X-ray contrast media (iopromide) in Nakdong river basin (mainstream and its tributaries). Iopromide was detected in 16 sampling sites. The concentration levels of iopromide on February 2011 and on October 2011 in surface water samples ranged from not detected (ND) to 1481.1 ng/L and ND to 1168.2 ng/L, respectively. The highest concentration level of iopromide in the mainstream and tributaries in Nakdong river were Goryeong and Jincheon-cheon, respectively. The sewage treatment plants (STPs) along the river affect the iopromide levels in river and the iopromide levels decreased with downstream because of dilution effects.

The aims of this study were to investigated the occurrence of caffeine and carbamazepine in Nakdong river basin (8 mainstreams and 2 tributaries) and the behavior of caffeine and carbamazepine under drinking water treatment processes (conventional and advanced processes). The examination results showed that caffeine was detected at all sampling sites (5.4 ∼558.5 ng/L), but carbamazepine was detected at five sampling sites (5.1∼79.4 ng/L). The highest concentration level of caffeine and carbamazepine in the mainstream and tributaries in Nakdong river were Goryeong and Jinchun-cheon, respectively. These pharmaceutical products were completely removed when they were subject to conventional plus advanced processes of drinking water treatment processes. Conventional processes of coagulation, sedimentation and sand-filtration were not effective for their removal, while advanced processes of ozonation and biological activated carbon (BAC) filtration were effective. Among these pharmaceuticals, carbamazeoine was more subject to ozonation than caffeine.

최근 많은 연구에서 수리해석과 수질해석을 다루고 있는 EFDC 모형을 낙동강에 적용하여 수질해석의 적용성을 평가하고자 하였다. 낙동강 중하류에 해당하는 낙본 GH 구간과 HI 구간을 대상으로 2008년과 2009년의 수리해석과 수질해석을 수행하였다. 수질해석의 결과는 수온, COD, TOC, DO, TN, TP에 대해 실측자료와 비교하였으며, BOD의 경우 EFDC 모형에서 직접적으로 계산되지 않아 COD와 BOD의 환산식을 유도하여 환산된 BOD를 실측자료와 비교하였다. 금번 연구 결과를 실측자료와 비교하였을 때 EFDC 모형이 하천수리해석 뿐만 아니라 수질해석에서도 높은 재현성을 가지고 있는 것으로 판단되나 향후 국내 수질해석에 활용성을 높이기 위해서는 COD나 TOC와 관련된 BOD의 정확한 환산에 관한 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.