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ISSN : 2288-1115(Print)
ISSN : 2288-1123(Online)
Korean Journal of Ecology and Environment Vol.49 No.4 pp.354-374
DOI : https://doi.org/10.11614/KSL.2016.49.4.354

Hydro-meteorological Effects on Water Quality Variability in Paldang Reservoir, Confluent Area of the South-Han River-North-Han River-Gyeongan Stream, Korea

Soon-Jin Hwang*, Keonhee Kim, Chaehong Park, Wanbum Seo, Bong-Geun Choi, Hyun Soo Eum, Myung-Hwan Park, Hye Ran Noh1, Yeon Bo Sim1, Jae-Ki Shin2*
Department of Environmental Health Science, Konkuk University, Seoul 05029, Republic of Korea
1Han River Environment Research Center, National Institute of Environmental Research, Yangpyeong 12585, Republic of Korea
2Office for Southern Region Management of the Nakdong River, Korea Water Resources Corporation (K-water), Busan 49300, Republic of Korea
Corresponding author: +82-2-450-3748, +82-2-456-5062, sjhwang@konkuk.ac.kr+82-10-3870-6121, +82-51-529-3168, shinjaeki@gmail.com
November 19, 2016 December 18, 2016 December 20, 2016

Abstract

This study explored spatiotemporal variability of water quality in correspondence with hydrometeorological factors in the five stations of Paldang Reservoir located in the Han River during 4 years from May 2012 to December 2015. Variability of basic water quality factors were largely related with seasonal fluctuations of hydrology. Temperature stratification occurred in the deep dam station, and prolonged hypoxia was observed during the draught year. Nitrogen nutrients were increased with decreasing inflow in which changing pattern of NH4 reversed to NO3 by the effect of treated wastewater effluent. Phosphorus increase was manifest during the period of high inflow or severe drought. Chl-a variation was reversely related with both flow change and AGP (algal growth potential) variations. Our study demonstrated that water quality variability in Paldang Reservoir was largely attributed to both natural and operational changes of inflow and outflow (including water intake) based on major pollution source of the treated wastewater (total amount of 472×103 m3 d-1) entering to the water system from watershed. In the process of water quality variability, meteorological (e.g., flood, typhoon, abnormal rainfall, scorching heat of summer) and hydrological factors (inflow and discharge) were likely to work dynamically with nutrients pulse, dilution, absorption, concentration and sedimentation. We underline comprehensive limnological study related to hydro-meteorolology to understand short- and long-term water quality variability in river-type large reservoir and suggest the necessity of P-free wastewater treatment for the effective measure of reducing pollution level of Paldang drinking water resource.


남·북한강과 경안천 합 류 수역 팔 당호의 수 질 변동성에 대 한 기상·수문학적 영향

황 순진*, 김 건희, 박 채홍, 서 완범, 최 봉근, 엄 현수, 박 명환, 노 혜란1, 심 연보1, 신 재기2*
건국대학교 보건환경과학과
1국립환경과학원 한강물환경연구소
2한국수자원공사 낙동강남부권관리단

초록


    서 론

    한강 하류에 댐을 건설하여 형성된 팔당호는 수력발전 과 서울시·수도권 지역의 각종 용수를 공급하는 국내 최 대 상수원 (4,100×103 d-1 취수, 2016년 기준)이며, 지리· 지형적으로 남한강과 북한강 그리고 경안천이 합류하는 특수한 위치를 보여준다. 수계의 구조적 측면으로 볼 때, 한강은 댐·보의 인위적 교란 영향이 크게 가해진 조절하 천에 해당한다. 남한강은 본류로서 상류에 충주 (조절지)댐 과 3개 보를, 제1지류인 북한강은 청평댐을 비롯한 수력발 전 (다목적) 연계 댐을 갖추고 있어 두 수계를 통해 팔당호 는 연중 유량이 조절되고 있다 (Hong, 1969; Kim, 1995). 이때 충주댐과 청평댐의 방류수는 심층수가 배출되어 여 름철 홍수 (탁수) 영향을 제외하고 비교적 맑은 물이 유하 되지만, 팔당호에 도달하기까지 그 중간 구간은 다양한 토 지 이용에 근간을 둔 군소도시의 유역에서 발생하는 점 (비 점)오염물질이 하수처리장과 지류를 통해 지속적으로 유 입되어 하류의 저수지는 영양염 펄스로 인한 수질오염에 매우 취약할 수 있다 (Kim, 1995; Kim et al., 2004, 2007; Seo and Kim, 2007). 더욱이 경안천 유역은 인구가 밀집해 있고 많은 하수처리장이 입지하여 수질 측면에서 팔당호 에 영향을 주고 있다. 또한, 수질과 수문학적 특성이 상이 한 하천들의 하류부에 위치한 팔당호는 다량의 방류와 취 수를 통해 체류시간이 짧아 물리, 화학 및 생물학적 구조 와 기능에서 복잡하고 역동적인 양상을 보이고 있다 (Shin et al., 2003c; NIER, 2013a, b).

    그뿐만 아니라 팔당호는 댐 건설 10~15년 후부터 주변 이 급속도로 도시화되면서 빠르게 부영양화되었고 (Kim et al., 1988), 그 결과 연중 담수적조 또는 녹조현상으로부 터 자유롭지 못하였으며, 특히 유해 남조류의 2차 영향 (생 물독소 및 대사산물)까지 고려하면 물 이용성 제약은 더 욱 심화되었다. 그 예로서, 과거 계절적으로 정수장애 조류 (남조류 Microcystis, Anabaena, 규조류 Stephanodiscus, Synedra)의 번성과 이취미 물질 (geosmin, 2-MIB)의 폭증 시에 물 이용과 관리에 어려움이 컸으며, 이러한 현상은 최근까지도 꾸준히 반복되고 있을 뿐만 아니라 강도, 기간 및 불확실성이 더욱 커지고 있어 실효성 있는 대책이 절실 한 실정이다. 그간 대응책으로서 다각적인 물 관리 정책을 펼쳐 왔지만 기대성과는 거의 포화상태에 도달한 것으로 볼 수 있으며, 조류가 대번성할 때에는 상류댐 방류의 펄 스 유량 (plused-flows)에 전적으로 의존하여 희석 (dilution) 과 세척 (wash-out)의 단기적 대책을 실행하고 있으나 이 또한 공급 유량의 양적인 한계가 있어 근원적 해결책으로 보기는 어렵다.

    하천에 건설된 인공호 저수지는 수리적 측면에서 유수 (상류부)와 정수 (중·하류부) 환경의 혼합체계를 갖추고 있어 상하류의 종적 그리고 수층별 수질 차이를 보인다 (Thornton et al., 1990; Wetzel, 2001; Na and Park, 2005; Shin et al., 2016). 특히 상류부의 상대적으로 수심이 얕은 하천 유입부에는 각종 용존성 영양염과 입자성 물질의 농 도가 높은 반면, 댐 부근의 하류부로 내려오면서 감소하는 경향을 나타내며 (Kennedy et al., 1982; Shin et al., 2016), 시공간적으로 외적 또는 내적 부하 영향의 정도에 따라 수 체의 영양상태가 달라지고 동시에 수중 생태계의 물질순 환과 에너지 흐름의 변화도 수반된다 (Kalff, 2002; Shin et al., 2016). 수질과 생태계의 변동성에는 무기 혹은 유기물 질의 화학적 영향과 함께 강수량과 유량을 중심으로 한 다 양한 기상·수문학적 요인의 작용도 밀접하게 관련되어 있다 (Thornton et al., 1990; Parks and Baker, 1997; Wetzel, 2001; Winston and Criss, 2002).

    지구온난화의 비정형적 결과로 나타나는 기후변화는 담 수생태계, 특히 하천과 저수지 구조가 결합된 인공댐 시스 템의 기능적 변동을 유발하는 궁극적인 인자이다 (Kernan et al., 2010). 강우사상과 관련된 기상변화는 홍수와 가뭄 이라는 극단적인 형태로도 수생태계에 큰 영향을 미치지 만, 연중 일반적인 강우사상도 규모 (강도)와 빈도에 따라 생태계의 수질과 생태학적 동태학에 상당한 영향을 줄 수 있다 (Lake, 2011). 한편으로, 하천에 건설된 댐은 그 자체 로 수문학적 체계를 변경시킬 뿐만 아니라 댐 운영 목적 (예: 수문 방류, 발전 방류 및 취수 등)에 따라 댐 내와 그 하류부의 수질과 생태학적 현상에 지대한 영향을 미칠 수 있다 (Ashby, 2009). 그러므로 하천에 위치한 인공 댐저수 지에서의 수질 변동성과 그에 연계되는 생태학적 현상을 파악하기 위해서는 기상·수문학적 동태와 함께 조절 방 류 체계에 대한 이해가 필수적이다.

    국외에서는 하천과 저수지 등의 다양한 물 환경에 대해 기후·수문 요인의 직접적인 영향을 비교 분석한 연구가 많았으나 (Thornton et al., 1990; Criss et al., 2001; Wetzel, 2001; Kalff, 2002), 국내에서는 여름철 강우사상의 관련성 에만 국한되었고, 연중 전개되는 수문학적 현상에 대한 연 계성에 대해서는 사례가 거의 없다. 팔당호를 대상으로 수 행된 수질 관련 주요 선행연구는 팔당댐 건설 기간 (1966~ 1973년) 중 Hong (1969)에 의해 인·질소 영양염보다 유 기물 (BOD, COD) 오염의 심각성과 남한강의 오염 실태가 조사되었으며, 이것은 팔당호의 남·북한강 구간을 비교한 최초 연구이었다. 이후 1970년대에 Hong and Lim (1971), Hong and Ra (1978)가 팔당댐을 기점으로 한강 하류와 남 한강이 도시하수에 의한 오염화 현상이 진행 중임을 지적 하였다. 그리고 1980년 초반에 댐 완공 후 초기 연구로서 Hong and Lee (1981)가 남·북한강 및 한강의 본·지류의 수질을 동시에 조사한 내용으로 소개하였다. 이때까지의 연구는 국내 육수학의 초기 연구 시대를 반영하듯 대부분 화학적 관점에서 이루어졌다.

