본 연구에서는 평화의댐을 화천댐과 연계운영하여 치수측면에서 뿐만 아니라 이수측면에서의 효과를 증대시키는 방안을 모색하였다. 평화의댐은 2003년 2단계 축조공사 완료후 현재 댐 마루표고가 EL.225m에서 증축될 계획이어서 담수능력이 증가될 것이다. 만일 평화의댐 저수용량이 증대되고 수문이 설치된다면 치수뿐만 아니라 이수 측면에서도 한강수계에 도움이 될 것이다. 본 연구에서는 모의운영 기법을 사용하여 평화의댐 상시만수위 변화, 화천댐 하절기 제한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량의 변화를 다양하게 고려한 저수지 운영을 실시하여, 신뢰도 95%시 화천댐 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급량을 산정하였다. 그 결과 평화의댐 상시만수위와 화천댐 제한수위 증대시 발전량은 증가하나 유입량 감소시에는 발전량에 크게 변화를 미치지 않았다. 용수공급능력은 동일한 조건하에서 유입량 감소시 약 35∼40%가량 감소하므로 일정수준을 유지하려면 평화의댐을 증고하여 상시만수위를 높여야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 평화의댐을 화천댐과 연계운영하여 치수측면에서 뿐만 아니라 이수측면에서의 효과를 증대시키는 방안을 모색하였다. 평화의댐은 2003년 2단계 축조공사 완료후 현재 댐 마루표고가 EL.225m에서 증축될 계획이어서 담수능력이 증가될 것이다. 만일 평화의댐 저수용량이 증대되고 수문이 설치된다면 치수뿐만 아니라 이수 측면에서도 한강수계에 도움이 될 것이다. 본 연구에서는 모의운영 기법을 사용하여 평화의댐 상시만수위 변화, 화천댐 하절기 제한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량의 변화를 다양하게 고려한 저수지 운영을 실시하여, 신뢰도 95%시 화천댐 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급량을 산정하였다. 그 결과 평화의댐 상시만수위와 화천댐 제한수위 증대시 발전량은 증가하나 유입량 감소시에는 발전량에 크게 변화를 미치지 않았다. 용수공급능력은 동일한 조건하에서 유입량 감소시 약 35∼40%가량 감소하므로 일정수준을 유지하려면 평화의댐을 증고하여 상시만수위를 높여야 할 것으로 판단된다.
In this study, the method of Increasing the flood control as well as conservation effects is studied by joint operation of Hwacheon and Peace Dam. After completing the second phase of the construction of the Peace Dam, the dam crest height will be increased from 225m and the storage capacity will al...
In this study, the method of Increasing the flood control as well as conservation effects is studied by joint operation of Hwacheon and Peace Dam. After completing the second phase of the construction of the Peace Dam, the dam crest height will be increased from 225m and the storage capacity will also be increased. If storage capacity is increased and gates are installed, it will assist not only flood control but also conservation of the entire Han river basin. Considering the change of conservation levels, the change of the restricted water level of the Hwacheon Dam in flood season, and the inflow change into the Peace Dam through the simulated reservoir operation, the annual average power of Hwacheon Dam with 95% reliability, annual firm power, the volume of water supply is calculated. As a result, when the conservation level of the Peace Dam and the restricted water level of the Hwacheon Dam are increased, the generation capacity will be improved. However, even though the inflow decrease, the generation capacity will not be affected. If the inflow decrease under the same conditions, the water supply capability will be reduced to the range from 35% to 40%. It is necessary to increase conservation level to keep the same water supply capability.
In this study, the method of Increasing the flood control as well as conservation effects is studied by joint operation of Hwacheon and Peace Dam. After completing the second phase of the construction of the Peace Dam, the dam crest height will be increased from 225m and the storage capacity will also be increased. If storage capacity is increased and gates are installed, it will assist not only flood control but also conservation of the entire Han river basin. Considering the change of conservation levels, the change of the restricted water level of the Hwacheon Dam in flood season, and the inflow change into the Peace Dam through the simulated reservoir operation, the annual average power of Hwacheon Dam with 95% reliability, annual firm power, the volume of water supply is calculated. As a result, when the conservation level of the Peace Dam and the restricted water level of the Hwacheon Dam are increased, the generation capacity will be improved. However, even though the inflow decrease, the generation capacity will not be affected. If the inflow decrease under the same conditions, the water supply capability will be reduced to the range from 35% to 40%. It is necessary to increase conservation level to keep the same water supply capability.
