The objective of this study was to investigate characteristics of irrigation return flow from paddy block in a reservoir irrigated district during growing seasons. The irrigation return flow was divided into three parts, quick return flow from irrigation canal (RFI), quick return flow from drainage ...
The objective of this study was to investigate characteristics of irrigation return flow from paddy block in a reservoir irrigated district during growing seasons. The irrigation return flow was divided into three parts, quick return flow from irrigation canal (RFI), quick return flow from drainage canal (RFD), and delayed return flow (DRF). The RFI was calculated from water level and stage-discharge relationships at the ends of the irrigation canals. The DRF was estimated using measured infiltration amount from paddy fields of the irrigated district. A combined monitoring and modeling method was used to estimate the RFD by subtracting surface runoff from surface drainage. The paddy block irrigated from the Idong reservoir was selected to study the irrigation return flow components. The results showed that daily agricultural water supply (AWS), the RFI, and the RFD were $27.4mm\;day^{-1}$, $4.9mm\;day^{-1}$, and $19.8mm\;day^{-1}$, respectively in May, which were greater than other months (p<0.05). The return flow ratio of the RFI and the RFD were the greatest in July (34.6%) and May (72.3%), respectively. The daily AWS was closely correlated with the RFD (correlation coefficients of 0.76~0.86) in except for July with, while correlation coefficient with the RFI were 0.56 and 0.42 in June and July, respectively (p<0.01). The total irrigation return flow was 1,965 mm in 2011, and 1,588 mm in 2012, resulting in total return flow ratio of 84.6% and 79.1%, respectively. This results indicate that substantial amounts of agricultural water were returned to streams as irrigation return flow. Thus, irrigation return flow should be fully considered into the agricultural water resources planning in Korea.
The objective of this study was to investigate characteristics of irrigation return flow from paddy block in a reservoir irrigated district during growing seasons. The irrigation return flow was divided into three parts, quick return flow from irrigation canal (RFI), quick return flow from drainage canal (RFD), and delayed return flow (DRF). The RFI was calculated from water level and stage-discharge relationships at the ends of the irrigation canals. The DRF was estimated using measured infiltration amount from paddy fields of the irrigated district. A combined monitoring and modeling method was used to estimate the RFD by subtracting surface runoff from surface drainage. The paddy block irrigated from the Idong reservoir was selected to study the irrigation return flow components. The results showed that daily agricultural water supply (AWS), the RFI, and the RFD were $27.4mm\;day^{-1}$, $4.9mm\;day^{-1}$, and $19.8mm\;day^{-1}$, respectively in May, which were greater than other months (p<0.05). The return flow ratio of the RFI and the RFD were the greatest in July (34.6%) and May (72.3%), respectively. The daily AWS was closely correlated with the RFD (correlation coefficients of 0.76~0.86) in except for July with, while correlation coefficient with the RFI were 0.56 and 0.42 in June and July, respectively (p<0.01). The total irrigation return flow was 1,965 mm in 2011, and 1,588 mm in 2012, resulting in total return flow ratio of 84.6% and 79.1%, respectively. This results indicate that substantial amounts of agricultural water were returned to streams as irrigation return flow. Thus, irrigation return flow should be fully considered into the agricultural water resources planning in Korea.
본 연구에서는 용수 공급이 용이한 이동저수지 관개지구를 대상으로 모니터링과 모델링 기법을 병행하여 관개회귀수량 구성 성분을 산정하고, 산정한 관개회귀수량에 대해 통계적인 방법을 이용하여 시기별 특성을 분석하고자 한다.
가설 설정
1. 관개는 일차적으로 강우에 의해 이루어지며, 부족한 수량만을 인위적인 수단으로 공급하는 것이다. 그러므로 강우 시에는 강우량이 먼저 공급되고, 그 이후에 관개량이 공급되는 것으로 계산한다.
2. 무강우시에는 물꼬를 넘어 배수되는 수량이 전량 배수로 회귀수량이다.
3. 강우량에 의하여 증가된 담수심이 물꼬보다 높을 경우에는 유입되는 관개량이 전량 배수로 회귀수량이다.
