KR102006826B1 - DEVICE AND METHOD for assessing groundwater contamination vulnerability considering land use - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 지하수 오염 취약성 평가에 사용되는 드래스틱(Drastic) 모델 이용 기법에 평가 지역의 토지 이용에 따른 평가기준을 적용하여 지하수 오염 취약성 평가의 성능을 향상시킬 수 있는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for evaluating groundwater contamination vulnerability considering land use, and in particular, by applying an evaluation criterion according to land use in an evaluation area to a method of using a drastic model used for groundwater pollution vulnerability assessment. The present invention relates to an apparatus and method for evaluating vulnerability of groundwater contamination considering land use.
일반적으로, 지하수 오염취약성 평가를 위해 드래스틱 기법이 사용되고 있다. 이 기법은 지하수 오염취약성 평가를 위해 드래스틱 인자의 범위에 따른 등급을 부여하여 점수를 계산해서 오염취약성을 평가하는 방법으로서 평가가 간단하고, 이해하기 쉽다는 장점이 있다. In general, a plastic technique is used to assess the vulnerability of groundwater contamination. This technique has the advantage that the evaluation is simple and easy to understand as a method of evaluating the pollution vulnerability by assigning a grade according to the range of the plasticity factor for the groundwater pollution vulnerability assessment.
국내 특허 등록 제1022831호 공보에는 지하수 오염 취약성 평가 방법이 개시되어 있으며, 지하수오염 취약성 관련 자료로부터 특정 지역에 적합한 지하수오염취약성 영향인자들을 도출하는 단계, 유전자 알고리즘을 이용하여 상기 도출된 지하수오염취약성 영향인자들 각각에 대한 가중치를 산정하는 단계, 및 상기 도출된 지하수오염취약성 영향인자들의 값과 상기 산정된 가중치를 이용하여 상기 특정 지역에 대한 지하수오염취약성 지수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Registration No. 1022831 discloses a method for evaluating groundwater contamination vulnerability, and deriving groundwater pollution vulnerability factors suitable for a specific region from groundwater pollution vulnerability data, and using the genetic algorithm to derive the above groundwater pollution vulnerability. Calculating a weight for each of the factors, and calculating a groundwater pollution vulnerability index for the specific region using the derived groundwater pollution vulnerability factors and the calculated weight. .
그러나 이와 같은 종래의 지하수 오염 취약성 평가 방법은 지하수 오염에 절대적인 영향을 주는 토지 이용(Land use)에 대한 고려가 없어서 지하수 오염취약성이 과소평가되는 경향이 있다는 문제점이 있었다. However, the conventional groundwater contamination vulnerability evaluation method has a problem that groundwater contamination vulnerability tends to be underestimated because there is no consideration of land use which has an absolute influence on groundwater pollution.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 지하수 오염 취약성 평가 성능을 향상시킬 수 있는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating groundwater contamination vulnerability considering land use, which can improve groundwater pollution vulnerability evaluation performance.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치는 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보 및 데이터, 및 토지 이용 자료를 입력하도록 구성된 데이터 입력부; 상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하도록 구성된 인자별 주제도 작성부; 상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하도록 구성된 토지 이용 등급 비율 결정부; 상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하도록 구성된 드래스틱 지수도 작성부; 및 상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하도록 구성된 지하수 오염 취약성도 작성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, the groundwater contamination vulnerability evaluation apparatus considering the land use includes geospatial data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data for the drastic factors, And a data input unit configured to input land use data. According to the classification according to the range of the plasticity factor classifies the ratings of the plasticity factor of the survey point, input the coordinates and the grade of the survey point to the geographic information system software and then kriging (earth statistical technique) A factor-specific theme map generator configured to create a theme map of each of the plastic factors by using a factor; A land use grade ratio determination unit configured to classify land use of the evaluation area based on a criterion of a region range-grade ratio table and to determine a grade ratio; To calculate the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, and then prepare the plasticity index using kriging, which is a geostatistical technique. Configured plastic index diagram creation unit; And calculate the ground use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, and then apply the land use index to Kriging, a geostatistical technique, to create a groundwater contamination vulnerability map that considers land use. It characterized in that it comprises a.