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문제 정의
상시만수위 181m는 현재 운영중인 수위이고 185m는 DMZ 남방한계선, 190m 는 군사분계선, 195m는 북방한계선까지의 침수지역 이다. 또한 200 ~240m까지는 임남댐 직하류와 금성 천 일부까지의 경계선이므로 본 연구에서는 위와 같은 다양한 대안에 대해 검토하였다.
본 연구는 현재 치수목적으로만 이용하고 있는 평화 의댐을 화천댐과 연계하여 모의운영 함으로써 치수 측면에서 뿐만 아니라 이수 측면에서의 효과를 검토하는데 있다. 모의운영시의 조건은 다음과 같이 요약할 수 있다.
본 연구에서는 이와 같은 영향을 다양하게 고려하기 위하여 평화의댐 상시만수위의 변화, 화천댐 하절기 제 한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량 의 변화를 다양하게 고려하여 평화의댐과 화천댐의 연 계운영시 화천댐의 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급 능력의 변화를 산정하였다. 이런한 목적을 위해 저수지 모의운영 모형으로 널리 사용되고 있는 미공병단의 HEC-5를 사용하였다.
추계학적 요인의 발생은 연 평균 주기성을 제거한 후에도 유역내 어느 두 하천의 유황도 완전한 상관성을 보유하고 있지 않기 때문이며, 빈번히 상시만수위까지 상승하는 저수지에서 많이 공급 하고, 빈번히 저수위까지 하강하는 저수지에서 덜 공급 하는 방법으로 연계운영의 효과를 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 화천댐 상류에 위치하는 평화의댐을 다양한 조건 하에서 화천댐과 연계, 운영하여 그 결과를 분석하였다. 화천댐을 평화의댐과 연계, 운영한다면 홍수조절능력의 향상뿐만 아니라 이수측면에서 화천댐 에서 용수공급 능력 증대, 연간발전량의 증가, 상시발전 량의 증가와 같은 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다.
가설 설정
① 저수지의 홍수조절용량에 여유가 있는 한, 예측기 간 동안 하류조절점에서의 홍수조절을 위해 방류하지 않는다.
화천댐을 평화의댐과 연계, 운영한다면 홍수조절능력의 향상뿐만 아니라 이수측면에서 화천댐 에서 용수공급 능력 증대, 연간발전량의 증가, 상시발전 량의 증가와 같은 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 이와 같은 효과는 물론 평화의댐의 2단계 공사가 완료되어 충분한 저수용량을 확보할 수 있고, 현재의 배수터널에 모두 수문을 설치하였다는 가정 하에서 얻을 수 있을 것이다.
제안 방법
둘째, 화천댐 하절기의 제한수위를 175~ 181m까 지 변화시키면서 검토한다. 화천댐은 7~9월까지 하절기 제한수위를 175m로 운영하고 있으며, 평화 의댐 영향을 고려하기 위해 화천댐의 하절기 제한 수위를 lm씩 증가시키며 비교 검토하였다.
따라서, 모의운영은 검증 및 비교목적으로 수행 한 화천댐 단독운영의 경우를 포함하여 총 190회 (9x7x3+l) 수행하였다. 모의운영 결과는 조건의 수가 많으므로 대표적으로 화천댐 제한수위 175m와 181m를 표 5에 나타내었다.
각 대안은 앞의 표 2와 동일하다. 따라서, 모의운영은 검증 및 비교목적으로 수행한 화천댐 단독운영의 경우 를 포함하여 총 190회(*9x7+1) 수행하였으며 모의결과는 그림 8, 표 5에 제시하였다. 유입량이 44%로 감소시 용수공급량은 약 400 ~ 600xl06m7y 정도 감소하였다.
셋째, 평화의댐 유입 량을 44, 70, 100%로 변화시 키면서 검토한다. 화천댐 유역은 과거 판유리댐(244 knf)유역을 제외한 나머지 유역(3, 84816)의 유량이 화 천댐으로 유입되었으나 현재 임남댐 유역(판유리댐 제 외 2, 150km2), 평 화의댐 유역 (833km2)과 화천 댐 자기 유역(865knf)으로 나누어져 유입된다.
용수공급량 및 발전량의 변화를 분석하기 위하여 HEC-5 를 사용한 저수지 모의운영을 수행하였다. HEC-5 저수지 모의운영 프로그램은 미공병단에서 개발된 HEC series 중 하나로, 단일 저수지 및 다중 저 수지의 홍수조절은 물론 이수기의 저수지 운영을 모의 할 수 있다.
북한강 유역에서 임남댐이 건설되기 시작한 이후, 최근 들어 북한강의 유량이 계속 감소하고 있다. 이에 대한 대책 중의 하나로 평화의댐 영구배수터널에 수문을 설치하여 화천댐과 연계운영하여 치수 측면에서 뿐만 아니라 이수 즉면에서 이용 가능한 수자원을 최대한 효 율적으로 활용할 필요가 있다고 판단되므로 임남댐의 영향에 의해 북한강 상류의 유량이 감소되는 경우, 평 화의댐과 화천댐의 연계운영에 의한 화천댐의 용수공급 능력의 변화를 검토하였다. 즉, 평화의댐 상류에서 과거 처럼 유량이 100% 전량 유입되는 경우와 임남댐의 영 향에 의해 유량이 70%와 44%로 감소되는 세 가지의 경우에 대해 고려하였다.
화천댐 유역은 과거 판유리댐(244 knf)유역을 제외한 나머지 유역(3, 84816)의 유량이 화 천댐으로 유입되었으나 현재 임남댐 유역(판유리댐 제 외 2, 150km2), 평 화의댐 유역 (833km2)과 화천 댐 자기 유역(865knf)으로 나누어져 유입된다. 임남댐 건설후 유역변경에 따른 유입량 감소를 검토하기위해, 과 거의 화천댐 유량이 100% 유입되는 경우, 평화의댐 으로의 일부 유량인 70%만 유입되는 경우, 임남댐 유입량 전부를 동해로 방류시켜 44%만 유입되는 3가지 경우를 비교 검토하였다.
이에 대한 대책 중의 하나로 평화의댐 영구배수터널에 수문을 설치하여 화천댐과 연계운영하여 치수 측면에서 뿐만 아니라 이수 즉면에서 이용 가능한 수자원을 최대한 효 율적으로 활용할 필요가 있다고 판단되므로 임남댐의 영향에 의해 북한강 상류의 유량이 감소되는 경우, 평 화의댐과 화천댐의 연계운영에 의한 화천댐의 용수공급 능력의 변화를 검토하였다. 즉, 평화의댐 상류에서 과거 처럼 유량이 100% 전량 유입되는 경우와 임남댐의 영 향에 의해 유량이 70%와 44%로 감소되는 세 가지의 경우에 대해 고려하였다. 평화의댐 상시만수위는 EL.
첫째, 평화의댐 상시만수위를 변화시키면서 검토 한다. 평화의댐 증고에 따른 상시만수위의 변화는 북측과의 관계에 따른 영향을 고려해야 하므로 181, 185, 190, 195, 200, 210, 220, 230, 240m 등 9가지 대안에 대해 검토하였다.
즉, 평화의댐 상류에서 과거 처럼 유량이 100% 전량 유입되는 경우와 임남댐의 영 향에 의해 유량이 70%와 44%로 감소되는 세 가지의 경우에 대해 고려하였다. 평화의댐 상시만수위는 EL.181m, 185m, 190m, 195m, 200m, 210m, 220m, 230m, 240m 등 9가지 경우로 변화하는 조건을 고려하 고, 화천댐은 하절기 제한수위 EL.175m부터 lm씩 증가시켜 상시만수위인 181m까지 운영하여 신뢰도 95% 수 준의 용수공급량을 산정하였다.
모의기간으로는 1967년부터 2000년까지 34년 (408개월) 동안의 월 자료를 사용하였다. 평화의댐 유입량 자료는 실측자료가 존재하지 않으므로 기왕의 화천댐 유입량 자료를 기본으로 하여 유역면적 비를 이용 환산, 보완하여 사용하였다.
첫째, 평화의댐 상시만수위를 변화시키면서 검토 한다. 평화의댐 증고에 따른 상시만수위의 변화는 북측과의 관계에 따른 영향을 고려해야 하므로 181, 185, 190, 195, 200, 210, 220, 230, 240m 등 9가지 대안에 대해 검토하였다. 상시만수위 181m는 현재 운영중인 수위이고 185m는 DMZ 남방한계선, 190m 는 군사분계선, 195m는 북방한계선까지의 침수지역 이다.
둘째, 화천댐 하절기의 제한수위를 175~ 181m까 지 변화시키면서 검토한다. 화천댐은 7~9월까지 하절기 제한수위를 175m로 운영하고 있으며, 평화 의댐 영향을 고려하기 위해 화천댐의 하절기 제한 수위를 lm씩 증가시키며 비교 검토하였다.
평화의댐과 화천댐의 제원은 표 1과 같다. 화천댐의 유입량자료는 1967년부터 2000년까지 화천댐 실측자료를 사용하였으며, 평화의댐 유입량 자료는 실 측치가 없으므로 화천댐의 유입량을 기준으로 유역면적 비를 이용하여 환산하여 구성하였다. 그림 3에 북한강 유역의 시스템 모식도를 나타내었다.
대상 데이터
이런한 목적을 위해 저수지 모의운영 모형으로 널리 사용되고 있는 미공병단의 HEC-5를 사용하였다. 모의기간으로는 1967년부터 2000년까지 34년 (408개월) 동안의 월 자료를 사용하였다. 평화의댐 유입량 자료는 실측자료가 존재하지 않으므로 기왕의 화천댐 유입량 자료를 기본으로 하여 유역면적 비를 이용 환산, 보완하여 사용하였다.
이론/모형
본 연구에서는 이와 같은 영향을 다양하게 고려하기 위하여 평화의댐 상시만수위의 변화, 화천댐 하절기 제 한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량 의 변화를 다양하게 고려하여 평화의댐과 화천댐의 연 계운영시 화천댐의 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급 능력의 변화를 산정하였다. 이런한 목적을 위해 저수지 모의운영 모형으로 널리 사용되고 있는 미공병단의 HEC-5를 사용하였다. 모의기간으로는 1967년부터 2000년까지 34년 (408개월) 동안의 월 자료를 사용하였다.
성능/효과
' 화천댐의 저류대안에 따른 화천댐 발전량을 검토한 결과 화천댐 제한수위와 평화의댐 상시만수위의 증가에 따라 화천댐의 발전량은 증가하나, 평화의댐 유입량 감 소시 발전량 증대에는 크게 미치지 못하였다. 유입량 감소시 동일조건에서 발전량은 유입량 감소 비율로 줄 어든 것을 알 수 있었다.
' 화천댐의 저류대안에 따른 화천댐 발전량을 검토한 결과 화천댐 제한수위와 평화의댐 상시만수위의 증가에 따라 화천댐의 발전량은 증가하나, 평화의댐 유입량 감 소시 발전량 증대에는 크게 미치지 못하였다. 유입량 감소시 동일조건에서 발전량은 유입량 감소 비율로 줄 어든 것을 알 수 있었다.
유입량이 44%로 감소시 용수공급량은 약 400 ~ 600xl06m7y 정도 감소하였다. 유입량이 44%로 감소되더라도 화천댐의 제한수위 를 181m로, 평 화의 댐 상시 만수위 를 240m로 유지 한다면 용수공급량은 l, %3xl06m'/y으로 현재 운영되고 있는 화천댐 단독운영시 용수공급량의 99.6%를 만족시킬 수 있었다.
그림 6과 7은 화 천댐 제한수위와 평화의댐 상시만수위 변화에 따른 화 천댐 연평균 발전량을 평화의댐 유입량을 변화시키면서 나타낸 것이다. 평화의댐 상시만수위가 181m에서 195m 까지 증가시킬 경우보다 그 이상 증고시 화천댐의 발전 량이 크게 증가함을 알 수 있다. 이는 평화의댐 상시만 수위가 181m ~ 195m까지는 저류량이 많이 증가하지 않 으므로 이와 같은 결과가 발생했다고 판단된다.
화천댐 제한수위와 평화의댐 상시만수위의 증가에 따라 화천댐의 연평균발전량은 증가하고, 평화의댐 유 입량의 감소에 따라 화천댐의 연평균발전량은 감소한다. 그림 4와 5는 화천댐의 제한수위와 유입량변화에 따른 화천댐 연평균 발전량을 평화의댐 상시만수위를 변화시키면서 나타낸 것으로서, 화천댐 연평균 발전량 은 화천댐 제한수위보다는 유입량에 더 민감하게 반응 함을 알 수 있다.
후속연구
또한, 평화의댐의 저수용량이 충분히 확대되고, 수문 이 설치되어 방류량의 조절이 가능하다면 하류 화천댐 의 운영방식도 변경이 가능할 것이다. 즉, 평화의댐에서 홍수조절 분담량이 증가하므로, 현재 화천댐에서 하절 기에 운영하고 있는 175m 제한수위의 상향 조정이 가 능할 수 있다.
본 연구에서는 화천댐 상류에 위치하는 평화의댐을 다양한 조건 하에서 화천댐과 연계, 운영하여 그 결과를 분석하였다. 화천댐을 평화의댐과 연계, 운영한다면 홍수조절능력의 향상뿐만 아니라 이수측면에서 화천댐 에서 용수공급 능력 증대, 연간발전량의 증가, 상시발전 량의 증가와 같은 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 이와 같은 효과는 물론 평화의댐의 2단계 공사가 완료되어 충분한 저수용량을 확보할 수 있고, 현재의 배수터널에 모두 수문을 설치하였다는 가정 하에서 얻을 수 있을 것이다.
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