4. 강우에 의한 담수심이 물꼬보다 낮을 경우에는 공급된 관개량으로부터 담수심을 계산하여 물꼬를 통해 배수되는 수량이 배수로 회귀수량이다.
제안 방법
본 연구에서는 용수 공급이 용이한 관개지구에서의 농업용수 회귀특성을 분석하기 위하여 이동저수지 관개 지구를 대상으로 2011~2012년 기간의 관개회귀수량을 산정하였다. 관개회귀수량은 용수로 회귀수량, 배수로 회귀수량, 그리고 지연회귀수량으로 구분하여 모니터링과 모델링 기법을 병행하여 산정하였으며, 산정한 관개회귀수량 구성성분의 시기별 특성을 통계적인 방법을 이용하여 분석하였다.
본 연구에서는 Song et al. (2013a)이 개발한 광역 논 배수량 모형을 기반으로 Im (2000)이 제시한 관개회귀수량 산정을 위한 가정을 적용하여 배수로 회귀수량 성분을 추정하였다. 배수량 모형에 대한 자세한 내용은 Song et al.
대상 데이터
본 연구에서는 경기도 용인에 이동저수지로부터 농업용수를 공급받는 10.3 ha 크기의 광역 논을 대상지구로 선정하여 모니터링을 수행하였으며, 모니터링 계측망 및 수위-유량 관계식은 Fig. 1과 같다. 대상지구는 용·배수로가 분리되어 있으며, 용수로는 폭 60 cm의 콘크리트 수로이고 배수로는 2011년까지 흙 수로였으나 2012년부터 폭 90 cm의 콘크리트 수로로 라이닝이 되어있다.
본 연구에서는 용수 공급이 용이한 관개지구에서의 농업용수 회귀특성을 분석하기 위하여 이동저수지 관개 지구를 대상으로 2011~2012년 기간의 관개회귀수량을 산정하였다. 관개회귀수량은 용수로 회귀수량, 배수로 회귀수량, 그리고 지연회귀수량으로 구분하여 모니터링과 모델링 기법을 병행하여 산정하였으며, 산정한 관개회귀수량 구성성분의 시기별 특성을 통계적인 방법을 이용하여 분석하였다.
데이터처리
본 연구에서는 농업용수 공급량과 관개회귀수량 구성성분의 시기별 특성을 분석하기 위하여 통계적 방법을 이용하였다. 농업용수 공급량, 용수로 회귀수량, 그리고 배수로 회귀수 량의 일 평균값이 월별로 유의한 차이가 있는지를 분석하기 위하여 분산분석 (Analysis of variance, ANOVA)를 수행하였다. 사후검정 방법으로는 Duncan의 다중범위검정 (Duncan’s Multiple Range Test, DMRT)을 이용하였으며, 통계적 유의 수준은 p값 0.
05이하로 정하여 일 평균값이 월별로 차이가 없다는 귀무가설에 대한 기각여부를 판단하였다. 또한, 본 연구에서는 농업용수 공급량과 신속회귀수량의 상관관계를Pearson 상관분석을 통해 분석하였다. 모든 통계분석은 IBSS SPSS Statistics 21 (SPSS, Inc.
농업용수 공급량, 용수로 회귀수량, 그리고 배수로 회귀수 량의 일 평균값이 월별로 유의한 차이가 있는지를 분석하기 위하여 분산분석 (Analysis of variance, ANOVA)를 수행하였다. 사후검정 방법으로는 Duncan의 다중범위검정 (Duncan’s Multiple Range Test, DMRT)을 이용하였으며, 통계적 유의 수준은 p값 0.05이하로 정하여 일 평균값이 월별로 차이가 없다는 귀무가설에 대한 기각여부를 판단하였다. 또한, 본 연구에서는 농업용수 공급량과 신속회귀수량의 상관관계를Pearson 상관분석을 통해 분석하였다.
이론/모형
본 연구에서는 대상지구에 대한 Song et al. (2013b)의 물수지 요소 관측결과와 Song et al. (2013a)의 모델링 결과를 이용하여 관개회귀수량을 추정하였다. 본 연구 대상지에 대한 수로 수위, 농업용수 공급량, 침투량, 그리고 용수로 회귀 수량 관측 결과는 Song et al.
