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문제 정의
- 또한 강우량과 최대 부유사농도, 취수 불능 시점의 관계를 도출하여 유역에 득정 강우 사상이 발생할 경우 저수지의 정량적 관리가 가능하도록 하였다.
- 본 연구에서는 유역내 여러가지 유역특성인자의 공간적인 분포를 고려하기 위해 유역을 일정한 크기의 격자로 나누어 토사침식량을 계산하였다. 또한 저수지의 정량적인 관리를 위해서는 연평균개념의 토사 침식량 산정보다는 호우사상에 따른 시간별 토사침식량의 산정이 필요하다.
- 모형의 적용은 2000년대 탐진강 중.하류와 전라남도 서남부지역에 예상되는 극심한 용수 부족난을 해결하고 홍수피해 방지를 위해 건설중인 탐진댐유역을 대상으로 선정하여 호우발생시 탐진댐 저수지의 정량적인 관리방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- (2) 특정 호우사상에 대한 유역의 토사침식량 및 유줄량과 저수지 내로 유입된 부유사에 의한 취수탑 등과 같은 특정 수리구조물에서의 수리 및 수질 특성을 연계함으로써 수리구조물에 대한 관리 운영 방안을 제시한 본 연구의 분석방법은 호우시 저수지뿐 아니라 일반하천 내 취수장 등과 같은 수리구조물에서 수리구조물의 관리.운영방안으로서 이용이 가능하다고 판단된다.
- RMA-2 모형의 경계조건을 위해 탐진댐 인근에 위치한 도암, 장흥, 오류 우량관측소의 62년간(1939~ 2000) 강우자료를 이용 지점확률강우량을 산정한 후 Thiessen의 가중평균법으로 탐진댐 저수지 유입 19개소 유역에 대한 면적확률강우량을 산정하였다. 그리고 Huff방법으로 면적확률강우량을 시간분포한 후 Clark 의 유역추적법으로 유입수문곡선을 산정하여 RMA-2 모형의 상류단 경계조건으로 사용하였다(그림 5(a) 참조).
- 공간적 특성을 고려하기위해 유역을 일정한 격자망으로 구성하였다. 이러한 분포형 개념을 도입하여 USLE모형을 적용하였으며 산정된 토사가 저수지내로 전량 유입되지는 않기 때문에 강우와 함께 침식된 토사가 물과 함께 희석되어 흐르면서 감소되어 저수지내로 유입되는 토사유출량은 유사전달률 개념을 도입하여 산정하였다.
- 즉, 토사침식량 및 유출량산정 그리고 부유 사의 저수지 내 시.공간적 특성을 연계 분석하는 방법을 제안함으로써 강우시 저수지 내에서의 적절한 관리를 할 수 있도록 하였다.
- 도입하였다. 그리고 실제 유역 출구까지 도달하는 토사유출량은 각 격자망에서의 유사전달률을 고려하여 산정 하였다. 또한, 실제 호우 발생시 침신된 토사가 저수지내로 유입되어 취수탑과 같은 특정지점에서의 강우 지속시간별 수질 특성을 정량적으로 분석을 위해 2차원 수리모형 (RMA-2)과 오염물 이송.
- 따라서 본 연구에서 저수지내 정량적 수질 관리방안의 제안을 위해 유역내 토사침식량 산정은 유역의 공간적 특성을 고려하기 위해 분포형 개념을 도입하였다. 그리고 실제 유역 출구까지 도달하는 토사유출량은 각 격자망에서의 유사전달률을 고려하여 산정 하였다.
- 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수리모형인 RMA-2와 RMA-4모형을 적용하여 강우 발생 시 예상되는 저수지내 수리 및 유입 부유사 분포특성을 분석하였다.
- 따라서 탐진댐 저수지유역에 특정 호우사상을 갖는 강우 발생시 취수탑 지점에서의 부유사 농도와 취수탑을 운영할 수 없는 시점의 관계를 분석(그림 10 참조) 하고 이러한 관계를 이용하여 저수지의 정량적인 관리를 할 수 있도록 하였다.
