빗물 자동모니터링장치와 SWMM 모델을 이용한 강우시 도시지역 오염부하량 예측에 관한 연구

An automatic flow and water quality monitoring system was applied to estimate pollutant loads to an urban stream during storm events in DTV (Daeduk Techno Valley), Daejeon, Korea. The monitoring system consists of rainfall gage, ultrasonic water level meter, water quality sensors for DO, temperature, pH, conductivity, turbidity and automatic water sampler for further laboratory analysis. All data are transmitted through on-line system and the monitoring system is designed to be controlled manually in the field and remotely from laboratory computer. Flow rates were verified with field measurements during storm events and showed good agreements. Automatic sampler was used to collect real time samples and analyzed for BOD, COD, TN, TP, SS and other pollutant concentrations in the laboratory. SWMM (Storm Water Management Model) urban watershed model was applied and calibrated using the observed flow and water quality data for the study area. While flow modeling results showed good agreement for all events, water quality modeling results showed variable levels of agreement. These results indicate that current options in the SWMM model to predict pollutant build up and wash-off effects are not sufficient to satisfy modeling of all the rainfall events under study and thus need further modification. This study showed the automatic monitoring system can be used to provide data to assist further refinement of modeling accuracy. This automatic stormwater monitoring and modeling system can be used to develop basin scale water quality management strategies of urban streams in storm events. 대전의 도시 소하천, 관평천 유역을 연구대상지역으로 강우시의 유량 및 수질 변화 특성을 파악하기 위한 원격 제어실시간 자동 모니터링 시스템을 설치하여 자료를 확보하고 이 시스템을 이용하여 확보된 강우시 연속측정 자료를 이용하여 도시유역 모델인 SWMM (Storm Water Management Model) 모델을 보정하는 데 사용하였다. 실시간 자동 모니터링 시스템은 강우량계, 초음파 수위계, 자동수질측정장치, 자동취수장치, 데이터 로거 및 전송장치 등으로 구성되었으며 원격으로 제어할 수 있도록 설계되었다. 강우시 유량은 초음파 수위계와 사각 위어 공식을 이용하여 지속적으로 측정이 가능하도록 설계되었으며 정확도는 수동측정을 병행하여 확인하였다. 수질센서로 측정할 수 없는 항목은 자동채수기에 의해 일정시간 간격으로 시료를 채취한 후 실험실로 이송하여 분석하여 자료를 확보하였다. 위에서 실측된 유량 및 수질 연속 자료를 이용하여 연구대상지역에 대해 SWMM 모델을 구축하였다. SWMM 모델의 보정과 검증 결과 유량은 매우 양호한 수준으로 예측하고 있으나 BOD, COD, SS, TN, TP 등의 예측은 강우 특성에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 SWMM에 나타난 바와 같은 특정 유역에 고정된 형태의 오염물질 축적과 유출현상을 나타내는 경험식이 강우 및 선행강우 특성을 반영하여 수정될 필요가 있다는 것을 시사하고 있다. 본 연구에서 제안된 빗물 자동모니터링 및 모델링 시스템은 향후 강우에 따른 하천 수질관리를 위한 유역단위의 빗물 수량 수질 관리시설의 설계 및 운영에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.