• 제목/요약/키워드: 비점오염원

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비점저감시설 시나리오 적용에 따른 비점오염부하량 변화 분석 (Analysis of Non-point Pollution Loads variety depending on application of NPS Reduction Facility scenarios)

  • 최유진;이관재;김수홍;김종건;임경재
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.324-324
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    • 2019
  • 최근 급격한 기후변화 및 도시화로 인해 강우시 첨두유량이 증가하고, 도심 및 농촌지역에 비점오염원과 관련된 문제가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 비점오염원에 대한 관리는 발생원 및 특성 파악이 어려운 특성으로 인해 관리가 미흡하며, 이에 따라 비점오염원 관리의 중요성이 커지고 있다. 각 토지이용별로 발생하는 비점오염원을 적절하게 관리하기 위해서는 유역별 비점오염원 발생특성에 대한 파악이 우선적으로 이루어져야 하며 다양한 관리기법에 대한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 SWAT모형을 이용하여 비점저감시설을 적용하였을 때의 비점오염부하량의 변화에 대한 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 도시유역, 농업유역, 복합유역을 대상으로 비점저감시설을 적용하였을 때 비점오염부하량의 변화를 분석하였다. 우선 유역별 유출량 및 비점오염부하량을 모의하기 위하여 SWAT모델을 사용하였다. 모의된 유출량 및 비점오염부하량은 수질 측정 성과를 이용하여 보정을 수행하였다. 이후 비점오염 취약 소유역 선정을 위해 수질항목별 연간 비점오염부하량 크기에 따라 순위를 산정하고, 순위를 산술 평균하여 소유역별 전체 오염원에 대한 비점오염부하량 순위를 산정하였다. 비점오염 취약 소유역에 BMPs 및 LID를 적용한 결과, 도촌천의 비점오염 취약 소유역에서 SS, $NO_3-N$, TP의 평균 저감효율은 각각 11.17%, 3.47%, 18.85%로 나타났다. 공지천 도시지역에 LID 적용시 비점오염 취약 소유역에서 SS, $NO_3-N$, TP의 평균 저감효율은 각각 0.67%, 5.77%, 1.86%로 나타났다. 또한 공지천 농촌지역에 BMPs 적용시 SS, TN, TP의 평균 저감효율은 각각 14.22%, 1.67%, 4.43%로 나타났다. 또한 설성천의 비점오염 취약 소유역에서의 SS, TN, TP의 평균 저감효율은 각각 57.29%, 7.48%, 14.84%로 나타났다.

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HSPF 모형을 이용한 낙동강의 비점오염원 정량화 기법 연구 (Non-point Souce Quantative Analysis Using Watershed model in Nakdong River)

  • 김동일;김광문;한건연;박태원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.782-782
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    • 2012
  • 지금까지 우리나라에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 중점적으로 수질관리를 실행하여 부분적으로 효과를 얻을 수 있었으나, 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 않고 있다. 이는 급속한 도시화와 산업발달로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있기 때문이다. 인구증가로 인해 물 사용량 뿐만 아니라 이에 따라 배출되는 오염원의 종류 및 오염부하량 역시 함께 증가하고 있다. 장래의 수질관리 성공여부는 비점오염원의 효율적인 관리여부가 큰 변수로 작용할 것으로 본다. 따라서 공공수역의 수질관리를 위해서는 토지이용과 지역특성을 고려한 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 오염 부하량 절감을 위한 관리기술의 개발, 비점오염원 관리정책의 개발 및 수질모형을 이용한 정확한 수질예측 등이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 공간정보를 바탕으로 한 낙동강 유역에서의 비점오염원 정량화 분석을 수행하고자 한다. 우선 대상유역으로 낙본 G유역을 선정하여 이에 대한 조사를 통해 점오염원의 실측자료를 구축하고 이를 HSPF의 입력하여 모의를 수행하여 대상유역에 대한 실측치를 이용해 모형의 보정과 검증을 수행한다. 이러한 과정을 통해 도출된 결과는 대상유역의 총 오염량을 의미한다. 따라서 위의 과정에서 도출된 매개변수를 이용하고, 점오염원을 제거한 뒤 모의를 재수행하여 나온 결과가 대상유역의 비점오염원의 양이라 판단하였다. 모의 결과 대상유역인 낙본 G유역에서 약 39% 정도의 비점오염원 비율을 보였다. 그러나 수질 및 유량 관측치를 지금까지는 국립환경과학원 낙동강물환경연구소 유량측정데이타를 사용하고 있는데 이 자료는 8일 이상 간헐적으로 측정이 수행되고 있다. 따라서 검 보정 대상이 되는 실측치의 자료의 부족과 부정확한 유역이 있음이 한계점으로 작용한다. 그러므로 추후의 신경망 모형이나 기타 실측치 보간에 있어서의 신뢰도를 높이는 기법 개발이나 측정제도의 보편적인 기술의 증대도 앞으로의 모델링에 있어서 중요할 것으로 판단된다. 또한 유역수질모형의 모델링 과정에서 좀 더 신뢰도 높은 측정자료와 그 측정자료를 활용하여 PEST 보정기법을 적용한다면 더욱 정확한 예측이 이루어질 수 있을 것이며, 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 보다 더 정확성 높은 비점오염원 정량화와 수질 예측이 수행될 수 있을 것이며 더 나아가 오염총량제의 수행에 효과적으로 적용될 것으로 판단된다.

