관개지구의 관행 물관리를 고려한 저수지 용수공급량 추정 Estimation of Amounts of Water Release from Reservoirs Considering Customary Irrigation Water Management Practices in Paddy-Field Districts원문보기
The DIROM (Daily Irrigation Reservoir Operation Model) was modified to estimate amounts of water release from reservoirs, considering customary irrigation water management practices, such as water supply for puddling and transplanting paddy rice from seeding beds and mid-season drainage. The applica...
The DIROM (Daily Irrigation Reservoir Operation Model) was modified to estimate amounts of water release from reservoirs, considering customary irrigation water management practices, such as water supply for puddling and transplanting paddy rice from seeding beds and mid-season drainage. The applicability of the modified model was investigated by simulating amounts of water release from three study reservoirs: Hwamae, Ogi, and Doya Reservoirs. In terms of annual amounts of water release, the relative errors between the observed and simulated values in 2012 and 2013 ranged -26.20 % to 10.28 % and 4.90 % to 30.06 %, respectively; in case of reservoir water levels, the RMSE values ranged 0.45 m to 1.34 m and 0.40 m to 1.27 m, respectively. Also, it was revealed that the model provided better simulation results for monthly water releases than the original model. In addition, the model presented better performance in simulating 10-day amounts of water release from April to June. However, the model had still significant errors in the simulation results from July to September because the reservoirs were practically operated to adapt to water management circumstances. Finally, it is concluded that the modified DIROM can estimate the amounts of water release from reservoirs, reflecting irrigation water management customs in paddy-field districts. To achieve higher prediction accuracy of the model, it is necessary to incorporate practical reservoir operation rules into the model.
The DIROM (Daily Irrigation Reservoir Operation Model) was modified to estimate amounts of water release from reservoirs, considering customary irrigation water management practices, such as water supply for puddling and transplanting paddy rice from seeding beds and mid-season drainage. The applicability of the modified model was investigated by simulating amounts of water release from three study reservoirs: Hwamae, Ogi, and Doya Reservoirs. In terms of annual amounts of water release, the relative errors between the observed and simulated values in 2012 and 2013 ranged -26.20 % to 10.28 % and 4.90 % to 30.06 %, respectively; in case of reservoir water levels, the RMSE values ranged 0.45 m to 1.34 m and 0.40 m to 1.27 m, respectively. Also, it was revealed that the model provided better simulation results for monthly water releases than the original model. In addition, the model presented better performance in simulating 10-day amounts of water release from April to June. However, the model had still significant errors in the simulation results from July to September because the reservoirs were practically operated to adapt to water management circumstances. Finally, it is concluded that the modified DIROM can estimate the amounts of water release from reservoirs, reflecting irrigation water management customs in paddy-field districts. To achieve higher prediction accuracy of the model, it is necessary to incorporate practical reservoir operation rules into the model.
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문제 정의
), MRt는 수로 흐름 유지를 위한 최소유량 (mm), IA는 관개면적 (ha), CL은 수로손실율 (%)을 나타낸다. 본 연구에서는 관개지구의 용수수요량이 논의 소비수량과 유효유량을 고려하여 산정된 필요수량 (Kim and Park, 1988; Kim and Park, 1994)뿐만 아니라, 못자리 및 이앙을 위한 용수량을 포함하는 것으로 정의하였다. 수정 DIROM 모형에서는 작부시기를 Fig.
본 연구에서는 논물가두기와 중간낙수와 같은 관개지구의 관행 물관리를 반영하여 저수지의 용수공급량을 추정하기 위하여 수정 DIROM 모형을 구성하였다. 제안된 모형의 적용성을 평가하기 위하여 화매저수지, 오기저수지, 도야저수지를 대상으로 용수공급량을 모의하여 실측치와 비교하였다.
가설 설정
1과같이 벼의 작부시기를 묘대정지기, 묘대기, 이앙기, 본답기로 구분하여 각 기간에 대하여 용수공급량을 산정한다. 또한 이앙을 위한 논물가두기는 이앙기간 동안에만 이뤄지며, 이앙면적에 대하여 이앙용수량이 균둥하게 공급되는 것으로 가정한다.
묘대정지기는 논물가두기를 실시하지 않는 경우와 논물가두기를 실시하는 경우로 구분하여 각각 식 (4)와 (5)와 같이 관개지구의 용수수요량을 산정한다. 못자리 정지용수량은 전체 묘대면적에 못자리 정지기간 동안 균등한 양이 공급되며, 이앙용수량은 전체 이앙면적에 논물가두기 기간 동안 균등하게 공급되는 것으로 가정하였다.
중간낙수기에는 용수공급량이 없으며, 중간낙수가 끝나고 관개가 시작되는 초기에는 식 (11)과 같이 담수심 확보를 위해 전체 관개면적에 대하여 추가용수를 일정기간 나눠서 공급하는 것으로 가정하였다.