상기 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치에 있어서, 상기 지리정보시스템 소프트웨어는 ArcGIS일 수 있다.In the groundwater contamination vulnerability evaluation device considering the land use, the geographic information system software may be ArcGIS.
상기 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치에 있어서, 상기 드래스틱 인자는 지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 및 대수층 수리전도도를 포함할 수 있다.In the groundwater contamination vulnerability evaluation device considering the land use, the drastic factor may include the depth of the groundwater surface, groundwater content, aquifer composition rock, soil type, topographic slope, unsaturated band medium, and aquifer hydraulic conductivity.
상기 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치에 있어서, 상기 지역 범위는 비위생 폐기물 매립장과 산업폐기물 처리장, 농경지와 폐광산 지역, 축산지역과 공장지역, 골프장과 인구밀집 도심지역, 중규모 주거지역과 하수처리장 주변 하천, 유원지와 대규모 공원과 위생 폐기물 매립장, 소규모 주거지역과 중소규모 공원, 및 산림지역로 분류될 수 있다.In the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use, the area range is unsanitary waste landfill and industrial waste treatment plant, farmland and waste mine area, animal husbandry area and factory area, golf course, population centered urban area, medium-scale residential area and sewage treatment plant Rivers, amusement parks and large-scale parks and sanitary waste landfills, small residential and small- and medium-sized parks, and forest areas.
상기 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치에 있어서, 상기 드래스틱 지수는 다음의 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있다.In the groundwater contamination vulnerability evaluation device considering the land use, the plastic index can be calculated by the following [Equation 1].
[수학식 1][Equation 1]
[여기서, 
상기 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치에 있어서, 상기 토지 이용 지수는 다음의 [수학식 2]에 의해 계산될 수 있다.In the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use, the land use index can be calculated by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
[여기서, 
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 지하수 오염 취약성 평가 방법은 데이터 입력부에 의해 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보 및 데이터, 및 토지 이용 자료가 입력되는 단계; 인자별 주제도 작성부가 상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하는 단계; 토지 이용 등급 비율 결정부가 상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하는 단계; 드래스틱 지수도 작성부가 상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하는 단계; 및 지하수 오염 취약성도 작성부가 상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the groundwater contamination vulnerability evaluation method according to another embodiment of the present invention includes a coordinate input and data for a topographical map data, a geographic information system software, a drastic factor of an evaluation area, and a data input unit. And land use data is input; The subject map creation unit for each factor classifies the grades of the drastic factors of the survey points according to the class classification according to the range of the drastic factors, and inputs the coordinates and the grades of the survey points into the geographic information system software. Creating a theme map of each of the plastic factors using in Kriging; Determining, by the land use class ratio determining unit, the land use of the evaluation area based on the criteria of the area range-grade ratio table and determining the rating ratio; The plasticity index generator calculates the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, and then applies the geographic indexing technique to the plasticity index using kriging. Creating a stick index diagram; And the groundwater pollution fragility drawing unit calculates a land use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, and then applies the land use index to kriging, which is a geostatistical method, to create a groundwater pollution vulnerability considering land use. It characterized in that it comprises a step.
본 발명의 실시형태에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 의하면, 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보 및 데이터, 및 토지 이용 자료가 입력되고; 상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하며; 상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하며; 상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하며; 상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하도록 구성됨으로써, 지하수 오염 취약성 평가 성능을 향상시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.According to the groundwater contamination vulnerability evaluation apparatus and method considering the land use according to the embodiment of the present invention, the topographical data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data for the drastic factors, and land use Data is entered; According to the classification according to the range of the plasticity factor classifies the ratings of the plasticity factor of the survey point, input the coordinates and the grade of the survey point to the geographic information system software and then kriging (earth statistical technique) Create a theme map of each of the plastic factors; Classify land use of the evaluation area based on criteria of a regional range-grade ratio table and determine a rating ratio; After calculating the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, the plasticity index is prepared by using kriging, which is a geostatistical technique, to the plasticity index. ; After calculating the land use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, and applying the land use index to Kriging, a geostatistical technique, the groundwater pollution vulnerability is considered by considering land use. There is an excellent effect of improving performance.
