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사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향 평가를 위한 분포형 모형의 적용
Application of a Distributed Model for Evaluating the Effect of Sacheonman Spillway on the Flood Reduction in the Downstream of Namgang Dam 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.14 no.3, 2012년, pp.399 - 411  

최천규 (한국건설기술연구원 수자원연구실) ,  최윤석 (한국건설기술연구원 수자원연구실) ,  김경탁 (한국건설기술연구원 수자원연구실)

초록
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남강댐은 남강 상류에 위치하고 있으며 남강댐의 일류문과 사천만 방수로를 통하여 남강댐 하류의 홍수조절을 하고 있다. 홍수유출 발생시 남강댐은 하류에 대한 홍수조절을 댐의 계획방류량에 의해 수행하고 있으나 사천만 방수로의 방류량에 의한 남강댐 하류의 홍수량 저감효과에 대한 적절한 평가는 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구는 홍수유출 발생시 남강댐 하류 유역에 대하여 남강댐과 사천만 방수로의 방류량을 고려한 유출해석을 수행하고, 이를 통하여 사천만 방수로가 남강댐 하류에 미치는 홍수량 저감효과를 평가하고자 하였다. 유출해석에는 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)을 이용하였다. 연구 결과, 사천만 방수로는 남강댐 방류량에 비해 많은 홍수량을 방류하고 있으며, 남강댐 하류유역의 홍수량 저감에 큰 영향을 미치는 것으로 모의되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Namgang Dam is located in the upstream of Nam river. Namgang Dam controls flood for the downstream of Namgang Dam using the Namgang spillway and the Sacheonman spillway with planned discharge. However, it had not been evaluated adequately that the effect of the discharge through Sacheonman spillway ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (3) 본 연구에서는 남강댐의 방류량과 사천만 방수로의 방류량이 남강 본류로 방류되는 가정을 바탕으로 유출해석을 수행하고 사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하였다. 이러한 연구 방법은 다양한 방류시나리오 및 여러 가지 하천의 인공구조물에 의한 유출 상황을 모의하는데 적용할 수 있다.
  • 이 때 남강댐 방수로의 계획방류량은 800㎥/sec이고, 대곡 수위관측소 지점의 계획 홍수량은 2,750 ㎥/sec이므로, 남강댐 방수로에서 최대 방류량인 800㎥/sec로 방류가 되더라도 이에 따른 하류에 서의 홍수위험은 크게 발생하지 않는다. 그러므로 본 연구에서는 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하기 위해서 남강댐 방수로가 계획방류량을 초과하는 유량으로 방류가 가능하고, 사천만 방수로의 방류량이 전량 남강댐 하류로 방류되는 상황을 가정하여 유출해석을 수행하였다. 유출해석은 물리적 분포형 모형인 GRM을 활용하였으며, 댐 방류량은 GRM모형의 Flow control module의 “Inlet"기능을 이용하여 유출해석에 적용하였다.
  • 따라서 본 연구는 사천만 방수로의 방류량이 남강에 미치는 홍수저감효과를 평가하기 위하여, 남강댐과 사천만 방수로의 방류량이 남강 본류로 방류된다는 가정을 바탕으로 분포형 강우-유출 모형인 GRM을 이용한 유출해석을 수행하여 남강댐 하류 유역의 홍수량 저감효과를 평가하였다.
  • 본 연구는 남강댐 방류량과 사천만 방수로의 방류량을 비교하고, 실제 사천만 방수로가 담당하는 홍수방류량을 평가하였다. 또한 남강댐의 방류량과 사천만 방수로의 방류량을 합한 방류량을 남강으로 방류할 경우를 가정하여 남강댐 하류에 대하여 유출해석을 수행하였으며, 이를 통하여 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류에 미치는 영향을 평가 하였다.
  • 본 연구는 남강댐의 방류량에 따른 댐 하류의 유출해석을 통하여 본 댐과 사천만 방수로가 남강에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 따라서 대상 유역은 남강댐으로부터 남강댐 하류 약 20km에 위치한 대곡 수위관측소까지의 사이 구간을 대상 유역으로 선정하였으며 대상 유역의 면적은 약 339㎢이다.
  • 본 연구는 사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하는 것을 주된 목적으로 하고 있다. 그러므로 대상 유역에 대한 최적 해상도 평가절차를 거치지는 않았으며, 대곡 수위관측소의 최대 하폭(260m)과 대상 유역의 면적(339㎢, 유출해석 대상 격자의 개수:약3,760개) 을 고려하여, 300m×300m 크기의 해상도로 공간자료를 구축하였다.
  • 이를 통하여 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류의 홍수량에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 이때 남강댐 방수로의 계획방류량이 800 ㎥/sec이므로 실제로는 사천만 방수로의 방류량을 남강댐 방수로로 방류할 수는 없으나, 본 연구에서는 사천만으로 방류되는 유량이 남강댐 하류로 방류되는 경우와 사천만 방수로로 방류되는 경우를 비교함으로써 사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
  • 이러한 연구 방법은 사천만 방수로가 없을 경우를 가정하고, 사천만으로 방류되고 있는 유량이 모두 남강댐 하류로 방류된다는 조건을 설정한 것이다. 이를 통하여 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류의 홍수량에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 이때 남강댐 방수로의 계획방류량이 800 ㎥/sec이므로 실제로는 사천만 방수로의 방류량을 남강댐 방수로로 방류할 수는 없으나, 본 연구에서는 사천만으로 방류되는 유량이 남강댐 하류로 방류되는 경우와 사천만 방수로로 방류되는 경우를 비교함으로써 사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.