제안 방법
1과 같이 묘대정지기, 순수묘대기, 묘대·이앙기, 이앙기, 이앙·본답기, 본답기로 구분하여 각 시기별로 관개지구의 용수수요량을 추정한다. 관개지구의 관행 물관리를 반영하여 논물가두기 기간을 임의로 설정하도록 하였으며, 벼의 무효분얼을 억제하기 위하여 실시되는 중간낙수를 고려하였다.
본 연구에서는 관개지구의 관행 물관리 방식을 반영하여 저수지의 용수공급량을 추정하기 위하여 DIROM모형을 수정하였다. 수정 DIROM 모형을 사용하여 시험저수지들의 저수위와 용수공급량을 모의하고, 실측자료와 비교하여 모형의 적용성을 평가하였다.
본 연구에서는 농업용수량 산정 기준과 상이한 작부시기및 물관리 방식을 관개지구의 용수수요량 산정에 반영하기 위하여 DIROM모형을 수정하였다. 저수지의 용수공급량은 관개지구의 용수수요량을 고려하여 식 (3)과 같이 추정한다.
본 연구에서는 관개지구의 관행 물관리 방식을 반영하여 저수지의 용수공급량을 추정하기 위하여 DIROM모형을 수정하였다. 수정 DIROM 모형을 사용하여 시험저수지들의 저수위와 용수공급량을 모의하고, 실측자료와 비교하여 모형의 적용성을 평가하였다.
수정 DIROM 모형을 이용하여 저수지 유입량, 저류량, 용수공급량을 모의하기 위해 필요한 기상요소의 지배관측소를 저수지별로 선정하였으며, Table 3과 같다. 오기저수지와 도야저수지의 경우, 지배기상관측소에서 증발량을 측정하지 않기 때문에 증발량을 측정하는 가장 인접한 관측소의 증발량 자료를 사용하였다.
시험저수지의 용수공급량을 조사하기 위하여 용수간선에 수위계를 설치하고 10분 간격으로 수위를 측정하였으며, 수위-유량 곡선을 사용하여 유량으로 환산하였다. Table 2는 2012년과 2013년에 측정한 용수공급량을 강우량과 함께 비교한 것이다.
본 연구에서는 논물가두기와 중간낙수와 같은 관개지구의 관행 물관리를 반영하여 저수지의 용수공급량을 추정하기 위하여 수정 DIROM 모형을 구성하였다. 제안된 모형의 적용성을 평가하기 위하여 화매저수지, 오기저수지, 도야저수지를 대상으로 용수공급량을 모의하여 실측치와 비교하였다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
대상 데이터
관개지구의 용수수요량을 산정하기 위하여 FAO 수정 Penman 식의 시기별 작물계수는 중부지방의 순별 작물계수를 사용하였다. 관개지구의 특성을 반영하여 일침투량은 3.0~5.0 mm, 손실률은 15 %, 이앙용수량은 120~140 mm을 사용하였다. 시험저수지별 관개지구의 작부시기는 Table 4와 같다.
본 연구에서는 수정 DIROM 모형의 적용성을 평가하기 위하여 화매저수지, 오기저수지, 도야저수지를 시험저수지로 선정하였다. 화매저수지는 행정구역상 경상북도 영양군 석보면에 위치하고 있으며, 반변천 지류인 화매천이 유입된다.
수정 DIROM 모형을 이용하여 저수지 유입량, 저류량, 용수공급량을 모의하기 위해 필요한 기상요소의 지배관측소를 저수지별로 선정하였으며, Table 3과 같다. 오기저수지와 도야저수지의 경우, 지배기상관측소에서 증발량을 측정하지 않기 때문에 증발량을 측정하는 가장 인접한 관측소의 증발량 자료를 사용하였다. 지배강우관측소는 각 저수지 및 관개 지구에 가장 인접한 곳을 선정하였으며, 석보강우관측소는 한국수자원공사에 관리하며, 수비 및 창녕강우관측소는 국토교통부에서 관리하고 있다.
오기저수지와 도야저수지의 경우, 지배기상관측소에서 증발량을 측정하지 않기 때문에 증발량을 측정하는 가장 인접한 관측소의 증발량 자료를 사용하였다. 지배강우관측소는 각 저수지 및 관개 지구에 가장 인접한 곳을 선정하였으며, 석보강우관측소는 한국수자원공사에 관리하며, 수비 및 창녕강우관측소는 국토교통부에서 관리하고 있다.
데이터처리
시험저수지의 용수공급 특성을 분석하기 위하여 수정 DIROM 모형을 이용하여 순별 용수공급량을 모의하여 실측값과 비교하였다. Figs.
이론/모형
관개지구의 용수수요량을 산정하기 위하여 FAO 수정 Penman 식의 시기별 작물계수는 중부지방의 순별 작물계수를 사용하였다. 관개지구의 특성을 반영하여 일침투량은 3.
성능/효과
저수지 운영 초반에는 실측치와 모의치가 유사한 경향을 나타냈으나, 7월 중순 이후에 실측치와 모의결과가 다소 큰 차이를 나타냈다. 기존 DIROM 모형과 수정 DIROM 모형의 모의결과를 비교해 보면, 묘대기, 이앙기, 중간낙수기를 포함하는 모의기간에는 수정 DIROM 모형의 모의결과가 기존 DIROM 모형 보다 실측치에 근접한 결과를 나타냈으며, 저수지 운영 후반기에는 두 모형의 모의결과가 유사한 결과를 나타냈다.