즉, 본 발명의 실시형태에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 의하면 드래스틱 모델에서 이용하는 7개의 인자(지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 대수층 수리전도도)에 토지이용 인자를 추가하여 지하수 오염 취약성 평가를 함으로써 드래스틱 모델의 기능을 현저히 향상시킬 수 있다.That is, according to the groundwater contamination vulnerability evaluation apparatus and method considering the land use according to the embodiment of the present invention, seven factors (underground surface depth, groundwater content, aquifer composition rock, soil type, terrain slope, Groundwater contamination vulnerability assessments can be made by adding land-use factors to unsaturated large media and aquifer hydraulic conductivity to significantly improve the functionality of the plastic model.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치의 블록구성도이다.
도 2는 도 1의 데이터 입력부에서 입력되는 지하수 오염취약성 평가지역의 지형도에 대한 예시도로서 경남 밀양시의 위성지도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 인자별 주제도 작성부에 의해 작성된 각 인자들의 주제도에 대한 예를 나타낸다.
도 4는 도 1의 드래스틱 지수도 작성부에 의해 작성된 드래스틱 지수도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 지하수 오염 취약성도 작성부에 의해 작성된 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 나타낸다.
도 6은 지하수 오염취약성 평가지역(경남 밀양시)의 질산성 질소 농도 분포도를 나타낸다.
도 7은 질산성 질소의 농도가 측정된 지점에서의 지하수 오염 취약성 지수와 질산성 질소 농도와의 상관성을 나타낸 도면으로서, (a)는 드래스틱 지수와 질산성 질소 농도의 상관성을 나타낸 도면이며, (b)는 토지 이용을 고려한 지수(토지 이용 지수)와 질산성 질소 농도의 상관성을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치를 이용한 지하수 오염 취약성 평가 방법에 대한 플로우챠트이다.1 is a block diagram of a groundwater contamination vulnerability evaluation device considering land use according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary view of a topographical map of the groundwater pollution vulnerability assessment area input from the data input unit of FIG. 1 and shows a satellite map of Miryang, Gyeongsangnam-do.
FIG. 3 shows an example of a subject map of the factors created by the factor map creation unit for each factor of FIG. 1.
FIG. 4 shows a plastic index diagram created by the plastic index diagram generator of FIG. 1.
FIG. 5 illustrates a groundwater pollution vulnerability diagram in consideration of land use created by the groundwater pollution vulnerability diagram creation unit of FIG. 1.
Figure 6 shows the distribution of nitrate nitrogen concentration in the groundwater pollution vulnerability assessment area (Miyang, Gyeongnam).
7 is a diagram showing the correlation between the groundwater contamination vulnerability index and the nitrate nitrogen concentration at the point where the concentration of nitrate nitrogen is measured, (a) is a diagram showing the correlation between the plastic index and the nitrate nitrogen concentration, (b) is a diagram showing the correlation between the land use index (land use index) and nitrate nitrogen concentration.
8A and 8B are flowcharts illustrating a groundwater pollution vulnerability assessment method using the groundwater pollution vulnerability assessment apparatus considering land use according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치의 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 데이터 입력부에서 입력되는 지하수 오염취약성 평가지역의 지형도에 대한 예시도로서 경남 밀양시의 위성지도를 나타내며, 도 3은 도 1의 인자별 주제도 작성부에 의해 작성된 각 인자들의 주제도에 대한 예를 나타내며, 도 4는 도 1의 드래스틱 지수도 작성부에 의해 작성된 드래스틱 지수도를 나타내며, 도 5는 도 1의 지하수 오염 취약성도 작성부에 의해 작성된 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 나타낸다.1 is a block diagram of a groundwater pollution vulnerability assessment device considering land use according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an illustration of the topographic map of the groundwater pollution vulnerability assessment area input from the data input unit of Figure 1 Gyeongnam FIG. 3 shows an example of a satellite map of Miryang city, and FIG. 3 shows an example of a theme map of each factor created by the theme map creation unit for each factor of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 shows an index diagram, and FIG. 5 shows a groundwater pollution vulnerability diagram in consideration of land use created by the groundwater pollution vulnerability diagram creation unit of FIG. 1.
