[논문]도시 하천유지유량 공급의 저수지 운영 방법

노재경; 이재남

doi:10.7744/cnujas.2011.38.1.163

도시 하천유지유량 공급의 저수지 운영 방법
Operation rule curve for supplying urban instream flow from reservoir 원문보기

농업과학연구 = CNU Journal of agricultural science, v.38 no.1, 2011년, pp.163 - 172

노재경 (충남대학교 지역환경토목학과) , 이재남 (충남대학교 대학원 농공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To provide the operation rule curve for suppling instream flow to urban stream from reservoir, the Soho reservoir with watershed area of 7.4 $km^2$ and total water storage of 2.58 $Mm^3$ was planned at the headwaters of the Daejeoncheon. Daily streamflow was simulated and using the simulated streamflow and desired instream flow, the operation rule curve by Senga method was drawn and evaluated through reservoir operation. Senga method is derived by accumulating the differences between streamflow and desired instream flow adversely. Water storages were simulated on a daily basis to supply urban instream flow from Soho reservoir, but the amount of supplying instream flow to urban stream was not nearly increased comparing with that of normal operation that does not used the rule curve. Thereafter the new simulation-based operation rule curve was derived and applied to supply instream flow from Soho reservoir. In normal operation, the amount of instream flow was shown to 15,000 $m^3$/d, but it was increased to 27,700 $m^3$/d in withdrawal limited operation using the new derived rule curve, in which the applicability of this rule curve was proved. Also comparing with the flow duration curves at station just before urban Daejeoncheon stream without and with upstream Soho reservoir, the 95th flow was decreased from 1.64 mm/d to 1.51 mm/d, and the 355th flow was increased from 0.17 mm/d to 0.30 mm/d. Monthly streamflows during October to March were increased from 10.6~24.1 mm to 24.1~34.0 mm with the increasing rate of 141~227%.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이 연구에서는 도시 하천유지유량을 공급하는 저수지가 없는 실정이기 때문에 도심하천인 대전천 상류에 신규저수지를 계획하여 하천유지유량 공급의 이수관리곡선을 작성하여 그 적용성을 평가하고, 적합하지 않는 경우 새로운 방법의 이수관리곡선을 마련하는 대안을 모색해 보고자 한다.
0 mm로 증가하여 141～227%의 증가율을 나타냈다. 이로부터 하천유지유량 공급을 위해 새롭게 작성한 이수관리곡선의 활용성을 확인하였다.

가설 설정

유등천과 대전천의 합류점(④지점, DJ)을 종점으로 하는 상류유역이 대상지역(Fig. 1)이며, 상류의 삼괴동 본류 지점에 한밭 저수지 적지(①지점, HB)가 위치하며, 지류의 소호동 지점에 소호 저수지 적지(②지점, SO)가 위치하고, 산내 지점에서 도시화 구간(③지점, DU)이 시작돼 이 지점부터 도시지역의 유량이 모두 차집되는 것으로 가정한다. 저수지의 명칭은 모두 가칭이다.