06 %의 상대오차를 나타냈다. 기존 DIROM 모형과 수정 DIROM 모형의 상대오차를 비교해 보면, 2012년 오기저수지와 2013년 화매저수지의 모의결과만을 제외하고 수정 DIROM 모형의 결과가 기존 DIROM 모형의 결과 보다 작은 상대오차를 나타냈다. 특히 도야저수지의 경우에는 수정 DIROM 모형의 모의결과가 기존 DIROM 모형 보다 개선된 것으로 나타났다.
나. 대상 저수지의 월별 용수공급량 실측치와 모의결과를 비교한 결과, 수정 DIROM 모형의 모의결과가 기존 DIROM모형의 모의결과보다 관개지구의 관행 물관리를 잘 반영하는 것으로 나타났다. 특히 5월과 7월의 용수공급량의 경우, 수정 DIROM 모형의 모의결과가 기존 DIROM모형의 모의결과보다 실측치에 근접한 결과를 나타냈다.
이는 실제 저수지 운영시 관개지구의 용수수요량만을 고려해서 용수를 공급하는 것이 아니고 유입량과 저류량을 고려하기 때문인 것으로 판단된다. 도야저수지의 2012년과 2013년 월별 용수 공급량을 살펴보면, 수정 DIROM 모형의 5월 용수공급량이 기존 DIROM 모형의 결과와 실측치에 비해 다소 큰 결과를 나타냈다. 7월의 모의결과를 실측치와 비교해 보면, 수정 DIROM 모형이 중간낙수를 반영했기 때문에 기존 DIROM 모형보다 실측치에 근접한 결과를 나타냈다.
본 연구에서 제안된 수정 DIROM 모형은 관개지구의 관행 물관리 방식을 반영하여 저수지 용수공급량을 산정하는데 유용할 것으로 판단된다. 그러나 실제 저수지 운영에는 관개지구의 용수수요량 뿐만 아니라 유입량과 저류량 상태가 반영된다.
Table 6은 연간 용수공급량의 실측치와 모의결과 사이의 상대오차를 나타낸 것이다. 수정 DIROM 모형은 2012년에-26.20~10.28 %, 2013년에 4.90~30.06 %의 상대오차를 나타냈다. 기존 DIROM 모형과 수정 DIROM 모형의 상대오차를 비교해 보면, 2012년 오기저수지와 2013년 화매저수지의 모의결과만을 제외하고 수정 DIROM 모형의 결과가 기존 DIROM 모형의 결과 보다 작은 상대오차를 나타냈다.
6~8은 시험저수지의 실측 순별 용수 공급량과 수정 DIROM 모형의 모의결과를 강우자료와 비교하여 도식적으로 나타낸 것이다. 실측치와 모의결과를 비교해 보면, 모의결과는 강우를 잘 반영하는 것으로 나타났으나 실측치는 강우를 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 화매저수지의 경우, 실제로 하반기에 관개지구의 용수수요량보다 많은 용수공급량을 나타냈으며, 이는 관개지구에 대한 용수 공급 이외의 목적으로 저수지 운영이 이뤄졌기 때문으로 사료된다.
기존 DIROM 모형과 수정 DIROM 모형의 상대오차를 비교해 보면, 2012년 오기저수지와 2013년 화매저수지의 모의결과만을 제외하고 수정 DIROM 모형의 결과가 기존 DIROM 모형의 결과 보다 작은 상대오차를 나타냈다. 특히 도야저수지의 경우에는 수정 DIROM 모형의 모의결과가 기존 DIROM 모형 보다 개선된 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
관개지구의 용수수요량은 어떻게 추정되는가?
, 2004) 유입량, 저류량, 용수수요량에 따라 용수공급량이 결정된다. 관개지구의 용수수요량은 작물생육상태, 기상, 지구특성 등을 고려하여 침투량, 증발산량, 유효강우량을 산정하고 관행 물관리 방식을 고려하여 추정된다 (Wu and Chen, 2013). 저수지 유입량과 저류량은 장·단기 기상정보를 활용하여 예측되며, 예측의 정확성 확보가 중요하다 (Kim and Park, 1994).
수리시설물의 용수공급량은 어떻게 결정되는가?
수리시설물의 용수공급량은 관개지구의 관행 물관리 방식과 시설물 상태를 고려하여 장래 용수공급에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 결정된다. 특히 저수지는 가뭄기에 절수관개를 통하여 저류량을 확보하고, 홍수기에 예비방류를 통하여 저류공간을 확보하는 방향으로 운영되므로 (Kim et al.
저수지의 용수공급 우선순위와 용수공급량은 무엇에 따라 변경되는가?
사회-경제시스템, 기후, 사회적 선호도 등의 변화에 따라 관개면적, 작부체계, 물관리 방식, 유입량 등도 변한다 (Ju et al., 2006).
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