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VFSMOD를 이용한 토사저감효율 산정: 청미천 유역에서의 적용 (Estimation of Trapping Efficiency Using VFSMOD: Application to Cheongmi Basin)

  • 손민우;변지선
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.338-338
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    • 2015
  • 하천으로 유입되어 수질 오염을 야기하는 오염원은 오염 배출원이 명확하여 하나의 점으로 나타낼 수 있는 점오염원(Point Source)과 오염원이 명확치 않은 비점오염원(Non-point)으로 구분된다. 생활하수, 축산폐수와 같이 오염원이 명확한 점오염원은 하천 유입 이전에 처리장을 거쳐 정화작업이 가능한 반면, 비점오염원은 오염원이 명확치 않아 처리에 어려움이 따른다. 또, 오염물의 양과 이동 경로가 예측이 불가능하고 강우시에는 특별한 처리 없이 하천으로 바로 유입된다. 비점 오염원의 종류는 토사, 영양물질, 유기물질, 농약, 바이러스 등 다양하다. 이 중에서 토양에 흡착되어 이동하는 질소와 인은 하천으로 유입되어 부영양화를 야기하는 특성이 있어 더욱 처리가 필수적이다. 이러한 비점오염원으로 인한 수질 오염을 줄이기 위해 여러 최적관리기법(Best Management Practices, BMPs)이 제시되어 있으며 오염 물질의 하천 유입을 차단하는 것에 중점을 둔다. 가장 널리 이용되는 방법으로는 비점오염원 저감시설 중 하천변에 식물체를 설치하여 토양의 유실을 막는 식생대(Vegetative Filter Strip, VFS)가 있다. 식생 밀집 지역의 설치를 통해 표면 유출을 차단하고 토양 유실 감소와 수체로의 오염물질 확산을 막을 수 있다. 이에 VFSMOD-w를 이용하여 강우시 식생대를 통한 토양 유실 감소 효율에 대한 연구를 수행하였다. 연구 대상 지역으로 비교적 수문 및 토양 자료가 풍부한 청미천 유역을 선정하였다. 그 결과, 식생대의 길이와 식생대 내 식물체의 파종간격이 가장 지배적인 영향을 미치는 것이 확인된다. 이때, 식물체의 종류는 식물체 파종으로 인해 변화되는 토양의 수정된 Manning의 조도계수로 구분한다. 모든 강우 및 식물체 조건이 동일할 때, 식생대 내 식물의 파종 간격이 좁고 식생대의 길이가 길수록 토사 저감 효율이 증가하는 결과가 도출되었다. 식물체의 높이, 식물체의 종류 및 식물의 파종간격이 입력 자료로 요구되나 이 중 식물체의 높이는 토사 저감 효율에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또, 동일한 강우 조건에서 식생대의 길이가 0.5 m에서 1.0 m로 2배 증가하였을 때 토사 저감 효율이 두 경우 모두 95% 이상의 효율을 보이는 것이 나타났다. 이는 식생대의 길이가 증가할수록 토사 저감 효율이 증가하나 일정 길이 이상이 되면 대부분의 토사가 저감되는 것을 의미한다. 결론적으로 식생의 파종 간격이 좁을수록 토사 저감 효율이 증가하더라도 식물체의 성장을 고려한 적절한 파종 간격을 선정하여야 한다. 즉, 식생대의 설치는 적절한 파종 간격 및 식생대 길이를 식생대 설치지역의 강우 특성에 따라 결정지어야 한다고 판단된다.

