본 연구는 지하댐 건설에 의한 지하수 증가량을 계산하고 지표수에 미치는 영향을 검토하는 것이 목적이다. 이를 위해 연구지역 면적과 지하수위, 유효공극률을 이용해 지하수량을 계산하였으며 영덕 오십천의 유황분석을 실시하여 지하수량 증가에 따른 지표수 변화를 검토하였다. 분석 결과 지하수 증가량은 지하댐 유역 기준으로 최대 $91,746m^3$이며 지하댐 하류의 지하수 감소량은 최대 $11,259m^3$인 것으로 계산되었다. 따라서 연구지역의 지하수 확보량은 총 $80,487m^3$이며 지하수 감소량은 지하수 증가량에 비해 12.27%에 불과한 것으로 나타났다. 댐 건설 후 하류지역의 유황곡선을 분석한 결과 댐건설로 인해 유출량의 변화가 최대 $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$ 발생하였으나 댐 건설 전과 비교해 전반적인 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 지하댐이 지표수 환경에 영향을 주지 않으며 충분한 대체 수자원이 될 수 있다는 것을 의미한다.
본 연구는 지하댐 건설에 의한 지하수 증가량을 계산하고 지표수에 미치는 영향을 검토하는 것이 목적이다. 이를 위해 연구지역 면적과 지하수위, 유효공극률을 이용해 지하수량을 계산하였으며 영덕 오십천의 유황분석을 실시하여 지하수량 증가에 따른 지표수 변화를 검토하였다. 분석 결과 지하수 증가량은 지하댐 유역 기준으로 최대 $91,746m^3$이며 지하댐 하류의 지하수 감소량은 최대 $11,259m^3$인 것으로 계산되었다. 따라서 연구지역의 지하수 확보량은 총 $80,487m^3$이며 지하수 감소량은 지하수 증가량에 비해 12.27%에 불과한 것으로 나타났다. 댐 건설 후 하류지역의 유황곡선을 분석한 결과 댐건설로 인해 유출량의 변화가 최대 $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$ 발생하였으나 댐 건설 전과 비교해 전반적인 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 지하댐이 지표수 환경에 영향을 주지 않으며 충분한 대체 수자원이 될 수 있다는 것을 의미한다.
This paper aims to calculate the increase in groundwater quantity following groundwater dam construction, and to assess its impact on surface water. In the study area of Osib-cheon, Yeongdeok, we estimated groundwater quantity, groundwater level, and effective porosity, and examined surface water fl...
This paper aims to calculate the increase in groundwater quantity following groundwater dam construction, and to assess its impact on surface water. In the study area of Osib-cheon, Yeongdeok, we estimated groundwater quantity, groundwater level, and effective porosity, and examined surface water fluctuations with respect to the increased groundwater quantity based on the flow duration. The results reveal that the increased groundwater quantity was at most $91,746m^3$ in the total drainage basin of the groundwater dam, and the reduced groundwater quantity was at most $11,259m^3$ in the lower zone of the groundwater dam. Therefore, the total groundwater resources secured was $80,487m^3$ and the decrease in groundwater quantity was just 12.27% of the amount of increase. There were changes in discharge rate by up to $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$, as deduced from an analysis offlow duration as a result of groundwater dam construction. The overall difference between before and after construction of the dam was almost insignificant compared with the previous dam. The present results indicate that dammed groundwater can serve as an alternative water resource with sufficient quantity.
This paper aims to calculate the increase in groundwater quantity following groundwater dam construction, and to assess its impact on surface water. In the study area of Osib-cheon, Yeongdeok, we estimated groundwater quantity, groundwater level, and effective porosity, and examined surface water fluctuations with respect to the increased groundwater quantity based on the flow duration. The results reveal that the increased groundwater quantity was at most $91,746m^3$ in the total drainage basin of the groundwater dam, and the reduced groundwater quantity was at most $11,259m^3$ in the lower zone of the groundwater dam. Therefore, the total groundwater resources secured was $80,487m^3$ and the decrease in groundwater quantity was just 12.27% of the amount of increase. There were changes in discharge rate by up to $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$, as deduced from an analysis offlow duration as a result of groundwater dam construction. The overall difference between before and after construction of the dam was almost insignificant compared with the previous dam. The present results indicate that dammed groundwater can serve as an alternative water resource with sufficient quantity.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 유황곡선을 이용해 지하댐 건설 전·후 하천유량의 변화를 비교하고자 하였다.
본 연구에서는 지하수 확보량 계산과 유황분석으로 나누어 지하댐 건설에 대한 타당성을 평가하였다. 지하수 확보량의 경우 앞선 연구(Kim et al.
제안 방법
2) 지하댐 건설로 인한 유량변화 분석을 위해 댐 건설 전과 후의 유황분석 결과를 비교하였다. 연구 결과 최대 차이는 3.