    1980년대부터 수질문제 특히 부영양화가 거론되면서 팔당호의 영양단계 및 오염 실태·평가에 관련된 연구들 이 수행되었으며 (Kim et al., 1988, 1989; Han et al., 1993; Kim, 1995; Shin et al. 2000), 1990년대 중반 이후에는 수 질 측면에 대해 강우와 유량을 연관시킨 연구들이 진행되 었다 (Kim, 1995; Kong et al., 1996a, b; Shin et al., 2003a, c; Park et al., 2004b; Kim et al., 2005a, 2006). 2000년대 들 어와서는 과거의 자료 축적과 연구들에 힘입어 수질의 계 절적 또는 경시적 변화를 파악하고자 하는 연구 (NIER, 2001b; Kim et al., 2002a, b; Na and Park, 2003; Jeon, 2005; Choi, 2008, Chang et al., 2009), 수체 내 유기물과 영양염 의 거동 및 수지분석 (NIER, 2001; Kim et al., 2002c, 2003, 2015; Lee et al., 2010), 유역 오염부하와 유달율 산정 및 영향 (Kim et al., 2004, 2013, 2014b; Choi et al., 2008; Park et al., 2008; Gil et al., 2011) 그리고 수질모델링 연구 및 적 용 (Shin and Ryu, 1999; Park et al., 2000; Na et al., 2002; Na and Park, 2005; Song et al., 2009; Kim, 2013; Kim and Park, 2013; Kong, 2014) 등 다양한 분야의 연구결과가 최 근까지 지속적으로 보고되었다. 이 중에는 단일 또는 단기 연구가 대부분을 차지하였고, 수년 이상의 중장기 연구로 는 현상과 추세 분석에 그쳤다. 주로 하천형 저수지의 특 성 파악에 기초한 부영양화 및 조류 번성의 원인을 분석하 고자 시도하였으나, 실제로 반복되고 있는 현장 문제의 경 감 및 해결을 위한 결론의 도출에는 미흡하였다.

    본 연구는 팔당호 및 유입하천의 주요 지점에서 2012년 부터 2015년의 4년 동안 매월 모니터링한 수질자료를 강 수량, 유입량, 방류량 및 수위 등 수문학적 요인들과 비교 분석함으로써 팔당호의 수질 변동성을 보다 거시적인 차 원에서 이해하고자 수행하였다.

    재료 및 방 법

    1.조사지 개황

    한강 (漢江, Han River)은 국내의 4대강 중 가장 고위도 (N 36°30′~N 38°55′, E 126°24′~E 129°02′)에 위치한 국 가하천으로서, 남한의 하천 중에서 유로연장이 가장 길고 (494.4 km), 팔당호 (Paldang Reservoir)는 남한강 (South- Han River)과 북한강 (North-Han River)이 합류되어 이루 어진다 (Fig. 1). 남한강의 발원지는 검룡소 (강원도 태백시) 에, 북한강은 이북의 금강산 (강원도 금강군)에 두고 있다 (MOLIT, 2012). 남한강 유역에는 충주댐 (본류), 괴산댐 (달 천) 및 횡성댐 (섬강)이 위치하며, 북한강은 최상류에서 하 구까지 본류와 지류에 연속되는 7개의 인공댐 (평화의 댐, 화천댐, 춘천댐, 소양강댐, 의암댐, 청평댐 및 팔당댐)이 위 도상 계단식 구조로 건설되어 강우사상에 따라 유량이 인 위적으로 조절되는 특성을 갖고 있다 (Kim et al., 2014a; Choi et al., 2016). 그리고 북한강은 수력댐으로 연결되어 있으나, 남한강에는 최근 4대강살리기사업의 일환으로 충 주댐~팔당댐 사이에 상류부터 강천보, 이포보 및 여주보 가 건설되어 댐 방류수와 지류 유입수가 모여 weir pool 을 이루었다가 그 봇물이 하류로 유하되고 있다 (NIER, 2013a) (Fig. 1).

    팔당호 (八堂湖)는 한강 수계의 하류에 위치해 있으며 (N 37°30′, E 127°20′), 수력발전 (연간 378 Gw) 목적으로 1973 년 12월에 댐을 건설 (경기도 하남시 배알미동과 남양주 시 조안면)한 후 이듬해부터 담수하여 조성된 인공호이다 (Fig. 1). 댐은 한강 하구 (신곡수중보)에서 상류 약 34.5 km 지점, 남한강과 북한강이 합류하는 두물머리 (경기도 양평 군 양서면 양수리)로부터 하류 약 7 km 지점에 위치한 콘 크리트 중력식 잠언 둑으로서, 제방 높이와 길이는 각각 29 m, 575 m이고, 15개의 수문 (W 20.0×H 16.8 m)이 설치 되어 있다 (Table 1). 유역 및 저수지 면적은 각각 23,800 km2, 36.5 km2이고, 둘레는 77.0 km, 평균 수심은 6.5 m (최 대 24.3 m)이다 (Table 1, Fig. 1). 또한, 내부에는 상류로부터 저수지의 양안과 중앙에 족자도 (남·북한강 합류부), 소래 도 (남한강과 경안천 사이) 등 크고 작은 하중도 (instream island)가 산재해 있다. 저수지 내부의 지형적 구조는 비교 적 단순한 형태를 취하고 있다 (Fig. 1).

    팔당호의 총 저수량은 24.4×107 m3이고, 평균 체류시간 은 약 4.7일 (갈수기 6.9~7.7일)로서 전형적인 하천형 저수 지이다 (Table 1). 주요 유입원은 충주호 (남한강 본류)와 청 평호 (북한강 본류)의 방류수로서 연계 댐 시스템의 합류점 에 위치하여 그 영향을 최종적으로 받고 있다 (Fig. 1). 그 외 비교적 많은 유량은 아니지만 유역의 최대 오염하천인 경안천을 비롯한 북한강의 조종천과 묵현천 및 남한강의 섬강, 청미천, 양화천, 복하천, 흑천 등 주요 지류가 있다 (MOLIT, 2012). 그리고 유역은 팔당호에 가까워지면서 도 시화의 진행과 인구 밀집현상으로 중·상류에 비해 다양 한 오염원이 고밀도로 분포하며, 발생하는 하수를 처리한 후 배출하는 하수처리장의 방류구가 본류 또는 지류에 분 산되어 위치하고 있다. 충주호와 청평호의 유역면적은 각 각 6,648 km2, 9,921 km2이고, 저수면적과 총 저수량은 각 각 97.0 km2, 17.6 km2, 275.0×107 m3과 18.6×107 m3로서 팔당호에 비해 각각 2.7배, 0.5배와 11.3배, 0.8배 정도 규 모이다 (Table 1). 또한, 저수지의 기능적 측면에서 청평호 는 수력발전 전용이고, 충주호는 홍수조절과 용수공급 등 을 추가하여 다목적으로 운영되고 있다. 팔당호는 본래 수 력발전 전용이었으나 1979년에 수도권 광역상수도 공급을 추진하면서 다목적으로 전환되었다 (HREO, 2007).

    2.강수량 및 수문자료 조사

    강수량은 팔당호 유역에 위치하고 있는 기상청 양평기 상대에서 관측한 일 자료를 사용하였다 (http://www.kma. go.kr). 유입량, 방류량 및 수위의 수문자료는 국가수자원 관리정보시스템 (Korea Water Management Information System, WAMIS)에 업로드된 일 누적 또는 평균값을 이용 하였다 (http://www.wamis.go.kr). 수집한 기초자료는 요인 별로 결측 또는 이상치를 검토하였고, 최종적으로 확인된 자료를 이용하여 분석하였다. 그리고 방류량은 수문 (watergate) 을 개방하여 여수로 (spillway)로 넘어가는 월류량과 댐의 중·저층 수심에서 배출하는 발전 방류량으로 구분 하였다. 국내외적으로 대다수 인공댐 저수지는 발전 방류 가 기본으로 단속되고 있어서 (Thornton et al., 1990; Shin et al., 2016), 댐에는 수문·여수로뿐만 아니라 댐의 하부 에 방수로 (penstock)가 설치되어 있다. 여수로의 월류는 만 수위가 되면 유입량이 저수량을 초과하는 경우에 조작되 고, 방수로의 방류는 수력발전을 통해 연중 지속적으로 유 지된다.

    3.현장조사 및 실험분석

    현장조사는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 매월 1회 씩 수행되었고, 평소에는 고무보트 또는 소형 선박을 이용 하였으며, 수면이 결빙된 일부 시기에는 접근성과 안전 문 제로 불가피하게 생략하였다. 조사지점은 남한강에서 여주 보 하류 신원리 (SIN), 북한강에서 청평댐 직하류에 위치한 서종대교 (SEO)와 묵현천 하구 (MUK), 경안천에서 하구 광 동교 (GWA) 및 팔당댐 (PAD)의 각 1개이었고, PAD는 상층 (epilimnion: E), 중층 (metalimnion: M) 및 하층 (hypolimnion: H)의 3개로서 총 7개이었다. 수온, DO, pH 및 Conductivity는 현장 수질측정기 (Horiba U-50, Japan)를 이용 하여 현장에서 직접 측정하였다. 수질분석을 위한 시료는 각 지점의 표층수와 수층별로 Van-Dorn 채수기 (IS-tech, Korea)를 이용하여 채수하였다. 시료는 아이스박스에 담 아 보관한 후 차량을 이용하여 12시간 이내에 실험실로 옮 겼고, 즉시 전 처리한 후 분석하였다 (APHA, 1995). BOD5 (biological oxygen demand), CODMn (chemical oxygen demand), T-N (total nitrogen) 및 T-P (total phosphorus)는 원수를 그대로 사용하였고, Ammonium (NH4), Nitrate (NO3) 및 Soluble reactive phosphorus (SRP, PO4) 무기 영양염과 DTN (dissolved total nitrogen), DTP (dissolved total phosphorus) 의 분석을 위한 시료는 Whatman GF/F filter (Whatman, UK)로 여과한 후 사용하였다 (Rump and Krist, 1988; APHA, 1995). Chlorophyll-a (Chl-a) 농도는 일정량의 시 료를 Whatman GF/F로 여과한 후 90% ethanol 용매로 비 등 추출하여 665 nm와 750 nm의 흡광도 값으로 계산하였 다 (APHA, 1995).

