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문제 정의
- 이 연구에서는 둑높이기 사업이 진행중인 백곡저수지를 선정하여 이수관리곡선을 작성하여 기존저수지의 관개용수 공급능력을 평가하고, 증고저수지에 대해 추가 확보된 저수량을 하천유지유량으로 얼마나 공급할 수 있는지 이수관리곡선에 의해 평가하고자 하였다. 여기서 단순화를 위해 홍수기 제한수위는 없는 것으로 하였다.
제안 방법
- 논 용수 수요량 및 저수지 유입량은 일별로 추정하며, 1966년부터 2009년까지의 기상자료와 강수량 자료를 사용한다. 기상자료는 인근 청주 기상관측소의 Fig.
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2. 연구방법
연구내용과 흐름은 Fig. 5와 같이 저수지 유입량을 모의하고, 논 용수, 하천유지용수를 추정하고, 이를 이용하여 이수관리곡선을 작성하여 용수공급 가능성을 평가하고, 저수지 모의 운영에 의해 용수공급량을 분석하여 이수관리곡선에서 평가한 내용을 확인하는 것으로 하였다.
- 4대강 살리기 추진본부는 둑 높이기로 확보한 저수량에 의해 하천유지유량을 갈수기에 1～3개월 집중 공급하는 방안을 검토하였다(MLTM, 2009). 여기서는 단순하게 관개기가 아닌 10월에서 4월 사이에 하천유지유량을 공급하는 것으로 설정하였다.
- 충북 진천의 백곡지의 만수위 EL.100.1 m, 총저수량 2,175만 m3인 기존 규모와 만수위 EL.102.1 m, 총저수량 2,667만 m3인 2m 증고된 규모로부터 2,975 ha의 수혜지역에 관개용수만을 공급하는 경우와 하천유지유량을 0.14 mm/일씩 10월～4월까지 공급하는 경우에 대해 이수관리곡선을 작성하여, 정상운영 및 방류제한 운영의 경우 모의에 의해 용수공급능력을 분석한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- 백곡저수지는 충청북도 진천군 진천읍 건송리에 위치하고, 1984년에 준공하였고, 총저수량 21,750 천m3, 유효저수량 21,504 천m3, 유역면적 84.79 km2, 수혜면적 2,975 ha이다(http://rims.ekr.or.kr). 수치고도자료(Digital Elevation Model)와 토지이용은 Fig.
- 논 용수 수요량 및 저수지 유입량은 일별로 추정하며, 1966년부터 2009년까지의 기상자료와 강수량 자료를 사용한다. 기상자료는 인근 청주 기상관측소의 Fig. 4와 같은 자료를 사용한다. 강우자료는 유역조사의 표준유역 자료를 기본으로 사용하며, 조사되지 않은 기간은 청주 자료를 사용하는 것으로 하였다.
- 1991년부터 2009년까지 백곡지의 저수량 자료를 사용하였고, 보정기간은 1991년부터 2000년까지, 검정기간은 2001년부터 2009년까지 설정하여 식 (9)를 목적함수로 하고 Simplex 법(Mathews, 1987; Nelder and Mead, 1965)에 의해 매개변수를 결정한 결과 Fig. 7과 같이 UMAX 315.6, LMAX 33.7, FC 164.8, CP 0.0173, CE 0.0079 등으로 나타났다. Fig.
- 만수위 EL.100.1m, 총저수량 2,175만 m3인 기존의 백곡저수지와 만수위 EL.102.1 m, 총저수량 2,667만 m3인 2m 증고저수지에 적용하였다. 또한 2,975 ha의 수혜지역에 관개용수만을 공급하는 경우와 관개용수 공급과 함께 하천유지유량을 대청댐의 평균갈수량 0.
이론/모형
- 저수지 유입량 모의에는 Fig. 6과 같이 회귀수를 고려한 DAWAST 모형(Noh, 2003)을 사용하며, 논용수량의 일별 수요량(Noh, 2004)을 추정하여 그의 35%를 회귀수로 반영한다(MOCT and KOWACO, 2006).
성능/효과
- 관개용수 공급의 이수관리곡선의 최대값이 기존 저수지의 만수위 저수량과 같으면 관개용수공급의 능력이 적정한 것으로 판단하며, 여유가 있으면 기타 용수의 공급이 가능한 것으로 판단할 수 있다. 따라서 기존 저수지의 용수공급능력을 이수관리곡선에 의해 평가할 수 있으며, 증고저수지에 적용하면 추가 저수량을 하천유지유량으로 얼마나 공급할 수 있는지 평가할 수 있다.
- 그림에서 가장 위의 곡선은 기준저수량 곡선이고, 5～50까지 숫자가 있는 곡선은 5～50%의 방류제한 저수량 곡선이다. 최대 확보저수량은 1,976만 m3은 기존저수지의 총저수량과 199만 m3, 증고저수지의 총저수량과 691만 m3의 차이가 있는 것으로 나타났다. 이 여유 저수량를 이용하여 추가로 용수를 공급할 수 있는 가능성을 판단할 수 있다.