본 발명의 실시예에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 입력부(100), 인자별 주제도 작성부(200), 토지 이용 등급 비율 결정부(300), 드래스틱 지수도 작성부(400) 및 지하수 오염 취약성도 작성부(500)를 포함한다.According to the embodiment of the present invention, the groundwater contamination vulnerability evaluation device considering the land use is, as shown in FIG. 1, the
데이터 입력부(100)는 평가 지역의 지형도 데이터(도 2 참조), 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보와 데이터, 및 토지 이용 자료를 인자별 주제도 작성부(200), 토지 이용 등급 비율 결정부(300), 드래스틱 지수도 작성부(400) 및 지하수 오염 취약성도 작성부(500)에 선택적으로 입력하는 역할을 한다.The
지리정보시스템 소프트웨어는 ArcGIS(버전 10.0 이상)의 소프트웨어로서, IT환경에서 지도를 생성하고 분석할 수 있는 기능을 가진다. Geographic information system software is software of ArcGIS (version 10.0 and above), and has the ability to create and analyze maps in IT environment.
드래스틱 인자는 지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 및 대수층 수리전도도를 포함한다. Dramatic factors include groundwater depth, groundwater recharge, aquifer composition rock, soil type, topographic slope, unsaturated band media, and aquifer hydraulic conductivity.
인자별 주제도 작성부(200)는 다음의 [표 1]의 7개의 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 그 조사 지점의 좌표 및 등급을 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 도 3과 같이 작성한다. [표 1]에서 대수층 구성 암석, 불포화대 매질은 대표 등급을 사용한다.Factor map creation unit for each 200 classifies the grade of the descent factor of the survey point according to the classification of the grade according to the range of the seven plastic factors of the following [Table 1], and coordinates and the grade of the survey point After inputting into the geographic information system software, the subject map of each of the plastic factors is prepared as shown in FIG. 3 using kriging, which is a geostatistical technique. In Table 1, the aquifer-constituting rock and unsaturated band media use representative grades.
[표 1][Table 1]
도 3에서 (a)는 지하수면의 깊이의 주제도이고, (b)는 지하수 함양량의 주제도이며, (c)는 대수층 구성 암석의 주제도이며, (d)는 토양 종류의 주제도이며, (e)는 지형 경사의 주제도이며, (f)는 불포화대 매질의 주제도이며, (g)는 대수층 수리전도도의 주제도이다.In FIG. 3, (a) is the theme map of the depth of the groundwater surface, (b) is the theme map of the groundwater recharge amount, (c) is the theme map of the aquifer rock formation, (d) is the theme map of the soil type, (e) is the theme map of the topographic slope, (f) is the theme map of the unsaturated band medium, and (g) is the theme map of the aquifer hydraulic conductivity.
토지 이용 등급 비율 결정부(300)는 평가 지역의 토지 이용을 [표 2]의 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정한다. The land use grade
[표 2]에서 지역 범위는 비위생 폐기물 매립장과 산업폐기물 처리장, 농경지와 폐광산 지역, 축산지역과 공장지역, 골프장과 인구밀집 도심지역, 중규모 주거지역과 하수처리장 주변 하천, 유원지와 대규모 공원과 위생 폐기물 매립장, 소규모 주거지역과 중소규모 공원, 및 산림지역로 분류되어 있다. 등급 비율은 수치가 높을수록 지하수를 오염시킬 가능성이 높다는 것을 의미한다.In Table 2, the regional ranges include unsanitary waste landfills and industrial waste treatment plants, agricultural and waste mine areas, livestock and plant areas, golf courses and dense urban areas, medium-sized residential areas and sewage treatment plants, rivers and amusement parks, and large parks and sanitary wastes. It is classified into landfill, small residential area, small and medium sized park, and forest area. The rating ratio means that the higher the value, the more likely it is to contaminate groundwater.
[표 2][Table 2]
드래스틱 지수도 작성부(400)는 다음의 [수학식 1]과 같이 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급(DR, RR, AR, SR, TR, IR, CR)에 다음의 [표 3]의 인자별 가중치(Dw, Rw, Aw, Sw, Tw, Iw, Cw)를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수(
[수학식 1][Equation 1]
[여기서, 
[표 3][Table 3]
지하수 오염 취약성도 작성부(500)는 다음의 [수학식 2]와 같이 드래스틱 지수도 작성부(400)에 획득된 드래스틱 지수(
[수학식 2]&Quot; (2) "
[여기서, 
이하, 위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치를 이용한 지하수 오염 취약성 평가 방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, the groundwater contamination vulnerability evaluation method using the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치를 이용한 지하수 오염 취약성 평가 방법에 대한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다.8A and 8B are flowcharts of the groundwater contamination vulnerability evaluation method using the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use according to an embodiment of the present invention, where S denotes a step.
