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[국내논문] 추계학적 모의유량을 이용한 한강수계 용수공급시스템의 장기지속가뭄 영향 평가
Assessing Sustained Drought Impacts on the Han River Basin Water Supply System Using Stochastic Streamflows 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.45 no.5, 2012년, pp.481 - 493  

차형선 (K-water 경북물관리센터) ,  이광만 (K-water 연구원) ,  정관수 (충남대학교 토목공학과)

초록
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가뭄의 불확실성은 우리가 관리할 수 있는 범위를 넘어서는 현상으로 용수공급시스템의 불확실성 역시 우리가 제어할 수 있는 한계를 벗어날 수 있다. 따라서 수자원 시설물 운영에 필요한 의사결정은 여러 가지 불확실한 상황을 고려하여 다루어져야한다. 특히 극단적 강우 부족이나 저유량 상황이 장시간 지속되는 경우에는 수자원 공급에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 하천오염, 수생태계파괴, 저수지고갈, 용수공급 장애 그리고 하천미관의 악화 등이 포함될 수 있다. 그중 극한가뭄의 지속으로 인해 용수공급의 중단과 같은 사태가 발생할 경우 피해한계를 예측할 수 없는 매우 심각한 결과가 초래될 수 있다. 이런 측면을 고려하여 본 연구는 장기지속가뭄을 포함하여 극한 가뭄사상에 대한 한강수계 용수공급 시스템의 가뭄 영향을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 5개 소유역에 대한 추계학적 수문시계열모형을 이용하여 월 유량 기준의 지속기간별, 재현기간별 가뭄 시나리오를 개발하여 팔당댐을 기준지점으로 하는 한강유역 용수공급 시스템에 적용하여 용수공급의 이행도를 평가하였다. 평가결과 예기치 못한 가뭄의 영향을 알기 위해서는 수문학적 다양성을 반영하는 장기지속가뭄에 대한 평가가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Uncertainty of drought events can be regarded as supernatural phenomena so that the uncertainty of water supply system will be also uncontrollable. Decision making for water supply system operation must be dealt with in consideration of hydrologic uncertainty conditions. When ultimate small quan...

Keyword

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문제 정의

  • 본 연구는 장기지속가뭄을 포함하여 극한 가뭄사상에 대한 한강수계 용수공급 시스템의 가뭄 영향을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 5개 소유역에 대한 월 유량 기준의 지속기간별, 재현기간별 가뭄 시나리오를 개발하여 팔당댐을 기준지점으로 하는 한강유역 용수공급 시스템에 적용하였다.
  • 본 연구에서는 장·단기 극한가뭄사상이 용수공급시스템에 미치는 영향에 대해 추계학적 수문시계열모형을 이용하여 장기지속가뭄 수문시나리오를 개발하고 한강수계의 용수공급 시스템에 적용하여 가뭄적응능력을 평가하고 문제점을 분석하여 제시하고자 하였다.
  • 본 연구에서 적용하고자 하는 한강유역의 댐군 최적연계운영을 위한 시스템은 화천댐, 소양강댐과 충주댐을 연계하는 3차원 모형으로 구성하고 나머지 유역은 물수지(mass balance)만 계산하는 형태로 구성할 수 있다. 즉, 이 시스템의 목적은 화천댐, 소양강댐과 충주댐을 연계운영하여 팔당댐 지점의 필요수량을 충족시키도록 하는 것이다. 한강유역에 위치한 횡성댐의 방류량은 팔당댐 자체 유역의 유출량에 포함시켰다.
  • 한강유역의 저수지 시스템 운영은 댐의 용수수요처에 용수를 공급하는 것 이외에도 하천에 유지용수를 공급하기 때문에 하천의 유황을 고려하여 운영된다. 따라서 본 연구에서 적용한 최적연계운영 모형은 팔당댐 지점의 의무방류량과 팔당지점의 취수량을 충족시키도록 운영하는 것이다. 이를 위하여 아래와 같이 필요수량과 공급량 사이의 편차를 최소화하는 목적함수를 적용할 수 있다.
  • 는 t시점의 팔당댐 지점에서 공급해야할 수요량이다. 이 목적함수는 용수공급 평가지점인 팔당댐 지점에 대해 적용할 수 있다. WSt는 t시점의 팔당댐 상류 저수지로부터 방류된 물과 지류 유입량을 모두 합한 값이다.

가설 설정

  • 또한 τ = 1, 2, ..., ω이며 여기서 ω는 일년 내 시간격의 개수로서 전지점에 대해 편의상 동일하다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수문사상에 대한 추계학적 기법 적용이 가뭄사상에 대해 유익한 방법인 이유는? 그러나 이용 가능한 과거 기록 자료에 의한 수문통계특성의 추정은 대개 극한 가뭄 시나리오(episode)를 유추하는데 매우 중요한 한계성을 보여준다. 실제 가뭄은 그 특성상 홍수 등 기타 자연재해와는 달리 진행속도가 느리고 장기적으로 진행된다. 그러나 대부분의 용수공급 계획은 기준 갈수년 등 1년 단위의 수문조건이나 수십년 정도의 유량자료로 평가하는 것이 대부분이다. 이와 같은 정보의 부족을 극복하기 위해 수문사상에 대한 추계학적 기법의 적용은 가뭄사상과 같은 유사한 수문자료를 얻는데 매우 유익한 방법으로 활용되고 있다(Yevjevich, 1967).
IPCC는 기후변화에 대해 무엇을 제시했나? IPCC (2007)는 온난화 등 기후변화에 의해 영향을 받을 영역으로 물, 생태계, 식량, 해안지역 및 건강 등 5가지를 제시했다. 이중 가장 심각한 영향을 받을 것으로 예상되는 지역은 상대적으로 물이 부족한 지역으로 나타났다.
재용수공급시스템에서 재현기간과 실패위험도 추정을 더욱 어렵게 만드는 요소는? 용수공급시스템에서 재현기간과 실패위험도 추정을 더욱 어렵게 만드는 요소는 고려하고자 하는 대상시설물에 적용할 수 있는 수문시계열자료의 한계이다. 실제 유입량, 저수지 수위, 저류량, 방류량, 최소유량 및 갈수량 등 수자원 문제에 연계된 많은 요소들은 수문시계열의 재현기간이나 용수공급의 신뢰도를 평가하는데 중요한 역할을 한다.
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참고문헌 (23)

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  23. Yevjevich, V.M. (1967). "An objective approach to definitions and investigations of continental hydrologic droughts." Hydrol. Paper 23, Colorado State Univ., Fort Collins, Colo. 

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