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HSPF 유역모형을 이용한 주암댐 유역 비점오염물질 저감시설 효과 분석 (Analysis of reduction effect of non-point sources pollution facility in Juam dam watershed using HSPF model)

  • 이혜숙;최광순;정선아;김동섭;이승윤
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.498-498
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    • 2016
  • 광역상수원으로 활용되는 주암댐 저수지 및 동복댐 저수지가 위치하고 있는 유역을 대상으로 유역모형을 적용하여 비점오염 저감시설에 따른 수지개선효과를 분석하였다. 주암댐 유역은 보성강 수계에 위치하고 있으며 전체 유역면적은 약 $1,010km^2$으로 담양군, 보성군, 장흥군, 화순군 및 순천시에 걸쳐 위치하고 있다. 비점오염원 설치지점을 고려하기 위하여 소유역별 비점오염원 부하량 산정이 가능하고 BMPs 효과분석 모의가 가능한 HSPF 유역모델을 적용하여 2011~2012년을 대상으로 유량, BOD, TN, TP 재현성을 검증하였다. 29개 소유역별 비점오염원 부하량 평가를 통해 중점관리지역을 선정하였으며 비점오염원 저감시설 설치 시나리오 4개를 적용하여 수질개선 효과를 비교 분석하였다. BOD, TN, TP 모두 주암호 유역 상류에 위치하는 보성강댐 소유역에서 상대적으로 높은 비점오염원 부하량이 유출되는 것으로 분석되었으며 특히, TN에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 비점오염 저감시설의 누적유출고와 배수면적을 고려하여 비점오염 저감시설로 저류지를 선정하였으며 누적유출고 5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 1, 누적유출고 5mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 2, 누적유출고 24.5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 3, 누적유출고 24.5 mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 4로 구분하여 적용하였다. BOD의 경우, 2011년 조건에서 시나리오 1은 각 소유역별 평균 13.1%, 시나리오 2는 3.7%, 시나리오 3은 15.8%, 시나리오 4는 4.4%의 비점오염원 부하량 저감효과가 나타났으며 2012년 조건에서는 각 시나리오별로 평균 13.1%, 3.6%, 15.7%, 4.3%의 저감효과가 나타나는 것으로 분석되었다. TN의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 10.9%, 3.0%, 13.0%, 3.6%, 2012년 조건에서도 유사한 범위로 비점오염원 부하량 저감효과가 분석되었다. TP의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 13.7%, 3.8%, 16.5%, 4.6%, 2012년 조건에서는 13.7%, 3.8%, 16.4%, 4.6%로 분석되었다. 주암댐 유역의 중점 관리지역을 선정하여 누적유출고 24.5mm/d와 전체유역면적을 고려한 저류지를 설치할 경우 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며 평균 BOD 15.8%, TN 13.3%, TP 16.5%의 저감효과로 분석되었다.

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비점오염 모니터링을 위한 자료관리시스템 연구 (A Study on the Nonpoint-Data Quality Assessment In Nackdong River)

  • 유재정;박재범;강두기;갈병석;윤영삼
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.957-961
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    • 2009
  • 본 연구에서는 강우시 발생되는 비점오염원의 모니터링시 측정되는 강우자료와 유출자료, 수질 자료에 대한 효율적이고 신뢰성 있는 자료관리시스템을 제안하고자 한다. 비점오염 모니터링 자료관리시스템(NP-DAQ, Nonpoint-Data Quality Assessment)의 구성요소는 크게 다음과 같은 세가지로 이루어진다. 비점오염원 분석이 요구되는 유역에서의 모니터링 유무 및 실시간 측정 장치의 유무를 확인하는 전처리단계, 선행무강우시간 및 강우지속시간, 강우강도를 평가하고 수질 측정 간격과 유출 수문곡선을 평가하는 품질관리 단계, 측정된 자료의 이상치 분석과 유출모형의 입력자료를 생성하는 후 처리 단계로 나눌수 있다. 본 연구의 적용 대상 자료는 낙동강수계 환경기초조사사업으로 수집된 비점오염원 모니터링에 대한 자료를 사용하였으며 측정된 자료는 지목별 지역별 특성에 따라 분류하여 자료관리시스템에 적용하여 분석하였다. 따라서 비점오염원 모니터링 결과 얻어진 강우 및 유출, 수질 자료를 대상으로 하여 자료의 신뢰성 평가 및 불확실성을 평가하여 보다 정확한 오염물질 유출 특성을 분석하는데 기초가 되는 시스템을 구축하고자 한다.