    조류성장잠재력 (algal growth potential, AGP) 측정은 국 외에서 표준종으로 사용 (APHA, 1995)되고 있을 뿐만 아 니라 국내에서 녹조현상 원인종의 하나로 잘 알려진 남조 류 Microcystis aeruginosa를 시험조류로 사용하였다. M. aeruginosa는 조체 (藻體)를 채집하여 단세포를 manipulator 로 분리하였고 (Shin and Cho, 2001), MA media (Watanabe, 1996)에서 전배양하였다 (Fig. 2). Membrane filter (0.45 μm, Millipore)로 여과한 측정대상 시료 50 mL에 P-starvation (2~3일)시킨 M. aeruginosa를 최종 mL당 1,000 cells이 되도록 접종하였다 (Claesson and Forsberg, 1978; APHA, 1995; Shin 1998). 배양온도는 25℃의 항온을 유지하였고, 광은 200 μmol m-2 s-1로서 연속 조사하였으며, 100~110 rpm으로 교반시켰다 (Fig. 2). 배양은 2반복으로 하였고, 접종한 시료는 7일 동안 배양한 후 분광광도계 (Optizen 2200, Mecasys, Korea)의 600 nm 파장에서 흡광도를 측정 하였으며, 최종 건중량 (mg dw L-1)으로 산출하였다 (Shin 1998). 수질 및 수문자료의 시공간적인 차이 분석을 위해 ANOVA의 사후분석법 (post-hoc Tukey’s HSD test)을 이용 하였으며, 요인별 상관분석은 Spearman’s Rank 분석법으 로 수행하였다. 자료의 통계처리는 SYSTAT® 8.0 통계프 로그램 (SPSS, 1998)을 이용하였으며, 유의성은 p<0.05로 확인하였다.

    결과 및 고 찰

    1.강수량 및 수문 요인의 일 변동 특성

    팔당호 유역에서 2012년 1월부터 2015년 12월까지 관 측된 강수량, 유입량, 방류량, 수위의 기상 및 수문 요인 변 동은 Fig. 3과 Table 2에 나타내었다. 2012년, 2013년, 2014 년 및 2015년에 총 강수량 (mm)은 각각 1,795.5, 1,759.5, 682.0 및 1,591.5로서 2012년과 2013년은 조사기간 중 가 장 많았고, 연도별로 차이가 매우 컸다. 특히 2014년은 다 른 해에 비해 약 38.0~42.9% 정도였으며, 2015년은 4월~ 5월에 비정상적으로 내린 많은 강우를 제외하면 다른 시기 는 2014년과 마찬가지로 매우 적었다. 무강수일을 제외한 연평균 일강수량은 16.9 mm (0.5~207.0 mm)이었다. 4년 간 일강수량 (mm)은 2012년에 0.5~175.5, 2013년에 0.5~ 207.0, 2014년에 0.5~88.5 및 2015년에 0.5~197.5의 범 위로서 연간 차이가 컸고, 최대 일강수량은 평균 강수량의 12.2배에 해당하였다 (Table 2). 연간 강수일은 2012년 90 일 (24.7% yr-1), 2013년 104일 (28.5% yr-1), 2014년 65일 (17.8% yr-1) 그리고 2015년에 85일 (23.3% yr-1)로 나타났 다. 이 중에서 >1 mm는 51일~94일 범위로서 전체의 대 부분 (78.5~90.4%)을 차지하였다. 연도별로 >30 mm와 >50 mm의 강수일은 각각 2012년 19일과 11일, 2013년 16일과 10일, 2014년 5일과 3일 그리고 2015년 14일과 7 일이었고, >80 mm의 강수일은 2012년 6일, 2013년 3일, 2014년 1일 그리고 2015년에 4일이었다. >200 mm의 강 수일은 2013년에 1일 (207 mm)만 기록하였다 (Fig. 3).

    또한, 몬순기인 6월~9월 동안의 강수일과 강수량 (mm) 은 2012년 49일 (총 강수일의 54.4%), 1,386.5, 2013년 53 일 (51.0%), 1,354.0, 2014년 33일 (50.8%), 489.5 그리고 2015년에 31일 (36.5%), 463.0로서, 2012년~13년과 2014 년~15년에 뚜렷한 차이가 있었다 (Table 3). 이 중에서 >30 mm와 >50 mm의 강수일은 각각 2012년 14일과 11 일, 2013년 14일과 9일, 2014년 5일과 3일 및 2015년 4일 과 2일이었고, >80 mm의 강수일은 2012년에 6일, 2013 년에 3일 및 2014년에 1일이었으며, 2015년에는 없었다 (Fig. 3). 연중 >30 mm의 강우는 대부분 이 시기에 포함 (73.7~100.0%)되었으나, 2015년 (28.6%)과 같이 예외적인 경우도 있었다. 이때 일강수량(6월~9월) (mm)의 범위와 평균 값은 각각 0.5~207.0, 14.8~28.3이었고, 총 강수량(6월~9월) 은 463.0~1,386.5 범위로서 연강수량의 29.1~77.2%를 차지하였다. 이 중에서 <30 mm는 205.0~339.5 mm로서 17.5~57.2%이었고, >30 mm는 284.5~1,144.0 mm로서 42.8~82.5% 범위이었다.

    여름철에 강우가 많았던 것은 장마와 태풍 및 국지적 집 중호우에 의한 것이었다. 장맛비 (6월 25일~9월 24일 기준) 는 2012년에 총 1,365.5 mm (최고 175.5 mm, 10 mm 이상 24일)가 내렸고, 2013년에 1,263.5 mm (207.0 mm, 25일), 2014년에 463.5 mm (88.5 mm, 12일) 및 2015년에 415.0 mm (69.5 mm, 13일)가 내렸다. 그리고 태풍의 영향에 의 한 것은 2012년에 총 3회 (7월 중순의 Khanun, 8월 하순의 Tembin 및 9월 중순의 Sanba)로서 이때 강수량 (범위, 강 우일수)은 각각 184.5 mm (0.5~75.5 mm, 6일), 571.0 mm (0.5~175.5 mm, 17일) 및 207.0 mm (0.5~81.5 mm, 9일)로 나타났다 (Fig. 3). 연강수량의 편차는 장맛비의 기여도와 함께 태풍의 유무와 그 빈도도 큰 영향을 미쳤다. 2012년 과 2013년~2015년의 강우 특성을 비교할 때 2012년에는 다른 계절에 비해 빈도와 강도가 모두 강하였으나, 그 외 연도에는 비교적 빈도만 우세하였던 것으로 분석되었다. 이것은 연이어지는 태풍에 의한 영향으로 볼 수가 있었고, 태풍 기간이 짧은 경우에는 Khanun과 Sanba에서와 같이 강우 영향이 크지 않을 수도 있었다 (Shin et al., 2016). 그 리고 2015년은 4월~5월에 14일간 내린 강수량 (평균값)이 865.5 mm (61.8)로서 많았고, 연강수량의 54.4%를 차지한 비정상적 호우도 있었다. 유입량이 유출량을 초과하는 시 기를 기준으로 할 때, 6월~9월은 풍수기에 해당하였고, 11 월~2월은 상대적으로 수량이 적었던 갈수기로 구분되었 다 (Park et al., 2015b). 강수량의 연중 변동은 계절적인 편 차가 심하여 여름철에 풍부하고 겨울철에 빈약한 현상이 대비되었다 (Table 3).

    유입량 (m3 s-1)은 강우의 직접적인 영향이 커서 그 직후 에 급증하는 경향이 현저하였다 (Fig. 3). 이러한 양상은 특 히 강수량이 30 mm 이상일 때 두드러졌다. 2012년~2015년 동안에 평균 유입량과 범위는 각각 379.3, 12.9~9,586.0이 었고, 20112년부터 2015년까지 연도별 평균 유입량 (범위) 은 각각 493.3 (89.1~4,746.2), 611.9 (12.9~9,586.0), 233.9 (79.5~1,753.1) 및 176.3 (71.8~2,012.3)으로 (Fig. 3, Table 2), 유의한 차이를 보였다 (2013>2012>2014=2015, p< 0.001). 평균 유입량을 초과한 해는 2012년과 2013년으로 서 2014년과 2015년에 비해 각각 52.6%, 61.8%와 64.3%, 71.2% 정도 더 많았다 (Table 2). 강수량과 마찬가지로, 연 간 변동에서 유입량의 증가는 장마와 태풍이 동반하는 강 우 빈도, 강도 및 그 양에 의해 몬순기 (6월 하순~9월 하 순)에 뚜렷이 집중되었다 (p<0.001) (Table 3). 이 시기의 유입량은 89.1~9,586.0 m3 s-1 범위이었고, 연간 유입량의 58.2%를 차지하여 연도에 따라 시간적 차이 (예, 2015년 37.0%)를 보이긴 하나, 저수지에서 수문 변화가 가장 급변 하는 시기라고 할 수 있었다.