먼저, 데이터 입력부(100)에 의해 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱 인자들에 대한 좌표 정보와 데이터, 및 토지 이용 자료가 인자별 주제도 작성부(200), 토지 이용 등급 비율 결정부(300), 드래스틱 지수도 작성부(400) 및 지하수 오염 취약성도 작성부(500)에 선택적으로 입력된다(S100).First, the topographical map data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data on the drastic factors, and the land use data by the
이어서, 인자별 주제도 작성부(200)가 [표 1]의 7개의 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고(S210), 그 조사 지점의 좌표 및 등급을 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 도 3과 같이 작성한다(S220).Subsequently, the subject-
이후, 토지 이용 등급 비율 결정부(300)가 평가 지역의 토지 이용을 상기 표 2의 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정한다(S300).Thereafter, the land use grade
이어서, 드래스틱 지수도 작성부(400)가 상기 [수학식 1]과 같이 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급(DR, RR, AR, SR, TR, IR, CR)에 인자별 가중치(Dw, Rw, Aw, Sw, Tw, Iw, Cw)를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수(
이어서, 지하수 오염 취약성도 작성부(500)가 상기 [수학식 2]와 같이 상기 스텝(S410)에서 계산된 드래스틱 지수(
한편, 본 발명의 실시예에 의한 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치를 이용한 지하수 오염 취약성 평가 방법의 효과를 검증하기 위해 지수도를 평가해보기로 한다.On the other hand, in order to verify the effect of the groundwater pollution vulnerability assessment method using the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use according to an embodiment of the present invention will be evaluated index.
지수도의 평가는 두 가지 방법이 있다.There are two ways to evaluate the index.
한 가지 방법은 드래스틱 기법만을 이용하여 작성된 지하수 오염취약성도(도 4)(종래의 기술과 동일함)와 토지이용을 고려하여 작성된 도면(도 5)(본 발명에 해당됨)을 육안으로 비교하여 평가하는 방법이다.One method is to visually compare the groundwater pollution susceptibility diagram (FIG. 4) (the same as the conventional technology) and the drawing (FIG. 5) (corresponding to the present invention) made in consideration of land use, which are made using only the plastic technique. How to evaluate.
육안에 의한 평가 방법에 의하면, 토지이용을 고려하여 작성된 지하수 오염취약성도(도 5)가 종래 기술의 지하수 오염취약성도(도 4) 보다 더 상세하게 지하수 오염취약성을 평가할 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 토지이용을 고려한 경우에는 산과 산의 능선 사이에 발달된 계곡의 토지이용 현황이 잘 반영되어 나타날 수 있었으나, 종래 기술의 경우에는 작은 계곡의 토지 이용현황은 거의 무시되는 경향이 있다. According to the visual evaluation method, it can be seen that the groundwater pollution susceptibility diagram (FIG. 5) prepared in consideration of land use can evaluate the groundwater pollution susceptibility in more detail than the conventional groundwater pollution susceptibility diagram (FIG. 4). Particularly, in consideration of land use, the land use status of the valley developed between the mountain and the ridge of the mountain could be well reflected, but in the prior art, the land use status of the small valley tends to be almost ignored.
또 다른 방법은 질산성 질소의 농도가 측정된 지점에서의 지하수 오염 취약성 지수[드래스틱 지수, 및 토지 이용을 고려한 지수(토지 이용 지수)]와 질산성 질소(NO3-N)의 상관관계를 비교하여 평가하는 통계학적인 방법이 있다.Another method compares the correlation between the groundwater contamination vulnerability index (the plastic index and the land use index (land use index)) and the nitrate nitrogen (NO3-N) at the point where the nitrate nitrogen concentration was measured. There is a statistical method of evaluating.