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GIS를 이용한 유역별 비점오염원 통계자료 재분류 시스템 구축 (Development of Non-point Source Pollutant Reclassification System Using GIS)

  • 정한석;조영경;박승우
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.2008-2012
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    • 2007
  • 통계청 등의 기관에 구축되어있는 기본적인 비점오염원 자료들은 행정구역별로 나뉘어져 있지만 실제수계에 도달하는 부하량 산정을 위해서는 유역별로 구분을 다시 해야만 하는 번거로움이 있다. 따라서 본 연구에서는 반복되는 비점오염원 자료의 전처리 과정의 번거로움을 피하기 위하여 지리정보체계(Geographical Infomation System; GIS)와 VBA(Visual Basic for Application)를 이용하여 통계자료의 전처리 과정을 한 번에 처리할 수 있는 시스템을 구축하였다. 본 시스템은 선택한 유역도와 행정구역도를 중첩하여 유역 내 최소행정구역의 점유율을 반영한 통계자료를 사용자 친화적으로 재분류하는 시스템이다. 본 시스템의 적용성 확인을 위하여 새만금유역 내 주상천유역을 대상으로 연구를 실시하였으며, 새만금유역에 포함되는 전라북도 최소행정구역의 토지이용 통계자료만을 기본 데이터로 활용하였다. 본 연구에서 구축된 시스템은 오염부하량 산정에 있어 요구되는 기본적인 데이터를 얻는 것에 있어서 기존의 장시간에 걸친 단순 반복작업을 대신하는 효율적인 시스템이며, ArcGIS에 대한 이해가 부족한 사용자의 경우에도 간단한 시스템조작만으로도 필요한 데이터를 구축할 수 있어 사용자에게 편리함을 제공한다. 향후 본 시스템을 이용하여 비점오염부하량 산정시스템을 개발할 수 있고, 기상자료 등과 같은 수문모형으로의 적용도 가능할 것으로 기대된다.

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GIS를 응용한 주암 상수원수계의 오염원 DB 구축과 수질관리 생태계모형 (Pollutant Source Database and Water Quality Managemen Ecosystem Model for Juam Reservoir Watershed Using GIS)

  • 양홍모;권유리
    • 한국환경생태학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.209-219
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    • 1999
  • 주암호는 전라남도와 광주광역시에 약 1,180,000톤/일의 생활용수와 공업용수를 공급하는 상수원이다. 상수원수계의 생활하수, 축산폐수, 숙박업소, 식당 등 점오염원과 주거지, 농경지, 산림지역에서 우수와 함께 유출되는 비점오염원으로부터 발생하는 오염부하량으로 이들 상수원의 수질은 점점 악화되어 3급수로 전락할 우려가 높아지고 있다. 이들 상수원의 수질관리에 있어 중요한 인자의 파악과 인자들간 상호작용의 이해를 용이하게 해주는 수계수질관리 부분생태계모형을 제시하였으며 지리정보체계를 응용하여 수계의 점오염원과 비점오염원을 데이터베이스화하는 방법, 오염부하량 산출방법, 점원 및 비점오염원의 공간분석, 상수원 보호구역으로부터 완충구역분석, 위성자료 분석을통한 상수원 수계 토지이용분석과 비점오염원 부하량산출 응용 방법등을 연구하였다 분석결과 주암호수계의 BOD 부하량은 주거지. 생활하수, 축산폐수, 경작지, 식당이 차지하는 비율이 높으며 총질소 부하량은 경작지, 산림, 생활하수, 추간폐수가 높으며 그리고 총인 부하량은 생활하수, 축산폐수, 경작지가 높은 것으로 나타났다. 점오염원인 생활하수, 축산폐수, 식당 뿐만 아니라 비점오염원인 경작지도 수질오염에 상당한 영향을 미치고 있다.