    2012년, 2013년, 2014년 및 2015년에 평균 방류량 (m3 s-1) (범위)은 각각 376.2 (12.9~9,750.3)이었고, 연도별 평균 방류량 (범위)은 각각 478.9 (122.3~4,762.5), 611.9 (12.9~ 9,750.3), 234.7 (126.0~1,732.2) 및 176.8 (92.9~2,058.2)로 서 (Fig. 3, Table 2), 연도별로 유의한 차이를 보였다 (2013> 2012>2014=2015, p<0.001). 연간 방류량은 강수량과 유입량에 밀접한 관련성이 있었다 (r=0.760, p<0.01). 그 리고 강수량이 클 때 유입량과 방류량은 동시에 첨예한 peak 값을 보였고, 방류량은 수문 방류를 제외하고 조절되 는 양상이 뚜렷하였다 (Fig. 3).

    저수지의 유출은 크게 3가지 형태로 구분된다. 저수지의 가장 하류인 댐에 위치한 수문 (watergate), 여수로 (spillway) 와 수력발전에 의한 방류와 취수가 해당한다. 수문 개방 에 의한 여수로 방류량 (m3 s-1)은 0.6~9,453.8 범위로서 평 균값은 1,370.0이었다 (Table 2). 수문 방류량은 2013년도 에 가장 크게 나타났으며 (p<0.01), 연도 (2012년, 2013년, 2014년 및 2015년)별 평균값 (범위)은 각각 1,018.4 (2.9~ 4,133.1), 1,951.5 (0.6~9,453.8), 333.5 (59.8~930.0) 및 577.7 (37.6~1,312.2)이었다. 수문 방류 시기와 기간은 2012년 3월~9월에 총 49일이었고, 2013년 6월~9월에 44 일이었으나 2014년과 2015년에는 각각 1월, 8월, 10월과 1 월, 7월에 5일과 4일이었으며, 개방 기간은 유입량과 수위 변동에 따라 1일~35일 범위이었다 (Fig. 3). 수문과 여수로 를 통한 방류량 (m3 s-1)은 2,310.7~85,865.7 범위로서 연 간 방류량의 2.0~38.4%에 해당하였고, 평균 방류량보다 7.1~140.3배 크게 나타났으며, 이 시기의 기간은 매우 짧 으나 저수지의 수체가 가장 크게 유동되는 시기로 이해되 었다.

    수력발전 평균 방류량 (m3 s-1)은 250.3 (범위: 12.9~897.4) 이었으며, 연간 차이가 매우 컸다 (p<0.001) (Table 2). 2012년과 2013년에 발전 방류량 (m3 s-1)의 연 평균값 (범 위)은 각각 342.6 (122.3~792.1), 344.9 (12.9~897.4)이었 고, 반면 2014년과 2015년에는 각각 189.8 (121.6~753.5), 122.8 (48.5~719.4)로서 상대적으로 크게 적었다. 발전 방 류량의 변동 양상은 상류나 지류로부터 유입되는 유량과 밀접한 관련성을 보였고, 유입량이 큰 시기에 발전 방류량 도 많았다 (Table 3). 2012년~2013년에는 증감 폭이 매우 컸으나, 2014년~2015년에는 소폭으로 조절 빈도가 조밀 하였다 (Fig. 3). 발전 방류량은 총 방류량의 평균 66.5% 수 준이었고, 제한된 시간대에 거의 매일 방류되었으며, 홍수 기에는 24시간 동안 운영되기도 하였다. 팔당호의 총 발 전 방류량은 수문 방류량에 비해 적었으나 변동 폭은 상 대적으로 작았다. 취수량 (m3 s-1)의 범위와 평균값은 각각 11.9~53.5, 46.3으로서 극소수 일을 제외하고 연중 큰 차 이는 없었다.

    4년간 저수지의 수위 변동은 EL. 24.6~25.5 m 범위이었 고, 평균값은 EL. 25.2 m이었다 (Table 2). 수위는 유입량, 방 류량 및 취수량에 의존적이었으나, 연도별 강우기와 비강 우기에 따른 전형적인 증감 패턴은 찾아보기 어려웠고, 상 류 댐 방류량을 제외하고 내부 유역 (PAD~CJD 또는 CPD, GWA 구간)의 강우 패턴과 상황에 따른 발전 방류와 취수 량에 맞추어진 조절 형태로 볼 수 있었다 (Fig. 3). 연중 평 균 수위 이하를 보인 일수는 2012년 119일, 2013년 95일, 2014년 229일 및 2015년 145일이었다. 평균 수위를 중심 으로 그 이하를 보인 기간은 2012년 4월~6월, 2013년 3 월~4월, 2014년 2월~4월 및 2014년 12월~2015년 2월이 었고, 그와 달리 그 이상을 보인 기간은 2012년 11월~12 월과 2015년 9월~12월이었다. 그리고 저수위 (LWL, EL. 25.0 m) 이하인 기간은 매년 수 회씩 관찰되었고, 최저 수 위에 가까운 시기는 2012년과 2013년 4월과 8월에 각각 1회씩 있었다. 저수위 이하는 모두 다수 빈도로 강수량이 많았을 때이었고, 최저 수위를 보인 것은 연속 강우에 의 해 유입량이 비교적 많을 때로서 발전 방류가 급속하게 커 져서 이를 통해 수위가 조절될 때이었다. 또한, 저수위보다 크게 하강되지는 않았지만 그 정도 수준으로 장기간 떨어 진 때가 2회 (2012년 4월~6월, 2015년 1월~3월) 관찰되었 는데, 2012년은 유입량과 방류량 (수문, 발전)이 극도로 많 을 때이었으나, 2015년은 그 반대 양상을 보인 시기이었다.

    2.기초 수질환경 요인의 시공간적 변동

    2012년~2015년의 4년간 연중 수온은 1월에 MUK (지 류)와 SIN (본류)에서 가장 먼저 증가하였으나, 최고값은 2012년~2013년과 2014년~2015년 7월~8월에 GWA (29.5~31.2℃)와 SIN (29.0~32.2℃)에서 각각 관찰되었으 며, 최저값은 2013년~2014년 1월에 SEO (0.5℃)와 GWA (0.7℃)에서 기록되었다 (Fig. 4). MUK는 여름철 (25℃ 전· 후)에 낮고 겨울철 (5~9℃)에 높은 경향을 보였는데 이는 하천 규모에 비해 직상류에서 배출되는 하수 처리수의 양 적 영향이 지배적이었고, SIN에서 높은 수온을 보인 것은 상대적으로 넓은 유역에 위치한 지천으로부터 들어오는 유입수의 영향이 컸던 것으로 사료된다. 또한, SEO에서 평 균값이 낮았던 것은 CPD의 중저층수 발전 방류에 의한 영 향이 컸다. 2012년, 2013년 및 2015년 7월에 급격한 수온 감소 (9.1℃, 5.0℃, 2.7℃ 차이)가 관찰되었는데, 강우에 의 한 상·하류 간 수체 유동의 영향으로 설명될 수 있었고, 2012년과 2013년에는 종적 또는 수직적 차이가 작았으 나 2015년에는 PADE~H의 수층 차이 (최대 10.0℃, 5월~9 월)가 컸다 (Fig. 4). 이것은 밀도 차이에 의한 상하층 혼합 이 원활하지 않기 때문으로 볼 수 있었다 (Thornton et al., 1990).

    팔당호 전 수역에서 수온 25℃를 초과한 기간 (녹조 및 이취미 원인종 잠재기, Shin et al., 2000)은 6월~9월이었 고, 15~20℃ 수준 (정수장애 규조류 Synedra acus 출현기) 은 4월~5월이었으며, 10℃ 이하로 하향한 기간 (담수적조 Stephanodiscus 증식기, Shin et al., 2000)은 12월~1월이 었다. 그리고 30℃를 넘어선 시기는 2012년과 2015년 8 월에 SIN (GWA)~PAD 구간과 GWA만 해당하였다 (Fig. 4). 2014년 5월~9월에는 종적 (SIN, SEO, GWA~PAD) 및 수직적 (PADE~H) 차이가 혼합되어 나타났다. PAD에서 수 문 방류를 할 때에는 전 수역의 수온이 동반 급강하는 양 상이었으나, 장기간 발전 방류를 강화할 때는 표층의 수온 이 급상승하는 특성을 보이기도 하였다. 전체 조사지점에 서 4년간 자료를 통합할 때, 수온은 강수량과 유입량에 양 의 상관성 (p<0.01), 일사량, 체류시간과 유의한 음의 상관 성 (p<0.05)을 보였다.

    DO는 수온이 낮을 때 높고, 높을 때 낮은 경향이었으나 (p<0.01) 과포화를 나타낸 시기가 다수 있었다 (Fig. 4). 이 중에서 하계에 조류의 활발한 광합성에 의한 영향 (Fig. 8) 과 동계에 지속적인 바람에 의한 수표면 재폭기의 계절적 현상 (Thornton et al., 1990)으로 볼 수 있었다. DO가 상대 적으로 높은 값을 보인 곳은 SIN과 GWA이었고, 동일한 시기에 연도별 차이도 매우 컸다. 매년 8월의 경우 2012 년 (8.9~11.9)과 2014년 (7.6~10.2)에는 낮았으나, 2013년 (8.5~16.0)과 2015년 (10.0~19.8)에는 높았다 (Fig. 4). 특 히 2015년에는 SIN에서 19.8로서 조사기간 동안 가장 높 은 값을 기록하였다.