가설 설정

  • 남강댐과 사천만 방수로의 방류량을 합한 남강댐 총 방류량이 남강으로 방류되었을 때를 가정하여 대곡 수위관측소 지점에서 유출모의를 수행하였으며, 유출해석 결과는 표 7과 그림 14 ~ 그림 18과 같다. 유출해석 결과, 총유출량은 사천만 방수로의 방류량에 의한 영향으로 관측값보다 약 73% ~ 279% 크게 나타났다.
  • 따라서 ‘사상3’에 의해 보정된 표 3의 매개변수 중 초기 포화도를 제외한 모든 매개변수를 그대로 이용하여 모형을 검정하였으며, 초기포화도는 수문사상 별로 추정하였다. 또한 남강댐과 사천만 방수로의 방류량을 합한 방류량이 대곡 유역으로 방류된다는 가정에 의한 유출해석에도 동일한 매개변수를 적용하였다.
  • 이러한 연구 방법은 사천만 방수로가 없을 경우를 가정하고, 사천만으로 방류되고 있는 유량이 모두 남강댐 하류로 방류된다는 조건을 설정한 것이다. 이를 통하여 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류의 홍수량에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
남강댐의 역할은 무엇인가? 남강댐은 남강 상류에 위치하고 있으며 남강댐의 일류문과 사천만 방수로를 통하여 남강댐 하류의 홍수조절을 하고 있다. 홍수유출 발생시 남강댐은 하류에 대한 홍수조절을 댐의 계획방류량에 의해 수행하고 있으나 사천만 방수로의 방류량에 의한 남강댐 하류의 홍수량 저감효과에 대한 적절한 평가는 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구는 홍수유출 발생시 남강댐 하류 유역에 대하여 남강댐과 사천만 방수로의 방류량을 고려한 유출해석을 수행하고, 이를 통하여 사천만 방수로가 남강댐 하류에 미치는 홍수량 저감효과를 평가하고자 하였다.
댐의 방류량이 댐 하류 지역에 큰 영향을 미치는 이유는 무엇인가? 우리나라는 1년 중 여름에 연 강수량이 집중되는 기후적 특성 때문에 하천에는 이수와 치수를 위하여 댐과 저수지가 다수 존재한다. 또한, 우리나라의 댐과 저수지는 하천의 상류에 주로 위치하고 있기 때문에 댐의 방류량은 댐 하류 지역에 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로 댐의 하류유역에서는 방류량을 고려한 유출해석이 필요하다(한건연 등 2005, 최윤석 등 2009).
본 논문에서 수행한, 남강댐 하류로부터 대곡 수위관 측소 지점 사이의 유역에 대하여 강우와 남강댐의 방류량을 이용하여 모형을 보정 및 검정하는 연구를 통해 얻은 결론은 무엇인가? (1) 남강댐의 사천만 방수로의 계획방류량은 3,250㎥/s이며 남강댐 계획방류량의 약 80%를 차지한다. 사천만 방수로의 방류량은 남강댐 방류량과 비교하였을 때 총 방류량에서 평균 약 3.8배 정도 많이 방류하였으며, 첨두유량은 약 6배 정도 큰 값을 나타냈다. 따라서 사천만 방수로의 방류량이 남강댐 하류유역으로 흐르는 방류량을 감소시켜 댐하류유역의 홍수량 저감에 크게 기여하는 것으로 나타났다. (2) 남강 본류의 방류량만을 고려한 유출해석에 서는 ‘사상5’를 제외한 사상에서 계획홍수량보다 작은 홍수량이 남강에 흐르지만 남강댐의 방류량과 사천만 방수로의 방류량을 합한 방류량을 고려한 남강댐 하류에 대한 유출해석시에는 대곡 수위관측소 지점의 계획홍수량인 2,750㎥/s를 3개의 사상이 초과하며 이는 댐 하류의 홍수위험을 크게 증가시키는 요인으로 작용하게 된다. 또한 적용된 수문사상에서 사천만 방수로 방류량이 남강으로 유출될 경우, 총유출량은 최대 279%, 첨두유량은 최대 245%가 관측값보다 큰 유출이 발생하는 것으로 모의 되었 다. 그러므로 사천만 방수로의 방류량은 남강댐 하류에 대하여 홍수량을 크게 감소시켜 계획홍수량보다 작은 홍수량을 유하시킬 수 있으며, 이를 통해 남강댐 하류유역의 홍수조절에 크게 기여하는 것으로 나타났다. (3) 본 연구에서는 남강댐의 방류량과 사천만 방수로의 방류량이 남강 본류로 방류되는 가정을 바탕으로 유출해석을 수행하고 사천만 방수로가 남강댐 하류의 홍수량 저감에 미치는 영향을 평가하였다. 이러한 연구 방법은 다양한 방류시나리오 및 여러 가지 하천의 인공구조물에 의한 유출 상황을 모의하는데 적용할 수 있다. 따라서 향후 분포형 모형을 이용하여 댐 방류량이 댐 하류에 미치는 영향을 평가하거나 인공구조물의 영향을 고려한 여러 가지 유출 시나리오의 모의시 GRM 모형을 이용한 다양한 상황에서의 유출해석이 가능할 것으로 판단된다.
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참고문헌 (23)