제안 방법

적극적인 방법으로 저수지의 활용을 들 수 있으며, 자체 유역 또는 인근 유역의 저수지 용수를 이용할 수 있다. 4대강 살리기에서 96개 저수지의 둑 높이기에 의해 저수량을 확보하여 2.5억 m³/년의 하천유지유량을 공급하는 방안을 제시하였다(MLTM, 2009). Wurbs(2005)는 미 텍사스주의 수자원의 이용성 및 신뢰성을 평가하기 위해 WRAP(Water Rights Analysis Package) 모형을 개발하였고, 23개 하천유역의 입력 DB를 구축하였으며, 하천유량과 저수지 저수량의 합리적 용수배분의 기반을 마련하였다.
Senga의 이수관리곡선 운영의 효과가 전혀 나타나지 않았기 때문에 저수량 모의 기반의 새로운 방법의 이수관리 곡선을 작성하여 적용하는 것으로 하였다.
Senga의 필요수량 역누가법과 본 연구의 저수량 기반 방법에 의한 이수관리곡선을 작성하여 운영한 결과로부터 특성을 Table 1과 같이 일관성, 확보성, 적용성, 효율성의 면을 비교하였다. Senga 방법은 이수관리곡선을 작성하는데 일관성이 부족하였고, 작성된 이수관리곡선의 저수량이 너무 적게 나타나 저수량 확보에 불안정하고, 홍수기에 적용할 수 없었고, 이수관리곡선을 활용하여 용수를 절약하는 효과가 전혀 나타나지 않았다.
대전천 도심하천의 평갈수기 유지유량의 확보를 위해 상류에 유역면적 7.4 km², 총저수량 258만 m³인 소호 저수지를 계획하고, 이수관리곡선을 작성하여 하천유지유량만을 공급하는 저수지 운영을 실시한 후 하류 도심 직전의 유황을 분석하여 그 효용성을 평가한 결과는 다음과 같다.
1966년부터 2010년까지 수문, 기상자료를 사용하며, 2001까지는 유역조사 자료를 기본으로 사용하고, 2002년부터는 대전기상청의 자료를 사용한다. 대청댐 유입량 자료를 이용해 유출모형의 매개변수를 결정하고, 유역내의 유량관측자료가 없기 때문에 비록 하류에 위치하지만 신뢰성이 있다고 판단된 오염총량 관리지점인 갑천A 지점에서 2004년부터 8일 간격으로 측정한 유량자료(http://water.nier.go.kr/smat)를 이용하여 모형을 검증한다.
본 연구에서 제시하는 새로운 방법의 이수관리곡선은 저수량 모의를 기반으로 한다. 저수량 모의 결과는 장기간의 저수지의 유입량과 각종 용수 공급량의 변화, 그리고 시기별 저수량 확보 등 모든 것을 반영하여 나타내는 것이므로 보다 합리적 방법이라 판단한다.
우선 이수안전도에 이르는 용수공급량을 결정한 후 30년 이상의 장기간 일별 저수량 모의 결과로부터 일별로 10～30년의 해당 재현기간의 저수량을 산정하여 이를 연결한 곡선을 기준저수량 곡선으로 한다. 다음에 일별 용수공급량을 5%씩 증가시키면서 위의 똑같은 절차에 의해 구한 곡선이 방류제한곡선이 된다.
하류의 도심 직전의 지점에서 상류에 저수지가 없는 경우 일 유출량을 모의하여 유황을 분석하였고, 소호저수지가 있는 경우 새로운 이수관리곡선에 의해 하천유지유량을 10월에서 3월까지 Fig. 13과 같이 27,700 m3/일씩 공급할 때 식(3)에 의해 일 유출량을 모의하여 유황을 분석하고 비교하였다.

대상 데이터

143 m, 8월 21일부터 9월 20일까지 EL. 144 m로 설정하였다.
1966년부터 2010년까지 수문, 기상자료를 사용하며, 2001까지는 유역조사 자료를 기본으로 사용하고, 2002년부터는 대전기상청의 자료를 사용한다. 대청댐 유입량 자료를 이용해 유출모형의 매개변수를 결정하고, 유역내의 유량관측자료가 없기 때문에 비록 하류에 위치하지만 신뢰성이 있다고 판단된 오염총량 관리지점인 갑천A 지점에서 2004년부터 8일 간격으로 측정한 유량자료(http://water.

이론/모형

저수지 유입량, 하천유량의 모의를 위해 용수수요를 고려한 DAWAST 모형(Noh, 2003)을 적용하고, 논용수량의 일별 수요량은 일별로 추정(Noh, 2004)하여 35%를 회귀수로 반영한다(MOCT, 2006). DAWAST 모형은 우리 고유의 기상, 지상자료를 이용하여 개발한 개념적 집중형 일 유출 모형이며, 토양층을 불포화층과 포화층으로 구분하여 물수지에 의해 토양수분저류능을 일별로 나타내, 이를 근거로 일 강우, 증발자료를 입력하여 불포화층의 높이(UMAX), 포화층의 높이(LMAX), 포장용수량 높이(FC), 심층투수계수(CP), 유역증발산계수(CE) 등 6개 매개변수를 조정하여 일 유출을 모의한다(Noh, 1991).