    그리고 10 mg O2 L-1를 전·후로 볼 때, 전 지점에서 이 값을 초과한 것은 2012년 12월~2013년 4월, 2013년 11 월~2014년 4월, 2014년 12월~2015년 3월이었다 (Fig. 4). GWA는 동계에 높은 값을 보였으나 SIN은 연이어 하계까 지 동일한 양상을 유지하다가 강우와 수문학적 요인에 의 해 급감한 후 다시 크게 증가하는 특성을 보였다. 이러한 양상은 2013년~2014년에 현저하였다 (Fig. 4). 또한, DO 가 낮은 값을 빈번하게 보인 곳은 MUK, GWA, PADM과 PADH이었으나 지점별로 유의한 차이는 없었다 (p=0.271). 담수에서 빈산소 (hypoxia) 경계 수준인 5 mg O2 L-1 이하 (Wetzel, 2001)를 나타낸 지점은 PADH이었고, 그 시기는 2012년 6월, 8월 및 2015년 6월~9월이었다 (Fig. 4). 2012 년에는 1차 소멸 후 재형성되었으나, 2015년에는 거의 무 산소 형태로서 장기간 유지되었다. 또한, 동일한 시기에 SIN~PADE (PADH)의 연도별 차이는 각각 10.3, 8.6, 1.7 및 19.4로서 차이가 매우 컸다. 이것은 강우가 없고 수온 이 가장 높았던 여름철 시기로서 유입·방류 및 수위 변동 이 작을 때 변동성이 컸으나, 2012년과 같이 후행하는 태 풍 강우와 수문 격동에 의해 완전 소멸될 수도 있었다. DO 는 강수량과 음의 상관성, 수위와 양의 상관성을 보였다 (p<0.01).

    pH는 전 지점에서 7.0을 상회하였고, SIN, GWA 및 PADE 에서 8.0을 중심으로 변동 폭이 컸을 뿐만 아니라 매우 불 규칙하였다 (Fig. 4). PADE는 SIN에서 높은 값을 보이거 나 유지할 때 동반되거나 후행하여 높은 양상을 보였으나, 2015년과 같이 증감을 달리하여 역행하는 형태를 나타내 기도 하였다. 특히 다른 시기에 비해 2014년 2월~7월에는 증감 변동성이 거의 없는 상태로 약 5개월 이상 평균 9.0 을 지속하였다 (Fig. 4). 이러한 결과로 볼 때 SIN~PADE의 종적 및 PADE~H의 수직적 차이는 DO의 변동성과 관련성 이 큰 것으로 볼 수 있었다 (r=0.792, p<0.01). pH는 수온 과 양의 상관성, 수위 및 저수량과 음의 상관성을 나타내 었다 (p<0.01).

    Conductivity (μS cm-1)의 평균값 (범위)은 SEO에서 110.9 (79.0~183.0), MUK에서 386.0 (222.0~579.0), SIN에서 230.3 (119.0~320.0), GWA에서 350.8 (126.0~700.0), PADE 에서 185.8 (70.0~267.0), PADM에서 167.5 (99.0~272.0), PADH에서 169.1 (75.0~284.0)로서, 상류부 (MUK, SIN, GWA) (322.4)가 하류부 (PAD) (174.1)에 비하여 1.9배 더 높았다 (p<0.001) (Table 4). GWA와 MUK 지점을 제외한 전 지점에서 300 μS cm-1 이하를 보였고, 특히 SEO는 연중 차이가 크지 않았으며, 각 지점별로 비교할 때 구배를 형 성하였다 (Fig. 4). 그리고 여름철 강우와 유량의 규모가 지 속적으로 클 때 전 지점에서 250 μS cm-1 이하를 보였고, 종적 (GWA~PADE) 차이는 컸으나 수직적 (PADE~H) 차이 는 상대적으로 크지 않았으며, PADE에서 높은 것은 수문 학적 흐름 특성에 의한 상류의 영향으로 사료되었다. 그 외 MUK와 달리 GWA에서 2014년~2015년 1월~2월에 급감 하는 것은 수중 영양염의 감소와 관련성이 있었다 (Fig. 6). Conductivity에 대한 수문학적 영향은 유의하지 않았으나 (p>0.05), 여름에 낮고 겨울에 높은 계절적 특성은 어느 정도 반영될 수 있었다.

    TSS가 20 mg dw L-1 이상으로 높은 값을 보인 시기와 지점은 2012년 9월에 SIN, 2013년 7월에 SIN과 PADE~H, 2014년 1월에 SIN, 8월에 MUK와 GWA, 2015년 3월에 MUK가 해당하였다 (Fig. 4). 이 중에서 2012년은 다른 지 점에 비해 장마와 연이은 태풍 강우로 인한 남한강 유역에 서 공급되는 홍수 영향이었고, 2013년은 남한강 (SIN)뿐만 아니라 팔당댐 (PAD)까지 고농도를 보였는데 수직적 차이 는 PADM>H>E로서 침강 특성과 함께 중·하층에 대한 교 란 영향으로 인한 결과로 사료되었다. 이것은 수문 방류의 빈도수 (2012년>2013년)와 양적 크기 (2012년<2013년) 와 관련성이 있었다 (Fig. 3). 2013년 1월에 SIN은 겨울철 갈수기 규조류 증식 (Shin et al., 2000)과 초단기 수문 방류 의 수체 유동 교란 영향, 8월에 MUK와 GWA에서 높았던 것은 본류 (북한강 또는 남·북한강) 수위와 맞물려 원활한 배수가 이루어지지 못하여 침강성이 약한 미세 무기입자 가 수중에 잔존하였던 현상과 관련성이 있었다고 판단된 다 (Shin et al., 2003a). 또한, 2012년~2013년 7월~8월에 SEO에서 높은 값을 보인 것은 상류 청평댐의 발전 방류 수에 포함된 탁수 영향과 팔당호 유역의 고강도 및 빈번한 강우에 의한 전 수역의 일시적인 탁수환경 영향이 주된 원 인으로 사료되었다 (Shin et al., 2003a). TSS는 강수량, 유 입량, 방류량의 증가에 따라 증가하였고 (p<0.01), 수위 및 체류시간과는 반대되는 경향을 보였다 (p<0.05).

    3.유기물, 질소 및 인의 시공간적 변동

    BOD5는 MUK, SIN 및 GWA에서 높았고 (p<0.001), 다 른 지점들은 <2.0 mg O2 L-1이었다 (Table 4). BOD5의 변 동 폭은 GWA에서 가장 컸고, 단발성 강우 후에 급증하였 으나 연속되는 강우 후에는 급감하는 양상이 현저하였다 (Fig. 5). 그 외 증가 요인으로는 Chl-a 증가와 수위가 하강 하거나, 일정 수위로 상승한 후 장기간 유지될 때 및 저수 위에서 고수위로 이행할 때이었다 (r= - 0.293, p<0.05) (Fig. 3). 반면에, 감소 요인으로는 수문 방류가 장기화되거 나 저수위에서 발전 방류가 강화될 때이었다. BOD5와 마 찬가지로 CODMn도 GWA, MUK 및 SIN 지점에서 높았 고 (p<0.001), 다른 지점들은 차이가 크지 않았다 (Fig. 5). CODMn의 증감의 원인은 BOD5와 유사하였고, 발전 방류 가 클 때에 PADE~M에서 증가하는 양상이었으나 다른 지 점은 변동이 작거나 감소하는 경우가 빈번하였다. 그리고 CODMn은 BOD5와 달리 2012년부터 2015년으로 갈수록 연간 평균값이 다소 증가하는 경향을 보였다 (Fig. 5). 이러 한 결과는 다른 지점에 비해 GWA에서 더욱 뚜렷하였으 며 (p<0.001), 연간 강우 유형 차이에 의한 것으로 사료되 어진다. COD의 변동은 수위와 음의 상관성을 나타내었다 (r= - 0.283, p<0.05).

    T-N은 여름철에 낮고, 겨울철에 높은 계절적 특성이 뚜 렷하였으며, 2015년으로 갈수록 peak 농도가 증가하였다 (Fig. 6). MUK와 GWA를 제외한 전 지점에서 2,000 μg N L-1 전·후에서 증감 형태를 보였다. MUK에서 T-N은 거 의 항상 4,000 μg N L-1 이상이었고 최고 농도는 2014년 2 월에 17,120 μg L-1을 기록하였다. GWA는 조사지점 중에 서 두 번째로 농도가 높았으나 최고 농도는 6,000 μg L-1을 초과하지 않았다. GWA는 계절별 및 연도별 증감 폭이 작 았으나, 반면에 MUK는 매우 크게 나타났다 (특히 계절적). MUK의 T-N 농도는 GWA와 SIN~PADE~H보다 각각 2.5 배, 3.7배 더 높았다 (p<0.001). 연도별 평균 농도 (μg L-1) 값으로 볼 때, 2012년에 MUK, GWA 및 SIN~PADE~H 구간에서 각각 5,775.0, 2,732.0, 2,420.3이었고, 2013년 에 7,874.2, 3,189.5, 2,214.5, 2014년에 8,386.5, 2,997.8, 2,036.9이었으며, 2015년에 8,666.0, 3,319.0, 1,801.4로서 연도 간에 유의한 차이는 크지 않았다 (p=0.092). T-N 농 도는 수위가 하강되었다가 상승할 때 증가하였고, 수문 방 류량이 많거나 고수위를 유지할 때 낮은 농도를 나타냈다 (Fig. 3). 그러나 전 지점에서 4년간 자료를 종합할 때, 수문 요인들과 유의한 상관성을 나타내지는 않았다. 이러한 원 인은 각 지점에서 총 질소의 절대농도 및 농도 변동에 미 치는 점오염원과 비점오염원의 영향의 차이와 계절적 변 동 패턴의 차이 등이 복합적으로 작용한 결과로 사료되었 다. 대체로 지점 간 공간적 차이는 2012년~2013년 8월에 강우와 수문 방류 빈도가 많았을 때 가장 작았고, 2015년 2월에 강우·수문학적 요인의 변화가 거의 없었을 때 가 장 컸다.