  1. 건설교통부. 2004. 낙동강 유역조사 보고서. 

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  11. 박진혁, 강부식, 이근상, 이을래. 2007. 레이더강우와 Vflo모형을 이용한 남강댐유역 홍수유출 해석. 한국지리정보학회지 10(3): 13-21. 

  12. 이을래, 박진혁, 김우구, 황필선. 2006. 2006년 호우에 따른 남강댐 홍수조절 현황. 2006년 대한토목학회 정기학술대회 논문집. pp 1609-1612. 

  13. 정인균, 김성준, 박진혁, 황필선. 2007. 남강댐하류유역 분포형 강우유출모형 개발. 대한토목학회 정기학술대회 논문집. pp 2035-2039. 

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  16. 최윤석, 김경탁, 이진희. 2009. 댐 하류 지점에 대한 분포형 모형의 적용성 평가. 한국수자원학회논문집 42(9): 703-713. 

  17. 한건연, 최규현, 김원, 김동현. 2005. 한강수계에서의 댐의 영향을 고려한 홍수추적. 한국수자원학회 논문집 38(9): 747-760. 

  18. 한국건설기술연구원. 2011. HyGIS-GRM User's manual. pp 1-2. 

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  21. Bloschl, G. and Sivapalan, M. 1995. Scale issues in hydrological modelling: a review. Hydrological Processes 9: pp 251-290. 

  22. Montaldo, N., Mnacini, M. and Resso, R. 2004. Flood hydrograph attenuation induced by a reservoir system: analysis with a distributed rainfall-runoff model. Hydrological Process 18: pp 545-563. 

  23. Takahiro Sayama, Yasuto Tachikawa, Kaoru Takara and Yutaka Ichikawa. 2005. Development of a distributed rainfallrunoff prediction system and assessment of the flood control ability or dams. 土木學論文集 ,803(II)73: pp 13-27. 

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