성능/효과

이수안전도를 90%로 정하여 만수위 EL. 145 m, 총 저수량 258만 m³인 소호저수지에 대해 10월부터 3월까지 일별 저수량 모의 결과로부터 1.5만 m³/일의 하천유지유량을 공급할 수 있는 것으로 분석되었다. 이로부터 새로운 방법의 이수관리곡선은 Fig.
결정된 매개변수를 갑천A 지점 유역에 적용하여 일별로 유출량을 모의하여 8일 간격으로 측정한 유량과 비교한 결과는 Fig. 6과 같으며, 2004년부터 2009년까지 연 유출률 90.0%를 나타냈으며, Nash and Sutcliffe의 모형효율은 0.941로 모의 결과가 사용할 수준이라 평가하였고, 분석기간 동안 소호저수지의 유입량과 대전천 도심직전의 지점 유량을 모의하는데 결정된 매개변수를 적용하는 것으로 하였다. 갑천A 지점의 유출률이 90%로 높은 것은 대전 하수 처리장 방류수가 포함되었기 때문이다.
넷째, 상류에 저수지가 없는 경우와 있는 경우 도심 직전 지점에서의 유황을 비교한 결과 평균하여 풍수량은 1.64 mm/일에서 1.51 mm/일로 감소하였고, 갈수량은 0.17 mm/일에서 0.30 mm/일로 증가하였다. 하천유지유량을 공급한 10월부터 3월까지 월 유출량은 저수지가 없는 경우는 10.
둘째, Senga가 제시한 하천유량과 용수수요량의 차이의 역누가법에 의해 작성한 이수관리곡선을 이용하여 저수지 운영한 결과 이용하지 않은 경우와 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었다.
따라서 저수량을 일별로 모의하여 이수안전도 90%에 이르는 하천유지유량을 결정한 결과 1.5만 m³/일이었으며, 이 경우 이수관리곡선을 작성한 결과는 Fig. 9와 같이 나타났고, 10월부터 3월까지 1.5만 m³/일의 하천유지유량을 공급한 결과 저수량은 Fig. 10과 같이 나타났으며, 정상 운영하면 45개년 중 4개년에서 용수부족이 발생하여 이수안전도는 91.1%에 이르렀고 방류제한 운영하면 용수부족은 발생하지 않았다. 또한 모의 저수량 자료로부터 정상 운영과 방류제한 운영의 결과가 거의 일치되게 나타나 차이를 확인할 수 없었다.
1%이었고 방류제한 운영하면 용수부족은 발생하지 않았다. 또한 모의 저수량 자료는 정상 운영과 방류제한 운영의 결과가 크게 차이나는 것으로 나타나 이수관리곡선에 의한 방류제한 운영의 효과가 뚜렷하게 나타났다.
15는 이를 이용한 유황곡선을 작성한 것이다. 또한 상류에 소호저수지가 있는 경우의 수문곡선은 Fig. 16과 같으며, 총저수량 258만 m³, 유역면적 7.4 km²인 소호저수지의 연평균 저수량은 130만 ㎥이었고, 방류량은 562만 m³이었고, 유역면적 27.8 km²인 도심 직전 지점의 지류유입량은 연평균 2,170만 m³, 총유입량은 2,734만 m³에 이르러 저수지의 방류량은 20.6%, 지류유입량은 79.4%를 차지하는 것으로 분석되었다. Fig.
반면에 본 연구의 방법은 이수관리곡선이 하나로 일관되게 작성되었고, 시기별 저수량이 적절하게 확보되었고, 홍수기 운영에도 지장이 없도록 작성되었다. 또한 이수관리곡선을 적용하지 않는 정상 운영시 1.5만 m³/일을 공급할 수 있는 것과 비교하여 이수 관리곡선을 활용하여 저수량이 부족할 때 용수공급을 제한 운영시 평상시에 2.77만 m³/일의 하천유지유량을 공급할 수 있는 것으로 나타나 용수절약 및 용수공급의 효과가 확실하게 나타났다.
Senga 방법은 이수관리곡선을 작성하는데 일관성이 부족하였고, 작성된 이수관리곡선의 저수량이 너무 적게 나타나 저수량 확보에 불안정하고, 홍수기에 적용할 수 없었고, 이수관리곡선을 활용하여 용수를 절약하는 효과가 전혀 나타나지 않았다. 반면에 본 연구의 방법은 이수관리곡선이 하나로 일관되게 작성되었고, 시기별 저수량이 적절하게 확보되었고, 홍수기 운영에도 지장이 없도록 작성되었다. 또한 이수관리곡선을 적용하지 않는 정상 운영시 1.
셋째, 본 연구에서 새롭게 제시한 저수량 모의 기반의 이수관리곡선을 이용하여 저수지를 운영한 결과, 이용하지 않은 경우는 하천유지유량을 일 15,000 m³을 공급하는데 비하여 이용하는 경우는 일 27,700 m³까지 공급할 수 있는 것으로 분석돼 이수관리곡선의 활용성을 확실하게 입증하였다.
이와같이 작성한 이수관리곡선을 이용하여 10월부터 3월까지 2.9만 m³/일의 하천유지유량을 공급한 결과 저수량은 Fig. 8과 같이 나타났으며, 정상 운영하면 45개년 중 44개년에서 용수부족이 발생하여 이수안전도는 2.2%에 불과하였고 방류제한 운영하면 용수부족은 38개년에서 발생하여 이수안전도는 15.6%에 불과한 것으로 나타났다.
종합하여 Fig. 18에 대전천 상류에 소호저수지가 없는 경우와 있는 경우 도심 직전 지점에서의 유황을 비교하였으며, 저수지가 있는 경우 풍수기에는 유량이 감소하고, 평갈수기에는 유량이 증가해 나타난 것을 확인 할 수 있다. 이것이 바로 저수지의 효과라 할 수 있으며, 평균하여 풍수량은 1.
첫째, 환경부에서 관리하는 갑천 A 지점의 2004년부터 2009년까지 8일 간격의 유량자료로 유출 모형을 검정한 결과 Nash-Sutcliffe 모형효율이 0.941로 높게 나타나 일 유출 모의 결과의 적용성을 확인하였다.