    NH4 농도는 MUK를 제외한 전 지점에서 1,000 μg L-1 이하에서 증감 변동성을 나타내었고 (Fig. 6), MUK에서 가 장 높아 (p<0.001) 하수 처리수의 영향이 뚜렷이 반영되 었다. NH4가 높은 농도를 유지하였던 시기는 고수위 또는 저수위에서 강우나 방류량이 적었을 때에 각각 해당하였 으나 (Fig. 3), 수문 요인들과 유의한 상관성은 보이지 않았 다. NH4와 마찬가지로 NO3 농도도 MUK에서 가장 높았고, SEO와 PAD 지점에서 낮았다 (p<0.001). MUK에서 NH4 및 NO3 등 무기 질소와 총 질소의 거동은 연도에 따라 다 른 경향을 보여주었다. 전반적으로 질소 농도는 2014년~ 2015년으로 갈수록 증가하였고, 가장 뚜렷한 증가의 차이 를 보이는 지점은 MUK와 GWA였다 (Fig. 6). 이것은 강수 량과 유입량의 감소로 인한 수중 영양염의 농도 수준에 하 수처리장 방류수의 기여도가 상대적으로 높아진 데에 기 인하는 것으로 사료되었다. NO3 농도의 시공간적 변화에서 NH4 농도가 낮을 때 높아지는 경향을 보였고, SIN, GWA, PAD에서 낮은 농도로 감소할 때 MUK는 일정 농도 수 준을 유지하는 특성도 가졌다. 강수량과 음의 상관성 (r= - 0.396, p<0.05), 수위 및 체류시간과 양의 상관성을 보 여주었다 (p<0.05).

    T-P 농도가 50 μg P L-1를 초과한 것은 총 관찰수 (n=285) 에서 21.4% (61회)이었는데 이 중에서 MUK는 59.0%를 차지하였다 (Fig. 7). 100 μg L-1 이상은 총 20회 중 70.0%로 서 점유율이 더욱 증가하였다. SIN은 총 3회 증가가 있었 는데 2012년과 2013년에 각각 1~2회 있었다. SIN, GWA 는 PADE~H보다 TP 농도가 각각 1.5배, 1.4배 더 높았으나, 시기적으로 하류의 PAD에서 다소 높거나 폭증하는 경우 도 관찰되었다 (Fig. 7). PADM~H는 2013년 7월에 SIN의 최 고값 (203.0 μg P L-1)과 함께 1회씩 고농도 단기 증가가 있 었다. 이러한 양상은 SIN 또는 GWA~PAD 구간에서 TSS 변동성과 관련성이 있었고 (r=0.822, p<0.01), 그 외 T-P 변동은 보다 복잡하였다. 또한, MUK에서 비정상적 증가 는 중·소 강우와 더불어 발전 방류를 증가시킬 때이었다 (Fig. 3). 따라서 본류에 P가 펄스되는 것은 초기 강우 세기 에 의한 영향으로 볼 수 있었고 (Chang et al., 2010), 강우가 지속되면서 다시 감소하는 양상이었다 (Choi et al., 2016). T-P의 농도가 급증하는 것은 발전 방류를 증가시키거나 수 문 방류 초기에 관찰되었고, PADE에서 높아진 것은 짧은 순간이지만 저수위에서 고수위로 이행할 때이었다 (Fig. 3). 그리고 2013년 7월에 SEO를 제외한 전 지점의 수층에서 높은 농도 (평균 130.0 μg L-1)를 보였는데 이것은 수문 방 류가 클 때 전개되는 현상이었다. 전반적으로 TP의 시공간 적 변이는 수문 요인과 밀접한 관계를 보였는데, 강수량, 유입량과 양의 상관성 (p<0.01), 수위 및 체류시간과 음의 관계를 보였다 (p<0.05).

    SRP (PO4)의 크고 작은 증감 변동은 T-P와 유사하였으나 변화의 정도는 상대적으로 단순하였다 (Fig. 7). 팔당댐 지 점에 비해 지류와 상류부에서 높은 농도로 나타나는 공간 적인 이질성은 공급과 이용성의 차이로 판단되었다. 즉, 본 류 (SIN)와 지류 (MUK, GWA)의 상류로부터 지속적인 P 공 급이 유지되나 댐 부근 (PAD) 하류에서는 급감하거나 결핍 되는 시기가 빈번하였다. PAD에서 SRP의 감소 상태 중에 증가하는 경우도 있었는데 이것은 수중의 빈산소 (hypoxia) 또는 무산소 (anoxia) 환경 (2012년 7월과 9월, 2015년 8월) 과도 관련성이 있었다고 판단된다 (Fig. 4). 그 외 SRP 농도 가 증가한 것은 유입량이 적고, 발전 방류량을 상향 조정할 때이었고, SIN, MUK, GWA~PAD 구간에서 급증한 것은 강우에 의한 수문 방류 초기와 수위가 저수위에서 고수위 로 이행할 때에 해당하였다 (Fig. 3). SRP의 시공간적 변이 는 TP의 경우와 유사하게 강수량 및 방류량과 매우 밀접 한 상관성을 보였다 (p<0.01).

    질소와 인의 경시적 변동과 증감 양상은 계절적 유사성 도 있었으나 전반적으로 서로 다른 경향을 보여주었다. 질 소의 변화 폭과 농도는 강수량이 적었던 2014년~2015년 도에 더 컸던 반면, 인의 경우는 강수량이 많았던 2012년 ~2013년에 더 뚜렷하게 나타났다 (Figs. 3, 6, 7 참고). TP 의 농도는 총 유입량 (r=0.787, p<0.01) 및 TSS (r=0.867, p<0.01)와 유의한 양의 상관성을 나타내었고, 이러한 관 계는 SRP에서도 동일하게 나타났다. 이 결과, 인 농도는 수문 방류기 (즉, 홍수기) 동안 상류로부터 유입된 입자성 물질에 영향을 받았음을 시사한다 (Kim, 1995; Chang et al., 2010). 이에 반하여, 질소 (특히, NO3)의 변동은 강수량 과 유의한 음의 상관성 (r= - 0.396, p<0.05)을 보여 증가 된 유량에 의해 희석되었음을 시사하며, 특히 강수량과 유 량이 적었던 가뭄 해 동안 MUK와 GWA에서 질소 농도 및 변동 폭의 증대는 이들 지점으로 유입되는 고농도의 질 소에 의한 기여도가 컸음을 시사하였다.

    4.Chlorophyll-a 농도 및 AGP의 시공간적 변동

    Chl-a 농도는 지점별로 비교할 때 GWA>SIN>PADE> PADM 순으로 높았고, 그 외 지점들은 <10 mg m-3이었다 (Fig. 8). GWA, SIN 및 PADE의 높은 값은 통계적으로 유의 하였다 (p<0.001). OECD (1982)의 Chl-a 농도 부영양 기 준 (25 mg m-3)을 초과한 시기는 GWA에서 2012년 6월~8 월 (52.0)과 10월 (41.6), 2013년에는 4월~7월 (43.0), 9월~ 10월 (37.8), 2014년에는 4월~7월 (42.7), 9월 (47.3) 및 2015 년에는 8월~10월 (43.6)이었다 (Fig. 8). SIN에서는 2013년 8월, 2013년 2월~4월, 7월, 9월 및 2015년 7월~9월에 평 균값이 39.1 mg m-3이었다. PADE에서는 2012년, 2014년과 2015년 8월에 각각 29.0 mg m-3, 56.1 mg m-3, 51.0 mg m-3 을 기록하였다 (Fig. 8).

    SEO에서 20 mg m-3을 근접하는 값을 보인 것 (2012년 2회, 2013년과 2015년 1회씩)은 수위가 높아져서 역류 (backflow)가 형성되었던 시기이었고, 시간이 경과함에 따 라 점진적으로 감소하였으며, PADM~H 수층에서는 수위가 낮아지면서 발전 방류가 커질 때로서 수체의 하부 배출 흐 름과 함께 조체의 침강이 강화되었던 것으로 추정되었다. 수문 방류가 클 때에 2012년 9월은 전 지점이 동시에 급락 하였으나, 2013년 7월은 다른 지점과 달리 GWA에서 독립 적으로 높은 농도를 유지하여 대비되는 양상도 관찰되었 다 (Kim, 1995; Kim et al., 2005b). Chl-a 농도의 시공간적 변이는 수위와 유의한 음의 상관성을 보였다 (r= - 0.234, p<0.01). 조류의 생물량인 Chl-a 농도는 장기적이고 넓은 공간적 범위 내에서 수온에 의한 영향을 가장 크게 받았으 며 (r=0.612, p<0.01), 영양염 (N, P)과는 수문학적 시공간 변동의 차이로 인해 유의한 상관성을 보이지 않았다.

    AGP에 의한 부영양 (>10 mg dw L-1, Sudo, 1980) 수준 을 넘어선 것은 전체의 8.4% (24회)이었고, 과영양 (>20 mg dw L-1, Miller et al., 1975) 상태를 보인 경우는 3.2% (9 회)였다 (Fig. 9). AGP는 대체로 Chl-a 농도가 높을 때 낮았 고, 반대로 낮을 때 다소 증가하는 양상을 보였다. 또한, 수 중 PO4의 시공간적 분포와 관련성이 매우 컸다 (r=0.980, p<0.001). 2012년~2013년과 달리 2014년~2015년에 PAD 수층에서 AGP 값이 매우 낮아 영양염 결핍 현상이 장기화 되는 형태를 보였고, 이러한 현상은 2015년 1월에 팔당호 전 지점에서 관찰되기도 하였다.

    Chl-a와 AGP의 상·하류 종적 분포를 나타낸 결과는 Fig. 10과 같다. Chl-a의 평균값과 최대값이 가장 높았던 지점은 각각 GWA와 SIN이었고, AGP는 MUK이었다. 그 리고 SIN (GWA)~PAD 구간에서 Chl-a의 평균값은 GWA 에서 높았으나 AGP는 SIN에서 조금 높았다. 따라서, 팔당 호에서 조류는 경안천을 포함하는 남한강과 북한강의 지 천으로부터 고농도 영양염이 유입되는 지역의 하류 구간 에서 영양염을 충분히 흡수한 후 최하류의 댐 부근으로 이 송 및 확산되며 (Yu et al., 2006; Shin et al., 2016), 댐에 의 해 만들어지는 물리적 안정성 (체류시간 증대)에 의해 더욱 발달하는 것으로 이해할 수 있었다 (Park et al., 2015a; Shin et al., 2016). 이때 댐에서 심 (중·저층)층수를 방류 또는 취수하기 때문에 이에 대한 물 흐름 영향 구역의 표층 또 는 상층수에 포함된 입자성 물질 (예, 조류)은 더 이상 하류 로 이동하지 못하고 (Kim et al., 1991; Shin et al., 2016), 농 축 또는 침강이 유리해질 수 있다 (Choi et al., 2016).

    5.팔당호의 수질 변동성에 대한 기상 · 수문학적 영향

    기후적으로 온대몬순 지역에 속하는 우리나라는 여름 에는 장마·태풍의 호우 (풍수기, 홍수), 겨울에는 강풍의 건조 (갈수기, 가뭄) 기상 영향이 지배적이다 (Park et al., 2015b; Shin et al., 2016). 하천과 저수지의 수질 변화는 강 수 패턴과 양적 규모에서부터 시작되며 그 영향은 수계 상·하류를 통해 파급된다 (Kim, 1995; Shin, 1998; Chang et al., 2010; Shin et al., 2016). 강수량이 많은 하계에는 저 수지 수체에서 수온성층이 형성되고 (Kalff, 2002), 유입량 의 증가는 유·무기 영양물질과 토양침식·유실에 의한 탁 수 공급 (Groeger and Kimmel, 1984; Thornton et al., 1990; Shin et al., 2003a) 등 물 환경 전반에 걸쳐 다양하고 복잡 한 영향을 미치게 되며 (Baxter, 1985; Kennedy et al., 1985), 하계 동안 저수지는 연중 가장 큰 육수학적 변화를 겪는다 (Kennedy et al., 1985; Shin, 2003c). 그 결과 강우에 의한 점·비점오염원의 유출과 수문적 변동에 의한 총체적 영 향은 하천~저수지에 걸쳐 유역 차원의 변화 과정을 매년 반복한다. 이것은 당해 또는 이듬해의 수질 특성을 결정할 수 있는 가장 중요한 변수로 작용하기도 한다 (Jeon, 2005).

    팔당호에서 연중 시공간적으로 전개되는 기상·수문학 적 요인과 수질 변동성을 Fig. 11에서 도해하였다. 팔당호 의 유입 (inflow)과 유출 (outflow)에 대한 수문학 (水文學)적 구조는 복잡한 것 같으면서도 비교적 단순하였다. 저수지 의 수면상에 내리는 강수 영향을 제외하고 저수지 중·상 류에는 본류나 지류로부터 유량이 유입 (+)되는 요인들만 위치하였고, 댐 부근의 하류에는 수문·여수로와 수력발전 방류 및 수로나 탑 형식을 갖춘 취수구 (intake port)의 유출 (- ) 요인들만 있었다. 이들의 구조적 운영 차이에 의해 수 위가 변동하게 된다. 평·갈수기에는 상·하류의 댐 방류 량과 취수량에 의한 것을 제외하고 수체의 흐름이 미약하 며, 이로 인해 본류와 지류 간의 시공간적 수질 특성은 유 역환경 여건에 따라 서로 차이를 보인다 (Kim, 1995; Shin et al., 2000). 반면에, 봄철에서 여름철로 이행하면서 수온 상승과 동반하여 저수지의 초기 성층화가 형성되고, 이후 장마기에 선행하여 나타나는 강우에 의해 유입량과 방류 량이 순차적으로 증가하게 된다. 이 시기에 각종 오염물질 이 다량 유입되며, 특히 인 (P)의 펄스는 유량과 밀접한 관 련성을 가지고 있었다 (Kim, 1995; Chang et al., 2010; Choi et al., 2016). 이로 인해 저수지는 짧은 시간 내에 부영양 화되며 수심이 얕고 체류시간이 짧을수록 그 영향은 넓은 공간적 범위로 확대될 수 있다. 또한, 장마 직후 높은 온도 와 일사량은 표층을 빠르게 데워 상·하층의 수온 차이를 크게 함으로써 저층의 빈산소 상태를 더욱 강화시켜 저층 으로부터 수체 내로 무기인 (PO4)의 가용성을 높이게 되고 (Shin and Cho, 2001; Lee et al., 2009), 폭염 기후로 인해 녹조현상과 이취미 원인물질이 증폭되는 과정 (Park et al., 2015a)으로 이어가게 되는 것이다.

    2012년~2015년 동안 팔당호에서 장마 전·중 및 후에 수질 요인별 변동성은 강우-유량 관계의 기상·수문 요인 에 의해 크게 영향을 받았고 (Figs. 3~9, 11), 이 중에서 기 초 수질환경 요인은 계절적 영향 (온도, 가뭄, 홍수 (태풍 포 함) 및 폭염 (불볕, 가마솥) 더위의 장기화 등)이 지배적이 었다 (Figs. 3, 4). 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 지점 (PAD)에서 기간의 차이는 있었으나 매년 관찰되었고, 다 른 해에 비해 2012년과 2015년에 상·하층 차이가 비교적 컸으며, 여름철 강우가 빈약할 때 더욱 장기화되는 특성을 보였다. 이로 인해 저층 (PADH)의 빈산소 지속과 P 펄스도 관찰되었다. 그리고 N 계열 영양염은 연중 유량 변동이 작 은 갈수기에, P 계열은 유량이 크게 증가하는 풍수기 (또는 홍수기)이거나 극심한 가뭄이 지속되었을 때에 높은 농도 를 유지하였다 (Figs. 3, 6, 7). 이러한 양상은 저수지의 저 수량 규모에 따라 차이가 있는 것으로 사료되었다 (Choi et al., 2016; Shin et al., 2016). 저수량이 매우 많고 체류시간 이 비교적 긴 저수지 (예, 소양호, 충주호, 대청호 등)는 대 부분 장마 전에 홍수조절 목적으로 수위 하강뿐만 아니라 강우패턴에 의한 유입 영향이 상류부나 중류부에 국한되 거나 또는 중층 밀도류 (density current)에 의한 유입패턴으 로서 수위 상승에 의한 수층별 수질 차이를 보인다. 반면 에, 저수량이 적고 체류시간이 짧은 저수지 (예, 의암호, 팔 당호)는 극단적인 경우 돌발 홍수 (flash flood)에 의해 반일 이하 (약 3시간) 체류시간도 경험하며 이로 인해 종적 또는 수직적 수질 차이가 소멸되고 (Shin et al., 2003c; Choi et al., 2016), 퇴적층의 유실 (Shin et al., 2003a)까지도 초래하 는 특성을 나타내게 된다.

    또한, 수문학적으로 상류의 댐 방류수에 의존하면서 저 수량이 적고, 단기 체류시간을 유지하는 저수지라도 수질 변동성은 차이가 날 수 있다. 그 예로서, 의암호는 댐에서 발전 방류만 이루어져 일정 기간 하향 수위 조절이 가능하 나 (Choi et al., 2016), 반면에 팔당호는 대규모 취수까지 동 반되어 이러한 기작이 쉽지 않아서 연중 수위 변동의 수문 구조가 달랐고, 오히려 저수량과 체류시간 측면에서 수질 관리는 팔당호가 의암호보다 다소 유리한 조건으로 볼 수 있었다. 그러나 체류시간이 짧은 하천형 저수지임에도 불 구하고 남·북한강 (경안천)~팔당댐 구간에서 부영양화나 조류 발생의 정도 (예, Chl-a)가 높게 유지되는 것 (Park et al., 2004a)은 수중 P·N 영양염이 상시 풍부함 (Kim et al., 2002b)을 의미하여, 기상·수문학적 요인과 관련하여 이 러한 환경을 이끄는 또 다른 주요 인자가 존재함을 시사한 다 (Fig. 11). 여기에는 무엇보다도 도시적 토지이용 형태와 그에 따른 부가 요인 (예, 오염물질의 유출)이 포함되는 것 으로 사료된다 (Kim et al., 2004).

    팔당호 유역의 최상류에는 대댐 (충주호, 청평호)이 위치 하고 있어 연중 비교적 영양염 농도가 낮은 깨끗한 물이 방류되고 있다. 그러나 하류의 저수지에서 수질 상황은 매 우 다르게 나타나 이를 해결하기 위한 다양한 정책을 펼쳤 지만 개선 효과가 크게 나타나지 않고 있다. 그중에서 점 오염원 관리는 환경기초시설 확충, 관거 정비 및 처리 효율 강화가 대부분이었고 (Song et al., 2009; Woo et al., 2010, 2011), 비점오염원 대책은 이렇다 할 뚜렷한 성과가 아직 까지 제시되지 못하는 실정에 있다. 상류의 댐 방류수는 PAD를 향해 유하하는 동안 주요 지류를 통해 유역에서 발 생하는 점 또는 비점오염물질과 만나 합류하게 되는데, 그 중 점오염원 (52개 하수처리장, 2012년 기준)에 해당하는 하수 처리수 (×103 m3 d-1, TWEC)는 남한강, 북한강 및 경 안천에서 각각 245.9, 47.6, 178.7로서 총 472.2가 매일 유 입되고 있다 (Table 5, Fig. 11).

    하수 처리수의 양이 약 10.0×103 m3 d-1 이상이면 직하 류 하천 또는 저수지 수역의 수질을 악화시킬 수 있는 수 준이라고 볼 때 (Shin et al., 2003b), 팔당호 유역은 5~25배 (평균 16배)를 초과되었다. 또한, 남한강은 팔당호에 유입 되는 하수 처리수 총량의 52.1%를 차지하여 3대 유입하천 (남·북한강과 경안천) 중 유량이 가장 많다고 하더라도 유로가 가장 길어 수질악화에 대한 취약성을 피하기는 어 려울 것으로 사료되었다. 그리고 단위 소유역에서 하수처 리장은 행정구역의 경계 말단에 분산되어 위치하고 있을 뿐만 아니라 평소 본류와 합류되기 전 각 지류의 일정 구 간에서 유기물 (예, 사상성 부착조류 (Cladophora, 일명 청 태)의 만성적 번성)을 증가시키게 되며, 우기에는 육상 비 점오염원과 합류식 하수도 월류수 (combined sewer overflows, CSOs)의 영향이 합세하여 팔당호 저수지에 더 큰 충격을 가하게 된다 (unpublished data).

    Jeon (2005)은 1980년~2003년 동안에 팔당호의 장기적 그리고 계절적 수질변화의 분석을 통하여 댐 완공 후 팔당 호 수질은 강수량 기반의 가뭄과 홍수에 의한 수질 악화와 개선 패턴이 반복되어 왔음을 보여주었으며, 수질관리적 측면에서도 기상·수문학적 요인의 고려 필요성을 제기하 였다. 또한, 다른 연구자들은 (Kim et al., 2004; Chang et al., 2009; Song et al., 2009) 오래 전부터 팔당호의 효과적인 수질관리를 위해서 유역에 산재된 하수처리장의 방류수 수질 농도 강화가 최우선 과제라고 지적하였으나 그 이상 구체적인 언급은 없었다. 실제로 팔당호 유역과 상류에서 오염총량관리를 비롯한 하수처리장 증설, 고도처리의 도입 등 다양한 정책이 추진되어 유기물과 영양염이 상당 부분 저감되었으나, 공공수역에서 녹조현상은 크게 개선되지 못 하고 있다.

    본 연구는 팔당호에서 수질 변동성은 자연적 (강수, 유입 량, 수온) 또는 인위적 (여수로와 발전의 조절방류, 취수)인 기상-수문학적 요소와 그 영향으로 나타나는 수리·수문 학적 요인 (수위, 체류시간, 수체의 유동)에 영향을 받으며, 부영양화를 결정짓는 원인으로서 유역에서 발생하는 하수 처리수의 영향이 크다는 것을 보여주었다. 따라서 팔당호 의 부영양화와 그 결과인 녹조현상 등 각종 수질오염 문제 의 관리를 위해서는 기상·수문 및 조절방류 등과 연계된 육수학적 이해를 통한 수질 변동성의 파악과 함께 이에 기 초한 대책이 필요하다고 사료된다. 특히 하수 처리수에 대 한 최대한의 P 저감 (궁극적으로는 P-free 하수 처리의 실 현) 및 유역의 오염원관리 정책에 대한 사후관리 및 평가 를 통한 피드백의 필요성을 제기하고자 한다.

    적 요

    본 연구는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 북한강과 남한강의 유입부를 포함하는 팔당호의 5개 지점에서 시공 간적 수질 변동성을 강우·수문학과 비교 고찰하였다. 조 사기간 동안 기초 수질요인들의 변동은 계절적 영향이 컸 다. 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 부근에서 형성되었 고, 연도에 따라 빈산소 장기화도 관찰되었다. 질소 (N) 계 열 영양염의 증가는 유량이 빈약할 때 나타났고, 이때 NH4 는 하수 처리수의 영향을 크게 받아 NO3와 상반되는 경향 을 나타내었다. 인 (P)의 증가는 유량이 크거나 극심한 가 뭄이 지속될 때이었고, P 영양염 결핍도 빈번하게 관찰되 었다. Chl-a의 증감은 유량 변동과 역상관 관계를 보였고, 그 값이 높을 때 AGP 값은 낮았다. 팔당호의 수질 변동성 은 유역으로부터 하수 처리수 (총량: 472×103 m3 d-1)의 오 염원을 기반으로 한 유입, 방류 및 취수의 패턴에서 직간 접적 관련성과 그 영향을 찾을 수 있었다. 또한 수질의 시 공간적 변동 과정에서 기상 (장마, 태풍, 이상강우 및 폭염 더위)·수문 (유량과 수위)학적 인자는 펄스, 희석, 역류, 흡 수, 농축 및 침전 등 형태로서 작용하였다. 하천형 저수지 인 팔당호의 수질 변동은 매우 역동적이며, 국내 최대 상 수원의 오염 수준을 경감하기 위한 실효 대책으로 기상· 수문에 기초한 육수학적 조사연구와 P-free 하수 처리 정 책 실현의 필요성을 제안한다.

    사 사

    본 연구는 환경부 한강수계관리위원회의 환경기초조사 사업 (과제명: 수계별 호소환경 및 생태조사)에 의해 지원 되었음.

    Figure

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    Map showing the sampling stations in Paldang Reservoir of the Han River system. SEO, Seojong Bridge (main river of the North- Han River); MUK, Mukhyeon Stream (tributary of the North-Han River); SIN, Sinwonri (main river of the South-Han River); GWA, Gwangdong Bridge (mouth of the Gyeongan Stream); PAD, Paldang Reservoir dam.

    KSL-49-354_F2.gif

    Schematic diagram illustrated the procedure of algal growth potential (AGP) test. Microcystis aeruginosa was collected in Paldang Reservoir and usd as the test alga.

    KSL-49-354_F3.gif

    Daily fluctuations of rainfall, inflow, outflows and water level in the watershed of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. NHWL: normal high water level, LWL: low water level.

    KSL-49-354_F4.gif

    Monthly variations of temperature, dissolved oxygen (DO), pH, conductivity and total suspended solids (TSS) at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. SEO, Seojong grand bridge (North-Han River); MUK, Mukhyeon Stream (North-Han River); SIN, Sinwonri (South-Han River); GWA, Gwangdong bridge (Gyeongan Stream); PAD, Paldang Reservoir dam; E, epilimnion; M, metalimnion and H, hypolimnion.

    KSL-49-354_F5.gif

    Monthly variations of biochemical oxygen demand (BOD5) and chemical oxygen demand (CODMn) at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. See Fig. 4 for the abbreviations.

    KSL-49-354_F6.gif

    Monthly fluctuations of total nitrogen (T-N), ammonium and nitrate concentration at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. See Fig. 4 for abbreviations.

    KSL-49-354_F7.gif

    Monthly fluctuations of total phosphorus (T-P) and soluble reactive phosphorus (SRP) concentration at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. See Fig. 4 for abbreviations.

    KSL-49-354_F8.gif

    Seasonal variations of Chlorophyll-a concentration at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. See Fig. 4 for abbreviations.

    KSL-49-354_F9.gif

    Monthly variations of algal growth potential (AGP) at five stations of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. See Fig. 4 for abbreviations.

    KSL-49-354_F10.gif

    Longitudinal distribution of mean and maximum concentration of Chlorophyll-a and algal growth potential (AGP) in Paldang Reservoir from May 2012 to December 2015. See Fig. 4 for abbreviations.

    KSL-49-354_F11.gif

    Conceptual diagram illustrating spatial and temporal relationships between water quality and hydro-meteorological factors at the study sites of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. SEO, Seojong Bridge (North-Han River); MUK, Mukhyeon Stream (North-Han River); SIN, Sinwonri (South-Han River); GWA, Gwangdong Bridge (Gyeongan Stream); PAD, Paldang Reservoir dam; CJD, Chungju Reservoir dam; CPD, Cheongpyeong Reservoir dam; WWTP, wastewater treatment plant; TWEC, treated wastewater effluent capacity; M, monsoon.

    Table

    General geographic and limnological features of Cheongpyeong Reservoir (hydropower) and Chungju Reservoir (multipurpose), Paldang Reservoir (hydropower → multipurpose, 1979) located in the North-Han River, the South-Han River and the Han River.

    Descriptive statistics of rainfall and hydrological factors associated with water quantity in the watershed of Paldang Reservoirfrom January 2012 to December 2015. The values indicate mean, standard deviation and range (minimum and maximum).

    Descriptive statistics of rainfall and hydrological factors associated with pre-moonsoon, monsoon, and post-monsoon period in the watershed of Paldang Reservoir from January 2012 to December 2015. The values indicate mean, standard deviation and range (minimum and maximum).

    Descriptive statistics of water quality variables in the study area of Paldang Reservoir from May 2012 to December 2015. The values indicate mean, standard deviation, and range (minimum and maximum). See Fig. 1 and 4 for abbreviations.

    DO, dissolved oxygen; TSS, total suspended solids; BOD5, biochemical oxygen demand; CODMn, chemical oxygen demand; T-N, total nitrogen; DTN, dissolved total nitrogen; T-P, total phosphorus; DTP, dissolved total phosphorus; SRP, soluble reactive phosphorus; Chl-a, Chlorophyll-a and AGP, algal growth potential.

    Number and capacity of wastewater treatment plants (WWTP) located in the North-Han River, the South-Han River and the Gyeongan Stream of Paldang Reservoir watershed. Parenthesis is the range (minimum and maximum) of WWWP. Data source was Annual Report of National Wastewater Statistics 2012 (MOE, 2013).

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