질산성 질소는 우리나라뿐만 아니라, 전 세계적으로 지하수에 가장 흔하게 나타나는 오염물질이어서, 지하수 오염상태를 평가하는 기준이 되고 있다. 도 6은 지하수 오염취약성 평가지역(경남 밀양시)의 질산성 질소 농도 분포도를 나타낸다.Nitrate nitrogen is the most common pollutant in groundwater not only in Korea but also in the world. Figure 6 shows the distribution of nitrate nitrogen concentration in the groundwater pollution vulnerability assessment area (Miyang, Gyeongnam).
도 7에 도시된 바와 같이, 질산성 질소의 농도가 측정된 지점에서의 지하수오염 취약성 지수와 질산성 질소 농도의 상관성을 비교할 경우, 토지이용을 고려한 방법[도 7의 (b): R2 = 0.1706; ρ=0.41)이 종래의 드래스틱 평가방법[도 7의 (a): R2=0.0561; ρ=0.24) 보다 상관계수가 크게 나타남을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, when comparing the correlation between the groundwater pollution vulnerability index and the nitrate nitrogen concentration at the point where the nitrate nitrogen concentration was measured, the method using land use was considered [FIG. 7 (b): R 2 = 0.1706; p = 0.41) is a conventional method for evaluating plasticity (FIG. 7 (a): R 2 = 0.0561; It can be seen that the correlation coefficient is larger than ρ = 0.24).
따라서 종래의 드래스틱 기법만을 사용한 지하수 오염취약성 평가 방법보다는 본 발명의 토지이용을 고려한 지하수 오염취약성 평가 방법이 현저하게 우수하다는 것이 입증되었다. Therefore, it was proved that the groundwater contamination vulnerability evaluation method considering the land use of the present invention is significantly superior to the groundwater contamination vulnerability evaluation method using only the conventional draft technique.
본 발명의 실시예에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 의하면, 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보 및 데이터, 및 토지 이용 자료가 입력되고; 상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하며; 상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하며; 상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하며; 상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하도록 구성됨으로써, 지하수 오염 취약성 평가 성능을 향상시킬 수 있다.According to the groundwater contamination vulnerability evaluation apparatus and method considering the land use according to an embodiment of the present invention, the topographical data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data for the drastic factors, and land use Data is entered; According to the classification according to the range of the plasticity factor classifies the ratings of the plasticity factor of the survey point, input the coordinates and the grade of the survey point to the geographic information system software and then kriging (earth statistical technique) Create a theme map of each of the plastic factors; Classify land use of the evaluation area based on criteria of a regional range-grade ratio table and determine a rating ratio; After calculating the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, the plasticity index is prepared by using kriging, which is a geostatistical technique, to the plasticity index. ; After calculating the land use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, and applying the land use index to Kriging, a geostatistical technique, the groundwater pollution vulnerability is considered by considering land use. It can improve performance.
즉, 본 발명의 실시예에 의한, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치 및 방법에 의하면 드래스틱 모델에서 이용하는 7개의 인자(지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 대수층 수리전도도)에 토지이용 인자를 추가하여 지하수 오염 취약성 평가를 함으로써 드래스틱 모델의 기능을 현저히 향상시킬 수 있다.That is, according to the groundwater pollution vulnerability evaluation apparatus and method considering the land use according to an embodiment of the present invention, seven factors (underground surface depth, groundwater content, aquifer composition rock, soil type, terrain slope, Groundwater contamination vulnerability assessments can be made by adding land-use factors to unsaturated large media and aquifer hydraulic conductivity to significantly improve the functionality of the plastic model.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the best mode has been shown and described in the drawings and specification, certain terminology has been used for the purpose of describing the embodiments of the invention and is not intended to be limiting or to limit the scope of the invention described in the claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 데이터 입력부
200: 인자별 주제도 작성부
300: 토지 이용 등급 비율 결정부
400: 드래스틱 지수도 작성부
500: 지하수 오염 취약성도 작성부100: Data input unit
200: theme map creation unit for each factor