성능/효과
2. ANOVA를 통한 월별 일 평균 비교 결과, 농업용수 공급량은 5월에 27.4 mm day-1로, 용수로 회귀수량은 5월과 6월에 각각 4.9 mm day-1과 4.1 mm day-1로, 그리고 배수로 회귀수량은 5월에 19.8 mm day-1로 다른 기간에 비해 유의 수준 5 %이내에서 높게 나타났으며, 해당시기의 관개회귀수량이 가장 높게 나타난 원인은 농업용수 공급량이 해당시기에 높았기 때문으로 사료된다.
4. 농업용수 공급량과 배수로 회귀수량 및 용수로 회귀수량의 상관분석 결과, 배수로 회귀수량은 7월을 제외하면 공급량과 0.76~0.86의 높은 상관관계가 나타났고, 용수로 회귀수량은 6월과 7월에 각각 0.56과 0.42로 높은 상관관계를 보였다.
5. 본 연구 대상지의 총 회귀수량은 2011년 1,965 mm, 2012년 1,588 mm으로 나타났고, 농업용수 회귀율은 2011년 84.6 %, 2012년 79.1 %로 선행연구결과와 비교하여 비교적 높게 나타났다.
후속연구
Choi and Choi (2002)의 결과는 지연회귀수량에 따른 회귀율이 고려되면 35 %보다 높아질 것으로 사료된다. 따라서, 향후 합리적이며 경제적인 수자원 이용 및 관리를 위해서는 축적된 조사 결과를 바탕으로 한 회귀율 자료가 물이용 계획에 반영되어야 할 것으로 사료된다(Kim et al., 2010).
또한, 관개 회귀수량은 수문·수질 모델링 시에 고려되어야할 주요 요인으로 사료된다. 본 연구 결과는 관개회귀수량에 대한 전반적인 이해를 넓히며, 물이용 계획 수립을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것이라 기대한다.
Noh (2003)에 의하면, 회귀수량을 고려하여 유출량을 모의한 경우가 고려하지 않은 경우에 비해 실측치에 더 유사하게 나타나는 것으로 보고하고 있다. 본 연구에서와 같이 용수 공급이 용이한 지역은 관개회귀수량을 고려하지 않고 하천 유출량을 모의하는 경우는 오차가 더 커질 것으로 예상되며, 향후 이와 같은 지역에 대한 수문·수질 모델링 수행 시 관개회귀수량은 고려되어야할 중요한 성분이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
관개회귀수량은 신속회귀수량과 지연회귀수량으로 구분되는데, 각각은 무엇을 의미하나?
관개회귀수량은 농업용수 공급량 중 작물에 의해 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 의미하며, 식 (1)과 같이 신속회귀수량 (quick return flow)과 지연회귀수량 (delayed return flow)으로 구분된다. 신속회귀수량은 용수로의 말단 부에서 배수되거나 물꼬를 월류하여 짧은 지체시간에 신속히 배제되는 회귀수량을 의미하고, 지연회귀수량은 토양 중으로 침투되어 지하수로부터 유출되는 수량을 의미한다(Im, 2000).
관개회귀수량이란 무엇인가?
포장으로 공급된 수량은 물꼬를 넘어 배수되기도 하고, 일부는 침투되어 지하수를 통해 흘러나가기도 한다. 이와 같이, 농업용수 공급량 중 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 관개회귀수량 (irrigation return flow)이라 한다(Im and Park, 2006; Dawandel et al., 2008; Song et al.
관개회귀수량이 중요한 요소로 작용하는 분야에는 어떠한 것들이 있는가?
관개회귀수량은 농업유역의 하천 유량을 구성하는 중요한 성분으로 취수시설의 설계와 관개조직의 운영, 용수수급계획, 하천 유황의 예측, 환경용수 방류량의 결정, 그리고 농업 비점오염원 관리 등 유역 수자원관리에 있어 중요한 요소로 작용한다(Im, 2000; Causape et al., 2006; Lin and Garcia, 2012; Poch-massegu et al.
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