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문제 정의
- 충주댐에 유입되는 수계내의 지류 가운데 비교적 댐 저류량에 큰 영향을 미치는 댐 상류의 영월1 지점, 영월2 지점, 영춘 지점의 유량 및 충주댐 유입량에 대하여 최근 4년간의 자료를 조사하여 상류지역의 유량 변화가 하류지역의 유량과 수질의 변화에 미치는 영향을 분석하여 유량과 수질을 정량적으로 예측함으로써 합리적이고 경제적인 이수 및 치수계획 수립에 필요한 기초 자료를 마련하고자 한다.
제안 방법
- 개발한 수질 회귀식의 정확도를 파악하기 위하여 2007년에 영월1 지점, 영월2 지점 및 영춘 지점에서 평 · 갈수기에 측정한 결과를 적용하였다.
- 개발한 유량 회귀식의 정확도를 파악하기 위하여 관측자료와 실제 측정한 유량자료를 비교하였는데, 2006년에 영월1 지점, 영월2 지점 및 영춘 지점에서 평 · 갈수기에 측정한 결과를 2회 적용하였고, 홍수기에 측정한 결과를 6회 적용하였다.
- 본 연구에서 충주댐 상하류 주요지점의 유량을 조사하여 유량과 수질에 대한 상관성을 분석하여 회귀 식을 개발하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 영월1 지점, 영월2 지점, 영춘 지점에 대하여 2006년도에 유량을 직접 측정함과 동시에 수질 분석을 실시하였다.
- 수질분석 항목으로는 비교적 유량변화에 민감한 부유물질(SS)농도와 탁도에 대해서 분석을 실시하였다.
- 영월1 지점 및 영월2 지점의 유량과 영춘 지점의 유량과의 상관관계를 분석하고, 영춘 지점의 유량과 충주댐 유입량과의 상관관계를 분석하였고, 동절기 수위관측소의 운영중단 및 홍수기 계기 오류로 인한 결측치가 일부 있으며, 이상치에 대해서는 일부 수정 · 보완하여 사용하였다.
- 평 · 갈수기에는 1일 1회 유량측정을 실시하였으나 홍수기에는 유량의 변화가 심한 것을 감안하여 1일 2회에서 3회까지 유량측정을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구 대상유역은 충주댐으로 유역면적은 6,648㎢로 총 14개 시 · 군에 걸쳐 있어 매우 광범위하고, 거대한 유역을 형성되어 있으며, 유입되는 주요 하천 및 지천들의 오염특성은 다양하고 산업활동이 활발한 관계로 많은 오염물질이 유입되고 있는 상황이다.
- 본 연구의 대상유역인 충주댐에 유입되는 지류중 비교적 댐 저류량에 큰 영향을 미치는 남한강 상류의 평창강(서강)과 남한강 본류가 합류된 영월1 지점, 남한강 본류(동강)와 평창강이 합류된 영월2 지점, 영월1 지점과 영월2 지점이 합류된 영춘 지점, 그리고 전체 지류가 유입된 충주댐지점, 이렇게 4개 지점을 선정하였다.
- 연구대상 유역인 영월1 지점, 영월2 지점, 영춘 지점, 충주댐 지점 등 4개지점에 대하여 각 수위국 지점별로 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)이 보유하고 있는 2003년부터 2006년까지의 유량 및 유입량 자료를 조사하였다.
이론/모형
- 유량측정은 유속-유적법에 의해 평 · 갈수기에는 회전식 유속계를 사용하여 유량을 측정하였고, 홍수기에는 전자파 표면유속계를 사용하여 지점별로 유량을 측정하였다.
성능/효과
- 1. 영월1 지점과 영춘 지점의 유량상관성을 분석한결과, 상관계수가 0.88로 비교적 높게 나타났고, 영월2 지점과 영춘 지점의 유량상관성을 분석한 결과 상관계수가 0.97로 매우 높은 상관성을 나타내어 영월1 지점 보다 유역면적이 큰 영월2 지점의 유량변화가 영춘 지점의 유량변화에 많은 영향을 주는 것으로 판단된다.
- 2. 충주댐 대비 영춘 지점의 면적비는 70.5%, 유량비는 평균 63% 정도이며, 영춘 지점과 충주댐의 유량 상관성을 분석한 결과 상관계수가 0.97로 매우 높은 상관성을 나타내는 것으로 나타났다.