후속연구

77만 m³/일에 이르는 것으로 분석되었다. 이로부터 새로운 이수관리곡선에 의해 방류제한 운영 효과를 확실하게 분석할 수 있었으며, 새로운 이수관리곡선의 활용성을 기대하게 되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라에서 이수관리곡선를 어떻게 활용하고 있는가?	이수관리곡선은 일본의 관개용 저수지의 이수관리를 위해 제시한 방법(Senga, 1989)으로 관개기말부터 거꾸로 하천유량과 관개 필요수량을 비교하여 부족수량을 누가시켜 작성된 곡선이다. 주로 관개용수 공급을 위해 작성하였으나 타 용수를 위해서도 작성할 수 있으며, 우리나라 다목적댐의 시기별 확보수위도 이 방법에 의해 계산하고 있다. Kim 등(1992)은 예당저수지의 이수관리곡선을 작성하였고, Kim 등(2003)은 이수관리곡선에 의해 윤환관개모형을 개발하여 동화댐 수혜지역에 적용하였다.
	이수관리곡선이란?	이수관리곡선은 일본의 관개용 저수지의 이수관리를 위해 제시한 방법(Senga, 1989)으로 관개기말부터 거꾸로 하천유량과 관개 필요수량을 비교하여 부족수량을 누가시켜 작성된 곡선이다. 주로 관개용수 공급을 위해 작성하였으나 타 용수를 위해서도 작성할 수 있으며, 우리나라 다목적댐의 시기별 확보수위도 이 방법에 의해 계산하고 있다.
	취수여울에 장기간 저류돼 썩은 물이 대전천에 흐르면서 악취가 발생하는 등 많은 문제를 해결하기 위한 적극적인 방법은?	적극적인 방법으로 저수지의 활용을 들 수 있으며, 자체 유역 또는 인근 유역의 저수지 용수를 이용할 수 있다. 4대강 살리기에서 96개 저수지의 둑 높이기에 의해 저수량을 확보하여 2.

참고문헌 (23)

Akbari M, Afshar A, Mousavi SJ. 2011. Stochastic multiobjective reservoir operation under imprecise objectives: multicriteria decision-making approach. Journal of Hydroinformatics 13(1): 110-120. IWA Publishing.