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Digital Filter 기법을 이용한 유출성분 분리 및 비점오염부하량 산정 (Separation of Runoff Components using Digital Filter Method and Non-point Source Load Estimation)

  • 조영식;이흥수;정용락;최정규;정세웅
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.2069-2073
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    • 2007
  • 효과적인 저수지 수질관리 대책을 수립하기 위해서는 상류 유역으로부터 오염원의 유출특성에 대한 정확한 이해가 필요하다. 강우시 대부분 유입하는 비점오염원은 실측에 많은 비용과 시간이 소요되어 부하량 산정에 어려움이 있어 전체 부하량에서 차지하는 기여도를 파악하는데 어려움이 있었다. 본 연구의 목적은 Digital Filter 기법을 이용하여 댐 유입량 수문곡선으로부터 유출성분을 분리하고, 강우시 유출하는 비점오염부하량을 산정하는 방법을 개발하는데 있다. 연구대상지역은 대청호를 선택하였다. 유출성분별 오염부하량을 정량화하기 위해 댐 유입량을 각각 지표유출, 중간유출 및 기저유출 성분으로 분리하고, 강우시 지표유출과 중간유출을 합하여 비점오염원 부하량(직접유출)으로 산정하였다. 유출성분별 일별 부하량은 실측된 유량 및 수질자료로부터 유도된 유량-부하량의 상관관계식을 적용하였다. 연구결과 대청호 유입량의 유출성분비는 각각 지표유출 49.2%, 중간유출 25.5% 및 기저유출 25.4%로 산정되었다. 2001년 옥천지점에서 유출성분분리 결과, 총 유출량 중 기저유출, 지표유출, 중간유출의 비가 각각 35.1%, 39.5%, 25.5%로 산정되었고, 청성지점은 각각 39.7%, 36.1%, 24.2%로 나타났다. $2001{\sim}2005$년까지 유출 성분별 비점오염원 부하량을 산정한 결과, 대청호에 비점오염원 부하량 기여율의 범위(평균값)는 각각 BOD $65.2{\sim}88.0%$(평균 83.5%), COD $68.1{\sim}$ 89.3%(평균 86.8%), T-N $60.4{\sim}88.6%$(평균 84.2%), 그리고 T-P $77.7{\sim}96.6%$(평균 94.3%)로 산정되었다. 이러한 결과는 대청호로 유입하는 유기물과 영양염류 연간 부하량의 80% 이상이 강우-유출과 함께 유입하는 것을 의미하며, 저수지 수질관리를 위해서는 유역차원의 비점오염원 관리가 시급함을 시사한다.

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낙동강수계 권역별 비점오염원 오염도 평가 (Evaluation of Pollution Level Attributed to Nonpoint Sources in Nakdonggang Basin, Korea)

  • 이재운;권헌각;최한영
    • 환경영향평가
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    • 제23권5호
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    • pp.393-405
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    • 2014
  • 본 연구에서는 권역별 수질평가 및 비점오염원 배출부하량을 산정하여, 낙동강수계 권역별 비점 오염원 오염도를 평가하고, 우선관리유역 선정 및 향후 관리방향을 설정하였다. 낙동강수계 수질평가를 실시한 결과, 중권역별 BOD농도를 기준으로 Ia등급에 해당하는 중권역이 10개, Ib등급이 6개, II등급이 5개, III등급이 1개 중권역에 해당하는 것으로 나타났다. COD 농도의 경우, Ib등급에 해당하는 중권역이 9개, II등급이 6개, III등급이 6개, IV등급이 1개 중권역에 해당하는 것으로 나타났다. 중권역 내 수질 오염도를 검토하여 오염도 순위를 적용하는 기준으로 하였으며, 그 결과 금호강 중권역, 낙동고령 중권역, 낙동밀양 중권역 및 남강 중권역이 선정되었다. 중권역별 토지계 원단위를 활용하여 비점오염원 배출부하량을 산정한 결과, 가장 많은 비점오염부하량을 배출하는 중권역은 금호강 중권역 으로 17,706.7 kg/day로 나타났다. 낙동강수계 비점오염원에 대한 수질평가 및 부하량 산정 결과 금호강중권역에 대한 비점오염원 관리가 가장 우선시 되어야 함을 알 수 있었다.