- 3 %이었으나, 방류제한운영인 경우 연평균 공급량은 3,195만 m3, 용수부족량은 없었고, 저수량은 1,724만 m3, 이수안전도는 100 %이었다. 하천유지유량을 함께 공급할 때 정상운영인 경우 연평균 관개용수 공급량은 3,260만 m3, 하천유지 공급량은 252만 m3, 용수부족량은 643만 m3, 저수량은 1,574만 m3,이수안전도는 77.3 %이었으나, 방류제한운영인 경우 연평균 관개용수 공급량은 3,151만 m3, 하천유지유량 공급량은 240만 m3, 용수부족량은 없었고, 저수량은 1,677만 m3, 이수안전도는 100 %이었다.
- 2m 증고 저수지에서 관개용수만 공급할 때 정상운영인 경우 연평균 공급량은 3,385만 m3, 용수부족량은 551만 m3,저수량은 2,060만 m3, 이수안전도는 90.9 %이었으나, 방류제한운영인 경우 연평균 공급량은 3,332만 m3, 용수부족량은 없었고, 저수량은 2,124만 m3, 이수안전도는 100 %이었다. 하천유지유량을 함께 공급할 때 정상운영인 경우 연평균 관개용수 공급량은 3,343만 m3, 하천유지 공급량은 252만 m3, 용수부족량은 463만 m3, 저수량은 1,988만 m3,이수안전도는 81.
- 9 %이었으나, 방류제한운영인 경우 연평균 공급량은 3,332만 m3, 용수부족량은 없었고, 저수량은 2,124만 m3, 이수안전도는 100 %이었다. 하천유지유량을 함께 공급할 때 정상운영인 경우 연평균 관개용수 공급량은 3,343만 m3, 하천유지 공급량은 252만 m3, 용수부족량은 463만 m3, 저수량은 1,988만 m3,이수안전도는 81.6 %이었으나, 방류제한운영인 경우 연평균 관개용수 공급량은 3,293만 m3, 하천유지유량 공급량은 244만 m3, 용수부족량은 없었고, 저수량은 2,065만 m3, 이수안전도는 100%이었다.
- 이수안전도를 90 %로 기준할 때 관개용수의 공급능력은 2m 증고한 저수지가 적합하였고, 10월에서 4월까지 평균갈수량을 하천유지유량으로 공급할 때 이수안전도는 81.6 %로 기준에 약간 미흡하였다.
- 첫째, 이수관리곡선의 최대 확보저수량은 1,976만 m3로 나타났으며, 기존저수지의 총저수량과 199만 m3, 증고저수지의 총저수량과 691만 m3의 차이가 있는 것으로 나타났다. 이수관리곡선의 형상은 서로 비슷하게 나타났으며, 관개용수의 수요량의 크기가 20만～100만 m3/일인데 비해 하천유지유량은 1.
- 의 차이가 있는 것으로 나타났다. 이수관리곡선의 형상은 서로 비슷하게 나타났으며, 관개용수의 수요량의 크기가 20만～100만 m3/일인데 비해 하천유지유량은 1.2만 m3/일로 차이가 커서 하천유지유량의 수요량이 이수관리곡선에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 둘째, 정상 운영의 경우 기존저수지로부터 연평균하여 관개용수 공급량은 3,332만 m3, 하천유지 공급량은 244만 m3,용수부족량은 643만 m3, 저수량은 1,574만 m3, 이수안전도는 77.3 %이었으나, 증고저수지로부터 관개용수 공급량은 3,195만 m3, 하천유지 공급량은 240만 m3, 용수부족량은 463만 m3, 저수량은 1,988만 m3, 이수안전도는 81.6 %이었다.
- 셋째, 방류제한운영인 경우 기존 및 증고저수지로부터 하천유지유량 공급량은 252만 m3, 용수부족량은 없었으며, 저수량은 각각 1,677만 m3, 2,065만 m3이었다.
- 넷째, 이수안전도를 90 %로 기준할 때 정상운영인 경우 관개용수의 공급능력은 3,332만 m3로 2m 증고한 저수지인 경우가 적합하였고, 방류제한운영인 경우 하천유지유량을 10월에서 4월까지 기존저수지에서 3.5만 m3/일 (686만 m3/년), 2m 증고저수지에서 4.2만 m3/일 (836만 m3/년)을 공급할 수 있는 것으로 분석되었다.
- 이수관리곡선에서 최대 확보저수량이 반드시 저수용량과 일치하는 것은 아니었으며, 제시한 이수관리곡선에 의한 용수공급제한 운영으로 관개용수 외에 하천유지유량을 유연하게 공급할 수 있는 것으로 분석되었다.
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