상세보기
Afshar A, Shafii M, Haddad OB. 2011. Optimizing multireservoir operation rules: an improved HBMO approach. Journal of Hydroinfomatics 13(1): 121-139. IWA Publishing.
Chang LC, Chang FJ, Wang KW, Dai SY. 2010. Constrained genetic algorithms for optimizing multi-use reservoir operation. Journal of Hydrology 390(1-2): 66-74.
Kim T, Heo JH, Bae DH, Kim JH. 2008. Single-reservoir operating rules for a year using multiobjective genetic algorithm. Journal of Hydroinformatics 10(2): 163-179.

상세보기
Kim TC, Noh JK, Park SK. 1992. Operation rule of irrigation reservoir. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers: 34(1): 33-49. [in Korean]
Kim TC, Lee JM, Lee DJ. 2003. A rotational irrigation scheduling for an irrigated paddy blocks with operation rule curve. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 45(5): 67-77. [in Korean]
Kim SU. 2010. Measures on restoring water cycles for protecting drying up urban stream. Report on Current Issues No. 101. 44 pp. National Assembly Research Service. Accessed in http://www.nars.go.kr on 7 January 2011. NARS Publication. ISSN 2005-3215. [in Korean]
Lee SU. 2008. Adverse effect on securing instream flow for Daejeoncheon stream. Newspaper of Chungcheon Today. 2008.11.27. p. 4. [in Korean]
Lee JN, Noh JK. 2010. Evaluation of supplying instream flow by operation rule curve for heightening irrigation reservoir. Journal of Agricultural Science 37(3): 481-490. Chungnam National University. [in Korean]
McMahon TA, Vogel RM, Pegram GGS, Peel MC, Etkin D. 2007. Global streamflows - Part 2: Reservoir storage-yield performance. Journal of Hydrology 347: 260-271.

상세보기
MOCT (Ministry of Construction and Transportation), KOWACO (Korean Water Corporation). 2006. 2020 Water Vision(Modified). [in Korean]
MLTM (Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs). 2009. Master Plan for 4 Major Rivers Restoration Project. 400 pp. [in Korean]
Ngo LL, Madsen H, Rosbjerg D. 2007. Simulation and optimization modelling approach for operation of the Hoa Binh reservoir, Vietnam. Journal of Hydrology 336(3-4): 269-281.
Noh JK. 1991. A conceptual watershed model for daily streamflow based on soil water storage. Ph. D. dissertation, Seoul National Univ., Seoul, Korea. [in Korean]
Noh JK. 2003. Applicability of the DAWAST considered return flows. Journal of the Korean Water Resources Association 39(11): 1095-1105. [in Korean]
Noh JK. 2004. A system for estimating daily paddy irrigation water requirements in simulating daily streamflow. Journal of Korean Society of Agricultural Engineers 46(7): 71-80.
Noh JK. 2009a. Increasing instreamflow in Nonsancheon by water storage securing scenario of upstream reservoirs. Journal of Agricultural Science 36(1): 99-109. [in Korean]
Noh JK. 2009b. Increasing effect of urban instream flow in Daejeon' Three Streams by operating upstream reservoirs. Proceedings in 2009 Annual Meeting of Korean Water Resources Association, CD.
Noh JK, Lee JN, Kim YK. 2010. Development of standardized water balance model for applying irrigation district in South Korea. Journal of Agricultural Science 37(1): 105-112. [in Korean]
Noh JK. 2011. Securing inflows to reservoir with low ratio of watershed to paddy field areas by operating outside diversion weir. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 53(1): 17-28. [in Korean]
Senga Y. 1989. Soft Science of Water Resources. pp. 45-75. Rokudowu Publishing. [in Japanese]
Wei CC, Hsu NS. 2009. Optimal tree-based release rules for real-time flood control operations on a multipurpose multireservoir system. Journal of Hydrology 365(3-4): 213-224.
Wurbs RA. 2005. Modeling river/reservoir system management, water allocation, and supply reliability. Journal of Hydrology 300: 100-113.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

도시 하천유지유량 공급의 저수지 운영 방법
Operation rule curve for supplying urban instream flow from reservoir 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (23)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

도시 하천유지유량 공급의 저수지 운영 방법 Operation rule curve for supplying urban instream flow from reservoir 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (23)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

노재경 (36) 이재남 (11)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

도시 하천유지유량 공급의 저수지 운영 방법
Operation rule curve for supplying urban instream flow from reservoir 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper