최적관리기법 위치분배에 의한 유역단위 하천유량과 회피비용 변화에 관한 연구

강상준 ( Sang Jun Kang ) 한국환경정책평가연구원 2010 환경정책연구 Vol.9 No.1

본 연구의 목적은 빗물저류 및 흡수 등 우수관리를 위해 설치하는 최적관리기법(Best Management Practices: BMPs)의 효율적인 위치 및 분배 정도를 유역단위에서 살펴보는 것이다. 이를 위해 여러 개의 지류유역과 본류유역으로 이루어진 하나의 대유역을 구축한 후 Hydrological Simulation Program Fortran(HSPF)을 이용하여 도시유역 내다양한 규모와 위치의 BMPs 시나리오를 제작/모의하였다. 이때 대유역 내 전체 BMPs 면적은 일정하도록 하였으며, 유역하구의 첨두유량과 이와 관련된 회피비용을 효율성의 지표로 활용하였다. 모의 결과 BMPs가 상류지류 유역들에 분산 입지했을 때 가장 높은 효율을 보였으며, 본류유역을 포함하여 소유역 한 곳에 집중되었을 때 가장 낮은 효율을 보였다. 하지만 본 연구는 BMPs의 위치 및 분배 변수를 제외한 BMPs 설계 및 유지관리, 유역 내 다양한 토양특성등의 기타변수가 통제된 가상유역을 대상으로 진행되었다는 한계를 안고 있다. 따라서 본 연구는 유역관리에서 BMPs위치 및 분배가 유역관리에 중요한 정책변수일 수 있다는 가능성을 제시하는 데 그치고 있으며, 이러한 가능성은 향후 국내유역에 대한 실증적 모의연구를 통해 논의될 수 있을 것이다. Urbanized environments are constructed to estimate peak flow and cost savings in response to possible BMP allocation at a watershed scale. The main goal is to explore the proper allocation of sub-watershed level BMPs for peak flow attenuation at a watershed scale. Since several individual site scale BMPs work as a form of aggregated BMPs at a sub-watershed scale, it is a question as to how to properly allocate the sub-watershed level BMPs at a watershed scale. The Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF) is set up for a hypothetically urbanized watershed. A peak flow is determined to be the primary variable of interest and targeted to characterize the spatial distribution of aggregated BMPs. Construction cost of a regional pond forms the basis of the economic valuation. The results indicate that when total size of BMPs is constant in the entire watershed, (1) it is most effective to have aggregated BMPs in some upper sub-watersheds while the BMPs in either the mainstem sub-watershed or a single sub-watershed are the least effective choices for peak flow attenuation at a watershed scale; (2) savings exist between allocation differences and reduced peak flow increases cost savings. The largest saving is found in the strategy of aggregated BMPs in some upper sub-watersheds. These findings, however, call for follow-up site specific case studies revisiting the watershed scale impacts of BMP allocation. Then, it will be argued that location and extent of decentralization are considerable policy variables for an alternative stormwater management policy at a watershed scale.

농민 참여를 통한 논 BMPs의 비점오염원 저감효과에 대한 실증적 연구

이수인 ( Su In Lee ),주소희 ( So Hee Ju ),신재영 ( Jae Young Shin ),최중대 ( Joong Dae Choi ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

농업비점오염원을 관리하고 제어하기 위한 BMPs 요소기술은 다양하고 또한 현장특이성(site-specific)이 매우 강하여 소수의 요소기술 적용사례를 바탕으로 친환경 농업기술이나 농업정책을 개발하기가 매우 어렵다. 따라서 BMPs의 기술을 효과적으로 보급하고 농업정책을 개발하기 위해서는 BMPs 요소기술의 이론을 개발 및 실내외의 소규모 시험포에 실험을 통한 이론의 적용가능성을 측정이 먼저 이루어져야 하며, 그 다음 실제 경지규모의 요소기술 적용실험을 실시하여 그 효과의 입증이 필요하다. 실내외 소규모 실험에서는 실험변수의 제어가 유리하고 또한 농민의 참여가 반드시 필요하지는 않으므로 연구수행이 비교적 수월하고 실험처리의 효과도 높게 측정된다. 그러나 실증적 연구에서는 농업유역의 사유농지에 BMPs 요소기술을 보급하고, 농민에게 관리하게 함으로써 BMPs를 수행해야 하는 과정을 통해 요소기술의 효과를 측정하기 때문에 다양한 문제점들이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 기술이 초래할 수 있는 사회 및 경제적인 장애요인들을 수집하고 분석한 후 요소기술과 융합하는 과정을 밟아야만 한다. 이에 본 연구에서는 유역 내 농경지 비율이 큰 마을을 대상지역으로 선정하여 선행연구들을 통해 개발된 BMPs 요소기술을 보급하고, 참여농민을 대상으로 설문조사를 실시하여 BMPs 실행 과정에서 나타나는 문제점을 도출하여, 이들의 개선방안을 제시하는 등 농민 맞춤형 농업비점오염 저감기법(BMPs)을 개발하는데 필요한 연구와 정책자료를 제공하고자 하였다.

시강우량을 이용한 필지별 유출-유사 평가 시스템 및 BMPs 평가 모듈 개발 및 적용성 평가

금동혁 ( Dong Hyuk Kum ),류지철 ( Ji Chul Ryu ),최재완 ( Jae Wan Choi ),신민환 ( Min Hwan Shin ),신동석 ( Dong Suk Shin ),천세억 ( Se Uk Cheon ),최중대 ( Joong Dae Choi ),임경재 ( Kyoung Jae Kim ) 한국물환경학회 2012 한국물환경학회지 Vol.28 No.3

Soil erosion has been emphasized as serious environmental problem affecting water quality in the receiving waterbodies. Recently, Best Management Practices (BMPs) have been applied at a field to reduce soil erosion and its effectiveness in soil erosion reduction has been monitored with various methods. Although monitoring at fields/watershed outlets would be accurate way for these ends, it is not possible at some fields/watersheds due to various limitations in direct monitoring. Thus modeling has been suggested as an alternative way to evaluate effects of the BMPs. Most models, which have been used in evaluating hydrology and water quality at a watershed, could not reflect rainfall intensity in runoff generation and soil erosion processes. In addition, source codes of these models are not always public for modification/enhancement. Thus, runoff- sediment evaluation system using hourly rainfall data and vegetated filter strip (VFS) evaluation module at field level were developed using open source MapWindow GIS component in this study. This evaluation system was applied to Bangdongri, Chuncheonsi to evaluate its prediction ability and VFS module in this study. The NSE and R2 values for runoff estimation were 0.86 and 0.91, respectively, and measured and simulated sediment yield were 15.2 kg and 16.5 kg indicating this system, developed in this study, can be used to simulate runoff and sediment yield with acceptable accuracies. Nine VFS scenarios were evaluated for effectiveness of soil erosion reduction. Reduction efficiency of the VFS was high when sediment inflow was small. As shown in this study, this evaluation system can be used for evaluation BMPs with local rainfall intensity and variations considered with ease-of-use GIS interface.

농업비점오염 저감을 위한 주민참여형 최적관리기법 적용 연구

임정하 ( Jungha Lim ),신민환 ( Minhwan Shin ),유나영 ( Nayeong Yu ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

집중호우시 농업지역에서 다량의 토양이 유실되고 고농도의 탁수가 하천으로 유입되면서 하천 수질 악화, 하류 취·정수 처리비용 증가 등 사회적·환경적 문제를 초래하고 있다. 이에 정부와 지자체를 중심으로 비점오염원관리지역 내 비점오염저감시설 보급 정책 등이 수행되었으나 뚜렷한 성과를 나타내지 못하고 있는 실정이다. 최근 저감시설보다 발생원 관리의 중요성이 강조되고 있으며, 불특정한 경로로 광범위하게 유출되는 농업 비점오염원 관리를 위해서는 주민들의 적극적인 참여가 필요하다. 본 연구에서는 효과적인 농업 비점오염원 관리를 위해 농민들의 참여를 유도하여 농민 스스로 지속 가능한 저감활동을 할 수 있도록 기반을 마련하고자 하였다. 연구대상지는 강원도 비점오염원 관리지역인 자운지구 내 강원도 홍천군 내면 자운 1~4리 마을 일원으로, 참여농가는 총 75농가, 참여농지 면적은 151.68 ha이다. 주민들이 직접 작성한 참여신청서를 바탕으로 BMPs를 보급하였으며, BMPs의 종류는 볏짚거적, 눈개승마, 양파망, 완효성비료, 잔디, 호밀이다. 또한, 농업비점오염원에 대한 이해를 돕고 스스로 비점오염원의 문제를 인식하여 지속가능한 저감활동을 할 수 있도록 마을 주민을 대상으로 주민역량강화교육을 실시하였다. 또한, BMPs 설치 농경지와 미설치 농경지의 수질 농도를 비교하고자 주민 스스로 모니터링을 실시하였다. 자운1~4리 총 75농가의 BMPs 보급현황을 분석한 결과 볏짚거적 1농가(1.3%), 눈개승마 2농가(2.7%), 양파망 68농가(90.7%), 완효성비료 9농가(12.0%), 잔디 10농가(13.3%), 호밀 1농가(1.3%)로 조사되었으며, 주민들은 볏짚거적, 잔디와 같이 설치 및 수거 시 시간이 크게 소모되는 BMP 보다는 설치 및 수거가 비교적 쉬운 양파망을 선호하는 것으로 조사되었다. BMPs 보급 후 이행현황을 조사한 결과 자운1리 3농가, 자운2리 3농가, 자운3리 3농가, 자운4리 4농가가 미설치 된 것으로 조사되어, 75농가 중 18%(13농가)는 설치를 하지 않은 것으로 나타났다. 2022년 6월 23일 강우시 주민이 직접 4개의 농경지에서 시료(양파망이 설치되어있는 밭 유출수 4개, 미설치된 밭 유출수 4개) 8개를 채취하여 BOD₅, SS, T-N, T-P, TOC를 분석한 결과 대조구 대비 양파망의 저감효율은 농경지1 36.3% ~ 88.9%, 농경지2 35.8% ~ 87.9%, 농경지3 52.0% ~ 91.0%, 농경지4 23.6 ~ 85.7%의 범위로 나타났다. 분석한 4개의 농경지 모두 대조구 대비 양파망을 설치한 밭의 유출수의 농도가 낮게 나타나, 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 T-P 항목의 저감효율이 큰 것으로 분석되었다. 비점오염원관리지역인 자운지구에서 발생되는 농업비점오염원은 농민 스스로가 노력하여 지속적으로 저감활동을 실천한다면 저감효과가 극대화 될것이라고 판단된다. 본 연구는 농촌 거버넌스 활성화및 확대를 기초자료로 활용될 수 있을것으로 판단된다.

농업비점오염 저감을 위한 주민참여형 최적관리기법 적용 연구

임정하 ( Jungha Lim ),신민환 ( Minhwan Shin ),유나영 ( Nayeong Yu ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

집중호우시 농업지역에서 다량의 토양이 유실되고 고농도의 탁수가 하천으로 유입되면서 하천 수질 악화, 하류 취·정수 처리비용 증가 등 사회적·환경적 문제를 초래하고 있다. 이에 정부와 지자체를 중심으로 비점오염원관리지역 내 비점오염저감시설 보급 정책 등이 수행되었으나 뚜렷한 성과를 나타내지 못하고 있는 실정이다. 최근 저감시설보다 발생원 관리의 중요성이 강조되고 있으며, 불특정한 경로로 광범위하게 유출되는 농업 비점오염원 관리를 위해서는 주민들의 적극적인 참여가 필요하다. 본 연구에서는 효과적인 농업 비점오염원 관리를 위해 농민들의 참여를 유도하여 농민 스스로 지속 가능한 저감활동을 할 수 있도록 기반을 마련하고자 하였다. 연구대상지는 강원도 비점오염원 관리지역인 자운지구 내 강원도 홍천군 내면 자운 1~4리 마을 일원으로, 참여농가는 총 75농가, 참여농지 면적은 151.68 ha이다. 주민들이 직접 작성한 참여신청서를 바탕으로 BMPs를 보급하였으며, BMPs의 종류는 볏짚거적, 눈개승마, 양파망, 완효성비료, 잔디, 호밀이다. 또한, 농업비점오염원에 대한 이해를 돕고 스스로 비점오염원의 문제를 인식하여 지속가능한 저감활동을 할 수 있도록 마을 주민을 대상으로 주민역량강화교육을 실시하였다. 또한, BMPs 설치 농경지와 미설치 농경지의 수질 농도를 비교하고자 주민 스스로 모니터링을 실시하였다. 자운1~4리 총 75농가의 BMPs 보급현황을 분석한 결과 볏짚거적 1농가(1.3%), 눈개승마 2농가(2.7%), 양파망 68농가(90.7%), 완효성비료 9농가(12.0%), 잔디 10농가(13.3%), 호밀 1농가(1.3%)로 조사되었으며, 주민들은 볏짚거적, 잔디와 같이 설치 및 수거 시 시간이 크게 소모되는 BMP 보다는 설치 및 수거가 비교적 쉬운 양파망을 선호하는 것으로 조사되었다. BMPs 보급 후 이행현황을 조사한 결과 자운1리 3농가, 자운2리 3농가, 자운3리 3농가, 자운4리 4농가가 미설치 된 것으로 조사되어, 75농가 중 18%(13농가)는 설치를 하지 않은 것으로 나타났다. 2022년 6월 23일 강우시 주민이 직접 4개의 농경지에서 시료(양파망이 설치되어있는 밭 유출수 4개, 미설치된 밭 유출수 4개) 8개를 채취하여 BOD₅, SS, T-N, T-P, TOC를 분석한 결과 대조구 대비 양파망의 저감효율은 농경지1 36.3% ~ 88.9%, 농경지2 35.8% ~ 87.9%, 농경지3 52.0% ~ 91.0%, 농경지4 23.6 ~ 85.7%의 범위로 나타났다. 분석한 4개의 농경지 모두 대조구 대비 양파망을 설치한 밭의 유출수의 농도가 낮게 나타나, 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 T-P 항목의 저감효율이 큰 것으로 분석되었다. 비점오염원관리지역인 자운지구에서 발생되는 농업비점오염원은 농민 스스로가 노력하여 지속적으로 저감활동을 실천한다면 저감효과가 극대화 될것이라고 판단된다. 본 연구는 농촌 거버넌스 활성화및 확대를 기초자료로 활용될 수 있을것으로 판단된다.

AHP 기법을 이용한 최적관리기법 적용지역 선정

신정범 ( Shin Jung-bum ),김학관 ( Kim Hak-kwan ),박승우 ( Park Seung-woo ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-

The purpose of this study is to select the site of Best Management Practices application. Non-point Sources data of the minimum area, Ri-dong in Saemangum watershed was gathered and a slope, a delivery distance, a sediment yields in riverside, a runoff ratio, a impervious area ratio of Ri-dong were defined as Non-point pollution outflow index. We calculated the weight of these indexes by AHP theory and these weights indicated the contributory degrees of Non-point pollution outflow. Using these weights, we selected the maximum area which has a great influence on Non-point pollution discharge load. Consequently, it was suggested that Hae-wol ri in Wanjoo, Tae-pyung dong in Jeonju were calculated as the highest contributory degree area of Non-point pollution discharge load. We showed BMPs which were suited for the selected area. Firstly, in case of BMPs' application in Hae-wol ri, this area needs to be established BMPs as a riparian zone. The next, Tae-pyung dong requires to be established BMPs as a permeable surfaces, a rainfall filtration tank.

저영향개발(LID)적용을 위한 구조적 BMPs의 유출량 및 비점오염저감 효과모의: LIDMOD2 적용

김정진 ( Jung Jin Kim ),김태동 ( Tae Dong Kim ),최동현 ( Dong Hyuk Choi ),전지홍 ( Ji Hong Jeon ) 한국물환경학회 2011 한국물환경학회지 Vol.27 No.5

Low impact development (LID) technique is recently proposed as new concept to reduce surface runoff and pollutant loading with various best management practices (BMPs). In this study, LIDMOD2, which is one of the model to evaluate LID, was applied at Mohyeon developing area to evaluate the redcution of annual runoff and pollution loading, cost-reduction efficient by LID with design of structural BMPs including bioretention, wet pond, and wetland. As a simulation results, the bioretention had the highest reduction efficiency for runoff (41.43%), and 22% for T-N and 22% for BOD. Wet pont had the highest reduction efficiency for T-P as showing 25% of reduction rate. As a results of cost-reduction efficient, wet pont represented the highest cost-effective for T-N and BOD with showing 0.43 T-P kg/million won and 17.37 BOD kg/million won, respectively, and bioretention represented the highest cost-effective for T-P with showing 2.52 T-P kg/million won. LID technology could reduce effectively surface runoff and nonpoint source pollution and construct sustainable development. LIDMOD2 could be suggested as useful tool to evaluate and design LID.

최적관리기법에 따른 토양유실 저감 효과 유역단위 분석

이동준 ( Dong Jun Lee ),이지민 ( Ji Min Lee ),금동혁 ( Dong Hyuk Kum ),박윤식 ( Youn Shik Park ),정영훈 ( Young Hun Jung ),신용철 ( Young Chul Shin ),정교철 ( Gyo Cheol Jeong ),이병철 ( Byeong Cheol Lee ),임경재 ( Kyoung Jae Li 한국물환경학회 2014 한국물환경학회지 Vol.30 No.6

Soil erosion from agricultural fields leads to various environmental problems weakening the capabilities of flood control and ecosystem in water bodies. Regarding these problems, Ministry of Environment of South-Korea prepared various structural and non-structural best management practices (BMPs) to control soil erosion. However, a lot of efforts are required to monitor and develop BMPs. Thus, modeling techniques have been developed and utilized for these issues. This study estimated the effectiveness of BMPs which are a vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel using Soil and Water Assessment Tool(SWAT) model through the adjustment of the conservation practice factors, P factors, for Universal Soil Loss Equation which were calculated by monitoring data collected at the segment plots. Each BMP was applied to the areas with slopes ranged from 7% to 13% in the Haeanmyeon watershed. As a result of simulation, the vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed 55% and 59% efficiency of soil erosion reduction, respectively. Also, Vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed each 11.2% and 11.8% efficiency in reduction of sediment discharge. These roll type vegetation channel showed greater efficiency of soil erosion reduction and sediment discharge. Based on these results, if roll type vegetation channel is widely used in agricultural fields, reduction of soil erosion and sediment discharge of greater efficiency would be expected.

농업 소유역 격자단위 오염부하량 평가

강문성,조재필,전종안,박승우,Kang, Moon-Seong,Cho, Jae-Pil,Chun, Jong-An,Park, Seung-Woo 한국농공학회 2009 한국농공학회논문집 Vol.51 No.5

The objectives of this paper were to estimate cell based pollutant loadings for total maximum daily load (TMDL) programs and to evaluate the applicability of the agricultural nonpoint source (AGNPS) model for an intensive agricultural watershed in Korea. The model was calibrated and validated at a watershed of 384.8 ha of drainage area using the observed data from 1996 through 2000 in terms of runoff, suspended solid, total nitrogen, and total phosphorus on a hourly basis. Analysis of spatial variations of pollutant loadings for rainfall frequencies of various intensities and durations were conducted. In addition, the validated model was applied to estimated the TMDL removal efficiency for best management practices (BMPs) scenarios which were selected by taking into account the pollutant characteristics of the study watershed. The model can help to understand the problems and to find solutions through landuse changes and BMPs. Thus, the method used for this study was able to identify TMDL quantitatively as well as qualitatively for various sources pollution that are spatially dispersed. Also it provides an assessment of the impact of BMPs on the water bodies studied, allowing the TMDL programs to be complemented more effectively.

최적관리기법에 따른 해안면 유역의 토양유실 저감효과 단위분석

이동준 ( Dong Jun Lee ),이지민 ( Ji Min Lee ),한정호 ( Jeong Ho Han ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

Recently, soil erosion from agricultural fields leads to various environmental problems weakening the capabilities of flood control and ecosystem in water bodies. Regarding these problems, Ministry of Environment of South-Korea prepared various structural and non-structural best management practices (BMPs) to control soil erosion. However, a lot of efforts are required to develop and monitor BMPs. Thus, modeling techniques have been developed and utilized for these issues. This study estimated the effectiveness of a vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel using Soil and Water Assessment Tool(SWAT) model through the adjustment of the conservation practice factor, P factor, for Universal Soil Loss Equation which were calculated by monitoring data collected at the segment plots. Each BMP was applied to the areas with slopes ranged from 7% to 13% in the Haeanmyeon watershed. As a result of simulation, the vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed 55% and 59% efficiency of soil erosion reduction, respectively. Also, Vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed each 11.2% and 11.8% efficiency in reduction of sediment discharge. These roll type vegetation channel showed greater efficiency of soil erosion reduction and sediment discharge. Based on these results, if roll type vegetation channel is widely used in agricultural fields, reduction of soil erosion and sediment discharge of greater efficiency would be expected.