300: land use class ratio determination unit
400: the plastic index drawing unit
500: groundwater pollution vulnerability map
Claims (12)
상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하도록 구성된 인자별 주제도 작성부;
상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하도록 구성된 토지 이용 등급 비율 결정부;
상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하도록 구성된 드래스틱 지수도 작성부; 및
상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하도록 구성된 지하수 오염 취약성도 작성부;를 포함하는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치로서,
상기 지하수 오염 취약성 평가 장치의 효과를 검증하기 위해, 질산성 질소의 농도가 측정된 지점에서의 드래스틱 지수 및 토지 이용 지수 각각과 질산성 질소의 상관 관계를 구하고 그 구해진 상관 관계를 서로 비교하여 평가하는 통계학적인 방법을 이용하는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
A data input unit configured to input topographical data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data for drastic factors, and land use data;
According to the classification according to the range of the plasticity factor classifies the ratings of the plasticity factor of the survey point, input the coordinates and the grade of the survey point to the geographic information system software and then kriging (earth statistical technique) A factor-specific theme map generator configured to create a theme map of each of the plastic factors by using a factor;
A land use grade ratio determination unit configured to classify land use of the evaluation area based on a criterion of a region range-grade ratio table and to determine a grade ratio;
To calculate the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, and then prepare the plasticity index using kriging, which is a geostatistical technique. Configured plastic index diagram creation unit; And
A groundwater pollution vulnerability planning unit configured to create a groundwater pollution vulnerability map considering land use by calculating the land use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, and then applying the land use index to kriging, a geostatistic technique. As, the groundwater pollution vulnerability assessment device in consideration of land use,
In order to verify the effect of the groundwater contamination vulnerability assessment device, the correlation between the Nitrate and the Nitrate and Land Use Index at the point where the concentration of Nitrate was measured was evaluated by comparing the obtained correlations with each other. Groundwater pollution vulnerability evaluation device in consideration of land use using statistical method to do.
상기 지리정보시스템 소프트웨어는 ArcGIS인, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
The method of claim 1,
The geographic information system software is ArcGIS, the groundwater pollution vulnerability evaluation device considering the land use.
상기 드래스틱 인자는
지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 및 대수층 수리전도도를 포함하는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
The method of claim 1,
The drastic factor is
Groundwater contamination vulnerability assessment device considering land use, including depth of groundwater, groundwater recharge, aquifer composition rock, soil type, topographic slope, unsaturated band media, and aquifer hydroconductivity.
상기 지역 범위는
비위생 폐기물 매립장과 산업폐기물 처리장, 농경지와 폐광산 지역, 축산지역과 공장지역, 골프장과 인구밀집 도심지역, 중규모 주거지역과 하수처리장 주변 하천, 유원지와 대규모 공원과 위생 폐기물 매립장, 소규모 주거지역과 중소규모 공원, 및 산림지역로 분류되는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
The method of claim 1,
The area range is
Unsanitary Waste Landfill and Industrial Waste Treatment Plant, Farmland and Waste Mine Area, Livestock Area and Factory Area, Golf Course and Dense CBD, Medium-Sized Residential Area and Sewage Treatment Plant, Streams, Amusement Parks and Large-Scale Parks and Sanitary Waste Landfill Sites Groundwater pollution vulnerability assessment device considering land use, classified into park and forest area.
상기 드래스틱 지수는
다음의 [수학식 1]에 의해 계산되는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
[수학식 1]
[여기서,
The method of claim 1,
The plastic index is
Groundwater pollution vulnerability assessment device considering land use calculated by Equation 1 below.
[Equation 1]
[here,
상기 토지 이용 지수는
다음의 [수학식 2]에 의해 계산되는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 장치.
[수학식 2]
[여기서,
The method of claim 5, wherein
The land use index is
Groundwater contamination vulnerability evaluation device considering land use calculated by Equation 2 below.