- 부유사의 증가에 의해 발생하게 된다. 따라서, 환경기준 I 등급 SS 농도(25mg/l)를 기준으로 저수지 수질 특성을 분석하였다. 그림 9와 같이 2년 빈도의 강우로 인해 발생하게될 취수탑지점에서의 시간에 따른 부유 사의 농도분포 곡선에서 환경기준 SS 농도 25mg/l 이상이 발생하게 될 시간은 강우시작 25시간 후부터이며 기준이상의 농도 지속기간은 62시간(약 3일), 기준 이하로 돌아가는 시간은 강우시작 후 87(약 4일) 시간이다.
- USLE 모형을 적용하여 산정하였다. 또한 토사 침식량의 유사추적(sediment routing)을 위해 인근 8개의 격자망의 고도를 비교하여 물과 혼합된 토사는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다고 가정하여 흐름방향을 결정한 후 유사전달률 개념을 도입하였다.
- 그리고 실제 유역 출구까지 도달하는 토사유출량은 각 격자망에서의 유사전달률을 고려하여 산정 하였다. 또한, 실제 호우 발생시 침신된 토사가 저수지내로 유입되어 취수탑과 같은 특정지점에서의 강우 지속시간별 수질 특성을 정량적으로 분석을 위해 2차원 수리모형 (RMA-2)과 오염물 이송.확산모형(RMA-4)을 적용하였다.
- 본 연구에 적용된 유한요소망은 4, 080개 절점과 1, 212개의 요소망으로 구성하였으며 하도의 특성을 고려하여 조도계수는 0.025~0.035, 난류확산계수는 “깊은 하구”의 경우에 가까울 것으로 판단하여 하천의 재료 특성과 수심을 고려하여 2, OOON-sec/m2 을 적용하였다.
- 공간적 특성을 고려하기위해 유역을 일정한 격자망으로 구성하였다. 이러한 분포형 개념을 도입하여 USLE모형을 적용하였으며 산정된 토사가 저수지내로 전량 유입되지는 않기 때문에 강우와 함께 침식된 토사가 물과 함께 희석되어 흐르면서 감소되어 저수지내로 유입되는 토사유출량은 유사전달률 개념을 도입하여 산정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 토사침식량 및 토사유출량 산정을 위해 유역을 그림 1과 같이 탐진강, 옴천천, 유치천의 3개 중 유역과 저수지 인근 19개 소유역으로 구분하였다. 탐진댐 중유역별 유역면적 및 유로연장은 표 1, 그리고 각 소유역별 유역특성은 표 2와 같다.
이론/모형
- 그리고 Huff방법으로 면적확률강우량을 시간분포한 후 Clark 의 유역추적법으로 유입수문곡선을 산정하여 RMA-2 모형의 상류단 경계조건으로 사용하였다(그림 5
- 따라서 본 연구에서는 김웅태(1999)등이 다중 회귀분석을 통해 산정한 유역면적과 유사전달률의 관계 식 (3)을 이용하여 적용하였다.
- 부유사 농도의 거동특성의 분석을 위해 RMA-4 모형을 이용하였으며, 모형의 경계조건으로는 표 4에서 산정한 19개 소유역의 저수지 토사유입량과 RMA-2 에서 계산된 수리결과를 이용하였다. 분석결과는 그림 7, 그림 8과 같다.
- 분포형 개념을 도입하기 위해 탐진댐 유역을 그림 2 와 같이 격자망으로 구성하고 각 격자망에서의 토사 침식량을 USLE 모형을 적용하여 산정하였다. 또한 토사 침식량의 유사추적(sediment routing)을 위해 인근 8개의 격자망의 고도를 비교하여 물과 혼합된 토사는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다고 가정하여 흐름방향을 결정한 후 유사전달률 개념을 도입하였다.