이처럼 유량과 관계된 유황곡선의 분석은 많은 연구가 수행되었지만 지하수를 고려한 연구는 부족하며 지하댐 건설에 따른 유황 변화에 대한 연구는 수행된 적이 없다. 따라서 본 연구에서는 영덕 오십천 유역을 대상으로 지하댐에 의한 지하수위 변화와 면적 및 유효공극률을 적용하여 지하댐 상류의 지하수 증가량과 하류의 지하수 감소량을 정량적으로 산정하였으며 유황분석을 실시하여 지하댐 건설로 인한 지표수의 유황변화를 비교 분석하였다.
따라서 지표수와 지하수의 연계 해석을 통해 지하수 이용의 문제들을 최소화할 수 있다. 본 연구에서는 지표수 및 지하수 통합 모형인 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 지하댐 건설로 인한 지하수 증가량 및 감소량을 계산하여 수자원 확보량을 산정하였으며 지하댐 하류에서 유황분석을 실시하여 지하수위 변화와 영덕 오십천 유량의 상관관계를 분석하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
3과 같다. 본 연구에서는 지하수위가 상승한 지역 중 기후 및 지형조건 변화에 의한 오차 등을 고려해서 0.20 m 이상 수위가 상승한 지역만 지하수량이 증가한 지역으로 선택하였으며 수위 변화 차이에 따라 A, B, C, D 영역으로 나누어 계산하였다.
연구지역의 지하수 확보량은 지하댐 건설로 인해 상승된 지하수위를 이용한 지하수 증가량과 댐 하류에서 지하수위 하강으로 인한 지하수 감소량을 고려한 후 최종 산정하였다. 지하수량은 셀면적(셀 1개당 100 m ×100 m)과 지하수위 변화를 이용해 계산하였으며 최대유효공극률과 최소유효공극률을 적용하여 산정하였다.
따라서 본 연구에서는 유황곡선을 이용해 지하댐 건설 전·후 하천유량의 변화를 비교하고자 하였다. 이를 위해 지하댐 하류지점에서 SWAT-MODFLOW 모형 해석 결과인 일 유량자료를 이용해서 연구지역의 유황을 분석하였으며 유황계수를 산정하였다. 유황계수의 경우 하천 유량변화의 척도를 나타낼 수 있는 값으로써 식 (1)과 같이 홍수량의 대표치인 지속기간 10일 유량과 갈수량의 대표치인 지속기간 355일 유량의 비를 이용하여 계산하였다.
본 연구에서는 지하수 확보량 계산과 유황분석으로 나누어 지하댐 건설에 대한 타당성을 평가하였다. 지하수 확보량의 경우 앞선 연구(Kim et al., 2011(a)) 결과인 지하댐 건설 후 지하수위 변화 자료를 이용하여 댐 상류의 지하수 증가량과 댐 하류 지하수위 하강으로 인한 지하수 감소량을 계산하였다. 해석은 한국형 지표수 및 지하수 통합모형으로 개발된 SWAT-MODFLOW 모형(Kim et al.
지하수량은 셀면적(셀 1개당 100 m ×100 m)과 지하수위 변화를 이용해 계산하였으며 최대유효공극률과 최소유효공극률을 적용하여 산정하였다.
지하수위가 감소한 댐 하류의 경우에는 적은 양의 지하수 감소로도 많은 문제가 발생할 수 있으므로 상류지역에 비해 보수적으로 0.10 m 이상 감소한 지역을 기준으로 적용하였으며 변화 범위가 좁아서 1개의 영역(E영역)으로 표시하였다.
이론/모형
, 2008)을 이용하여 지하댐 건설 전·후의 지하수위 변화를 분석하였다. 분석모형인 SWATMODFLOW는 준분포형 장기유출모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형(Arnold et al., 1993)을 우리나라 실정에 맞게 개선한 완전연동형 지표수-지하수 통합모형으로 입력자료로는 기상자료(기온, 풍속, 상대습도, 일조시간), DEM, 토양도, 토지이용도, 시추자료, 투수계수 등을 사용하였다. SWAT-MODFLOW에 대한 설명과 해석과정 및 지하수위 변화 결과 등은 앞선 연구로 대신한다(Kim et al.
지하댐이 건설된 후 댐 하류의 유황을 분석하기 위해 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 유출량을 산정하고 유황곡선을 작성하였다. Fig.
해석은 한국형 지표수 및 지하수 통합모형으로 개발된 SWAT-MODFLOW 모형(Kim et al., 2008)을 이용하여 지하댐 건설 전·후의 지하수위 변화를 분석하였다.
성능/효과
1) 연구지역인 영덕 오십천 유역에 지하댐이 건설되면 상류지역의 경우 최대 91,746 m3의 지하수량이 증가하며 하류지역의 경우 지하수위 감소로 인해 최대 11,259 m3의 지하수량이 감소했다. 따라서 지하수 감소량은 지하수 증가량에 비해 12.
3) 지하댐 직하류부의 경우 지하수위가 최대 –0.45 m감소하므로 지반침하 및 해안지역 지하수위 감소에 따른 염수침입 가능성을 고려하여 체계적인 지하수위 및 수질 관리가 필요하다. 또한 정부의 물 부족 해결 방안으로 추진되는 지하댐 건설의 타당성 평가를 위한 지속적인 조사 및 모니터링이 요구되며 안정적인 수자원 확보가 가능한 지하수 관리계획이 수립되어야 한다.