&Quot; (2) "
[here,
데이터 입력부에 의해 평가 지역의 지형도 데이터, 지리정보시스템 소프트웨어, 드래스틱(Drastic) 인자들에 대한 좌표 정보 및 데이터, 및 토지 이용 자료가 입력되는 단계;
인자별 주제도 작성부가 상기 드래스틱 인자들의 범위에 따른 등급 분류에 따라 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급을 분류하고, 상기 조사 지점의 좌표 및 등급을 상기 지리정보시스템 소프트웨어에 입력한 후 지구통계기법인 크리깅(Kriging)을 이용하여 상기 드래스틱 인자들 각각의 주제도를 작성하는 단계;
토지 이용 등급 비율 결정부가 상기 평가 지역의 토지 이용을 지역 범위-등급 비율 테이블의 기준에 의거하여 분류하고 등급 비율을 결정하는 단계;
드래스틱 지수도 작성부가 상기 조사 지점의 드래스틱 인자들의 등급에 인자별 가중치를 곱하고 그 곱해진 값들을 합산하여 드래스틱 지수를 계산한 후, 그 드래스틱 지수에 지구통계기법인 크리깅을 이용하여 드래스틱 지수도를 작성하는 단계; 및
지하수 오염 취약성도 작성부가 상기 드래스틱 지수에 토지 이용 등급 비율을 곱하여 토지 이용 지수를 산출한 후, 그 토지 이용 지수를 지구통계기법인 크리깅에 적용하여 토지 이용을 고려한 지하수 오염 취약성도를 작성하는 단계;를 포함하는 지하수 오염 취약성 평가 방법.
As groundwater pollution vulnerability assessment method using the groundwater pollution vulnerability assessment device considering the land use of claim 1,
Inputting, by the data input unit, topographical map data of the evaluation area, geographic information system software, coordinate information and data about drastic factors, and land use data;
The subject map creation unit for each factor classifies the grades of the drastic factors of the survey points according to the class classification according to the range of the drastic factors, and inputs the coordinates and the grades of the survey points into the geographic information system software. Creating a theme map of each of the plastic factors using in Kriging;
Determining, by the land use class ratio determination unit, the land use of the evaluation area based on criteria of a region range-grade ratio table and determining a rating ratio;
The plasticity index generator calculates the plasticity index by multiplying the grades of the plasticity factors of the survey point by the weight of each factor and summing the multiplied values, and then applies the geographic indexing technique to the plasticity index using kriging. Creating a stick index diagram; And
After the groundwater pollution fragility creation unit calculates the land use index by multiplying the ratio of land use by the ratio of land use, the ground water pollution fragility is generated by considering the land use by applying the land use index to Kriging. Groundwater contamination vulnerability assessment method, including;
상기 지리정보시스템 소프트웨어는 ArcGIS인 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 방법.
The method of claim 7, wherein
The geographic information system software is a groundwater pollution vulnerability assessment method considering the land use of ArcGIS.
상기 드래스틱 인자는
지하수면의 깊이, 지하수 함양량, 대수층 구성 암석, 토양 종류, 지형 경사, 불포화대 매질, 및 대수층 수리전도도를 포함하는 지하수 오염 취약성 평가 방법.
The method of claim 7, wherein
The drastic factor is
Groundwater contamination vulnerability assessment methods including depth of groundwater, groundwater recharge, aquifer composition rock, soil type, topographic slope, unsaturated band media, and aquifer hydroconductivity.
상기 지역 범위는
비위생 폐기물 매립장과 산업폐기물 처리장, 농경지와 폐광산 지역, 축산지역과 공장지역, 골프장과 인구밀집 도심지역, 중규모 주거지역과 하수처리장 주변 하천, 유원지와 대규모 공원과 위생 폐기물 매립장, 소규모 주거지역과 중소규모 공원, 및 산림지역로 분류되는 지하수 오염 취약성 평가 방법.
The method of claim 7, wherein
The area range is
Unsanitary Waste Landfill and Industrial Waste Treatment Plant, Farmland and Waste Mine Area, Livestock Area and Factory Area, Golf Course and Dense CBD, Medium-Sized Residential Area and Sewage Treatment Plant, Streams, Amusement Parks and Large-Scale Parks and Sanitary Waste Landfill Sites Groundwater contamination vulnerability assessment methods classified into parks and forest areas.
상기 드래스틱 지수는
다음의 [수학식 1]에 의해 계산되는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 방법.
[수학식 1]
[여기서,
The method of claim 7, wherein
The plastic index is
Groundwater pollution vulnerability assessment method considering land use calculated by Equation 1 below.
[Equation 1]
[here,
상기 토지 이용 지수는
다음의 [수학식 2]에 의해 계산되는, 토지이용을 고려한 지하수 오염 취약성 평가 방법.
[수학식 2]
[여기서,
The land use index is
A method for evaluating vulnerability of groundwater pollution considering land use, calculated by Equation 2 below.
&Quot; (2) "
[here,
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|---|---|---|---|
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