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보장 공급량 분석에 의한 댐의 물 공급 안전도 평가기법 연구

An Evaluation Method of Water Supply Reliability for a Dam by Firm Yield Analysis

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.39 no.5 = no.166, 2006년, pp.467 - 478  

이상호 (부경대학교 건설공학부) ,  강태욱 (부경대학교 대학원 토목공학과)

초록
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확률론적 신뢰도를 이용하여 댐의 물 공급 안전도를 정의하였다. 그리고 장기 보장 공급량의 안전도 분석에 의한 댐의 물 공급 안전도 평가 절차를 제시하였고, 소양강댐과 충주댐의 물 공급 안전도를 평가하였다. 물 공급 안전도의 평가에 펼요한 41 개의 월 유출 시계열은 SAMS-2000으로 모의 발생시켰다. 보장 공급량 결정을 위한 저수지 모의운영에는 HEC-5모형이 사용되었다. 50년 계획 기간에 대하여 설계 유출자료에 의한 소양강댐 보장 공급량의 물 공급 안전도는 80.5 %로 평가되었고, 준공 후 기록 유입량에 의한 보장 공급량의 물 공급 안전도는 53.7 %였다. 그리고 설계 유입량 자료의 보장 공급량은 14.91억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량 자료의 보장 공급량은 15.85억 $m^3$/yr으로 분석되었다. 기록 유입량 자료의 보장 공급량을 목표 공급량으로 하면 연간 0.94억 $m^3$의 용수를 추가 공급할 수 있다. 동일한 절차로부터, 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량은 33.77억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량에 의한 보장 공급량은 29.60억 $m^3$/yr으로 평가되었다. 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량을 목표 공급량으로 하였을 때, 모든 모의 발생 시계열에 대하여 물 공급 부족이 발생하였다. 충주댐의 설계 당시 봄철 유입량의 과대평가가 그 원인일 수 있다. 제안된 절차를 적용하면 보다 객관적으로 댐의 물 공급 안전도를 평가할 수 있다.

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Water supply reliability for a dam is defined with a concept of probabilistic reliability. An evaluation procedure of the water supply reliability is shown with an analysis of long term firm yield reliability. The water supply reliabilities of Soyanggang Dam and Chungju Dam were evaluated. To evalua...

주제어

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문제 정의

  • 그러나 우리나라에서 사용하고 있는 물 공급 안전도의 지표는 다양하기도 하고 모호한 면도 있다. 본 연구는 다음과 같이 물 공급 안전도를 제시하고자 한다.
  • 댐의 물 공급 안전도를 평가하는 현재의 방법은 과거의 유출 자료를 사용함으로써 경험적 측면에서 의의 가 있지만, 언급한 바와 같은 모호성이 있다. 본 연구는 댐의 물 공급 안전도 개념을 보다 분명히 하고자 시도 하였으며, 확정론적인 평가절차 대신에 확률론적인 평가 절차를 제시하였다. 또한 제시한 절차를 다목적댐에 적용하여 물 공급 안전도를 평가하였다.
  • 본 연구에서는 이와 유사하게, 목표 공급량을 설계 당시의 유입량으로써 평가한 보장 공급량과 기록 유입량으로써 평가한 보장 공급량으로 지정하고, 기록 유입량 자료로부터 모의 발생시킨 41개의 시계열 자료로써 물 공급 안전도를 평가하였다.
  • 12는 41개 시계열의 보장 공급량을 내림차순으로 정리하고 각 자료의 % 초과확률을 부여한 후, 초과 확률과 보장 공급량을 각각 횡, 종의 자료 쌍으로 도시 한 것이다. 여기에 기록 유입량 자료와 설계 자료의 보 장 공급량에 대한 물 공급 안전도를 표시하였다. 설계 유입량 시계열의 보장 공급량은 1492억 m'/yr이다.
  • 우리나라에서 사용하고 있는 물 공급 안전도의 개념과 평가절차는 사용 자료기간에 따라 안전도가 달라지는 점 과 1회 물 부족의 기간이 정해지지 않은 점, 과거의 유출에 대하여 평가하는 확정론적 방법인 점의 한계가 있다. 이를 극복할 수 있는 대안을 마련하고자 확률론적 연구를 시도하였으며, 주요 결과 및 결론은 다음과 같다.
  • 위와 같은 고찰은 댐에 의한 물 공급 안전도의 성격을 규정하는데 보다 객관화된 방편을 제공할 수 있다. 지금까지 사용되어 온 재현기간이나 이수안전도의 용어는 나름대로의 의미와 특징이 있으나, 본 연구에서는 별도의 확률론적인 물 공급 안전도의 개념을 제시하고 자 한다. 이것은 Basson et 시1999)의 저서 내용의 일부를 재정리한 것이다.
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참고문헌 (16)

  1. 건설교통부 (1999). 수자원 계획의 최적화 연구(III) 

  2. 건설부 (1993). 댐시설기준 

  3. 농수산부 (1982). 농지개량사업계획 설계기준 : 댐편 

  4. 노재경 (1998). '다목적 댐의 용수공급능력 평가지표 설정 연구.' 1998년 한국수자원학회 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 245-250 

  5. 박성삼, 이동률, 김현준, 신영호 (2001). '우리나라 다목적 댐 용수공급능력 평가.' 2001년 학술발표회 논문집(I), 한국수자원학회, pp. 533-538 

  6. 박성삼, 이동률, 강경석, 윤석영 (2002). '물 공급 안전도 지표의 비교 평가.' 2002년 학술발표회 논문집 (II), 힌국수자원학회, pp. 691-696 

  7. 한국수자원공사 (2004). 다목적댐 운영 실무편람 

  8. 藤吉三郞 (1971). '利水計劃の安全度に關する二, 三の考察.' 日木士木學會 論文集, 11月號, pp. 23-29 

  9. Basson, M.S., Allen, R.B., Pegram, G.G.S., and van Rooyen, J.A. (1999). Probabilistic management of water resource and hydropower systems. Water Resources Publications 

  10. California Department of Water Resources (1998). The California water plan update, bulletin 160-98. California 

  11. Grigg, N.S. (1996). Water resources management: principle, regulation, and cases. McGraw-Hill 

  12. Kottegoda, N.T., and Rosso R. (1997). Statistics, probability, and reliability for civil and environmental engineers. McGraw-Hill, p. 555 

  13. Maidment, D. R. (1993). Handbook of hydrology. McGraw-Hill. p, 19.20 

  14. Nippon Koei. (1985). Chungju multipurpose dam project, operation and maintenance manual, Vol. 1, civil structures, Ministry of Construction 

  15. Salas, J. D., Saada, N., Chung, C. H., Lane, W. L., and Frevert, D. K. (2000). Stochastic Analysis, Modeling, and Simulation(SAMS) version 2000 user's manual, Computing Hydrology Laboratory, Water Resources, Hydrologic and Environmental Research Center, Technical Report No. 10, Colorado 

  16. US Army COE (1997). Hydrologic engineering requirements for reservoirs. EM 1110-2-1420, pp. 12-12-12-13 

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