- 저수지의 정량적 관리를 위해 유사전달률을 고려한 분포형 개념으로 범용토양손실공식(USLE)를 사용하여 저수지 토사유입량을 계산하고 저수지내 부유사농도의 시간에 따른 거동특성을 파악하기 위해 2차원 수리모형인 RMA-4를 이용하였으며 분석결과는 다음과 같다.
- 또한, 실제 호우 발생시 침신된 토사가 저수지내로 유입되어 취수탑과 같은 특정지점에서의 강우 지속시간별 수질 특성을 정량적으로 분석을 위해 2차원 수리모형 (RMA-2)과 오염물 이송.확산모형(RMA-4)을 적용하였다. 즉, 토사침식량 및 유출량산정 그리고 부유 사의 저수지 내 시.
성능/효과
- (1) 탐진댐 저수지의 취수탑 지점에서 2년빈도 지속기간 24시간 강우가 발생할 경우 SS 농도 25mg/l이상이 발생하게 될 시간은 강우시작 25 시간 후부터이며 기준이상의 농도 지속기간은 62시간(약 3일), 기준 이하로 돌아가는 시간은 강우 시작 후 87(약 4일)시간으로 저수지에서의 취수 가능 기간에 대한 계산이 가능하여 재현 기간 및 강우량에 따른 여러 측면에서 용수공급에 따른 일정 수질의 유지를 위한 관리자료 설정이 가능하였다. 또한 강우량과 최대 부유사농도, 취수 불능 시점의 관계를 도출하여 유역에 득정 강우 사상이 발생할 경우 저수지의 정량적 관리가 가능하도록 하였다.
- 또한 저수지의 정량적인 관리를 위해서는 연평균개념의 토사 침식량 산정보다는 호우사상에 따른 시간별 토사침식량의 산정이 필요하다. 따라서 특정한 호우사상에 대한 R 값을 산정하기 위해 빈도별 24시간 지속 확률강우량을 HUFF분포에의해 단일 호우사상에 대한 30분 최대강우 강도인EL30지 수를 산정 하는 방법을 적 용하였다. 호우 사상에 대한 구간별 총 강우에너지는 식(5)에 의해 계산된다.
- 작았다(표 4, 그림 4참조). 즉, 상대적으로 유역면적이 큰 중유역(탐-상류, 유-상류, 옴-상류에서 발생된토사침식량 대비 저수지 유입 양은 15~20%에 불과하지만 저수지 인근 소유역의 경우는 토사침식량 대비 저수지유입량이 41~90%로 저수지유입 토사량은 유역면적보다는 유사전달률의 영향이 크다는 것을 의미한다.
- 후에 나타나고 있다. 취수탑지점에서의 빈도별 최대농도의 차이는 크게 나타나지만 강우시작 48시간 이후 급격히 감소하다가 일정한 시간이후 일정하게 나타나고 있어 취수탑지점에서 부유사농도가 빈도별 강우에 따라 뚜렷한 변화양상을 보이고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
- (3) 저수지 부유사농도의 보다 정확한 분석을 하기 위해서는 호우시 일정한 시간에 따라 지속된 오염물 부하량의 실측 자료가 필요하며 또한 분포형 개념을 사용하여 토사침식인자 산정을 GIS 와 같은 프로그램을 이용한다면 보다 정량적인 분석이 될 것으로 판단된다.
- 따라서 저수지내에서 부유사 농도의 거동은 저수지 주변 유역의 토사 침식이 지배적이기 때문에 저수지 내의 부유사 농도를 감소시키기 위해서는 유역의 전반적인 관리보다는 저수지 주변의 관리가 더 중요하며 만일 토지이용 변경 등을 통해 토사침식량을 억제할 수 없을 때에는 저수지 유입부에 침사지와 같은 토사 유입억제대책을 세워야 할 것으로 판단된다.
- 작용한다. 이러한 문제점은 저수지내 수질의 변화 특성을 파악함으로써 적절한 대책을 수립할 수 있을 것으로 판단된다. 저수지내 부유사 농도(sus- pended sediment)의 시.
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