4는 각 영역별 면적에 해당하는 지하수량을 나타낸 그래프로써 면적에 따라 지하수량의 차이가 발생하였다. A 영역의 경우 최대 지하수위 변화로 인해 면적 대비 지하수 증가량이 높은 것으로 판단되며 면적 및 지하수 확보량은 D 영역이 가장 큰 것으로 나타났다.
의 지하수량이 감소했다. 따라서 지하수 감소량은 지하수 증가량에 비해 12.27% 정도이며 총 지하수 확보량은 80,487 m3인 것으로 나타났다.
2) 지하댐 건설로 인한 유량변화 분석을 위해 댐 건설 전과 후의 유황분석 결과를 비교하였다. 연구 결과 최대 차이는 3.00 × 10−2m3/s였으며 평균 5.79 × 10−3m3/s의 유량변화가 발생하였지만 평균값은 전체 비율 중 64.65%에 해당하여 365일 중 236일은 평균보다 유량변화가 적은 것으로 나타났다.
5는 지하댐 건설 전과 후의 유황곡선으로써 y축은 유량을 의미하며 x축은 365일 기준으로 며칠 동안 유량이 발생하는지를 나타낸다. 연구지역의 유황분석 결과 연중 220일 정도는 0.10 m3/s 이상을 유지 하고 있으며 1년 중 최대 16일 정도는 1.00 m3/s 이상인 것으로 나타났다.
65%에 해당하며 이는 365일 중 236일은 평균보다 유량변화가 적다는 것을 의미한다. 유황분석 결과 연구지역인 영덕지역의 경우 지하댐이 건설된 후 댐 하류지역에서 지표수의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.
지하댐 건설 전·후의 유량 차이는 최대 3.00 × 10−2m3/s였으며 평균 5.79 ×10−3m3/s로 유량변화는 매우 적은 것으로 나타났다 (Table 6).
지하댐 건설전과 후의 유황곡선을 비교한 결과 풍수량(Q95), 평수량(Q185), 저수량(Q275), 갈수량(Q355)이 93.18%~96.17% 수준인 것으로 나타났으며, 유황계수는 초기대비 104.53%였다(Table 5). 지하댐 건설 전·후의 유량 차이는 최대 3.
지하수 증가량과 지하수 감소량을 비교한 결과 연구지역의 지하수 감소량은 지하수 증가량의 12.27%였으며 지하수 확보량은 총 80,487 m3로 나타났다. Fig.
지하수위가 상승한 각 영역별 셀 수는 총 91개이며 각 셀별 면적과 지하수위 변화를 이용해 부피를 계산한 후 최대 유효공극률을 적용할 경우 91,746m3, 최소 유효 공극률을 적용하면 71,358m3으로 계산되었다(Table 3). 지하수위가 감소한 댐 하류지역의 경우 셀 수는 총 22개이며 최대 유효공극률을 적용할 경우 감소량은 -11,259 m3, 최소 유효공극률을 적용하면 -8,757 m3으로 계산되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SWAT-MODFLOW 모형은 무엇인가?
, 2011(a)) 결과인 지하댐 건설 후 지하수위 변화 자료를 이용하여 댐 상류의 지하수 증가량과 댐 하류 지하수위 하강으로 인한 지하수 감소량을 계산하였다. 해석은 한국형 지표수 및 지하수 통합모형으로 개발된 SWAT-MODFLOW 모형(Kim et al., 2008)을 이용하여 지하댐 건설 전·후의 지하수위 변화를 분석하였다.
지하댐이 지표수 환경에 영향을 주지 않으며 대체 수자원이 될 수 있다는 연구 결과는 어떻게 나타나는가?
분석 결과 지하수 증가량은 지하댐 유역 기준으로 최대 $91,746m^3$이며 지하댐 하류의 지하수 감소량은 최대 $11,259m^3$인 것으로 계산되었다. 따라서 연구지역의 지하수 확보량은 총 $80,487m^3$이며 지하수 감소량은 지하수 증가량에 비해 12.27%에 불과한 것으로 나타났다. 댐 건설 후 하류지역의 유황곡선을 분석한 결과 댐건설로 인해 유출량의 변화가 최대 $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$ 발생하였으나 댐 건설 전과 비교해 전반적인 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 지하댐이 지표수 환경에 영향을 주지 않으며 충분한 대체 수자원이 될 수 있다는 것을 의미한다.
지하수의 이용에 따른 지하수위의 저하로 인한 문제를 어떻게 해결할 수 있는가?
지하수의 이용은 지하수위의 저하로 인한 문제들을 발생시킬 수 있지만 지표수와 지하수의 연계 운영을 통해 해결이 가능한 문제이다. 따라서 지표수와 지하수의 연계 해석을 통해 지하수 이용의 문제들을 최소화할 수 있다.
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