- 3. 지점별 유량과 수질과의 상관성을 분석한 결과, 영월2 지점은 유량과 SS 및 탁도의 상관성이 보통으로 나타났으나, 영월1 지점과 영춘 지점은 유량과 SS 및 탁도의 상관성이 비교적 높게 나타나 유량 분석을 통한 SS 및 탁도의 예측이 가능할 것으로 판단된다.
- 개발식을 적용하여 수질을 예측한 결과 상관계수가 높은 영월1 지점의 정확도가 다른 지점보다 높게 나타났다. 개발된 회귀식을 통하여 지점별 유량에 따른 수질을 예측하여 관측치와 비교, 검토할 수 있을 것으로 기대되며, 더 많은 유량과 수질자료를 확보하여 회귀식을 추후 보완하여 개발하면 좀 더 높은 정확도를 보일 것으로 판단된다.
- 개발식을 적용하여 유량을 예측한 결과 평 · 갈수기 보다는 홍수기에 정확도가 높은 것으로 나타났다.
- 개발한 유량 회귀식의 정확도를 파악하기 위하여 관측자료와 실제 측정한 유량자료를 비교하였는데, 2006년에 영월1 지점, 영월2 지점 및 영춘 지점에서 평 · 갈수기에 측정한 결과를 2회 적용하였고, 홍수기에 측정한 결과를 6회 적용하였다. 개발한 회귀식을 이용하여 비교한 결과 Table 7 및 Table 8과 같이 대체로 80%이상의 정확도를 나타내었다.
- 연구대상 4개 지역에 대한 2003년부터 2006년까지 최근 4년간의 수자원종합정보에 의한 수집된 일평균 자료의 분석 결과 연평균 유량은 Table 2와 같이 2003년을 기점으로 충주댐 유입량이 감소하다가 2006년에 유입량이 증가하였다.
- 영월1 지점 수질의 회귀분석 결과 유량과 SS의 상관계수는 0.9820, 유량과 탁도의 상관계수는 0.9795로 상당히 높게 나타났고, 영월2 지점 수질의 회귀분석 결과 유량과 SS의 상관계수는 0.8602, 유량과 탁도의 상관계수는 0.8076로 보통으로 나타났으며, 영춘 지점 수질의 회귀분석 결과 유량과 SS의 상관계수는 0.9002, 유량과 탁도의 상관계수는 0.8553으로 비교적 높게 나타났다.
- 영월1 지점 유량과 영춘 지점 유량의 회귀분석 결과 Fig. 1과 같이 상관계수는 0.8820으로 비교적 높게 나타났고, 영월2 지점 유량과 영춘지점 유량의 회귀분석결과 Fig. 2와 같이 상관계수는 0.9730으로 상당히 높게 나타났으며, 영춘지점 유량과 충주댐 유입량의 회귀분석 결과 Fig. 3과 같이 상관계수가 0.9726으로 상당히 높게 나타났으며, 영춘 지점과 지점별 유량 상관관계는 Table 3와 같이 나타났다.
후속연구
- 4. 본 연구결과를 이용하여 향후 충주댐 유입량의 예측과 검토에서 비교할 수 있는 자료의 제공이 가능할 것으로 판단되며, 추후 강우-유출모형의 유출량 산정에서도 자료의 제공이 가능한 신뢰도를 가질 수 있을 것으로 판단된다.
- 개발식을 적용하여 수질을 예측한 결과 상관계수가 높은 영월1 지점의 정확도가 다른 지점보다 높게 나타났다. 개발된 회귀식을 통하여 지점별 유량에 따른 수질을 예측하여 관측치와 비교, 검토할 수 있을 것으로 기대되며, 더 많은 유량과 수질자료를 확보하여 회귀식을 추후 보완하여 개발하면 좀 더 높은 정확도를 보일 것으로 판단된다.
- 개발식을 적용하여 유량을 예측한 결과 평 · 갈수기 보다는 홍수기에 정확도가 높은 것으로 나타났다. 홍수기 유량 예측은 Table 9에서 나타난 바와 같이 정확도가 90%이상으로 높게 나타나 충주댐 유입량 예측에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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