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직상류 계측유량경계조건과 분포형모델을 이용한 대규모 다목적댐 홍수유입량 산정
Flood Inflow Estimation at Large Multipurpose Dam using Distributed Model with Measured Flow Boundary Condition at Direct Upstream Channels 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.35 no.5, 2015년, pp.1039 - 1049  

홍석현 (단국대학교 토목환경공학과) ,  강부식 (단국대학교 토목환경공학과)

초록
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대규모 다목적댐 지점의 유입량 산정은 수위-저수용량곡선에 댐 축에서 측정된 수위를 적용하여 시간당 저수량변화를 계산한 후 방류량을 감안하여 산정하고 있으나, 이 방법은 태풍 등 대규모 홍수 시에는 급격한 유입량 증가로 인한 배수위 및 강한 바람 등의 영향으로 저수지내의 수위가 균일하지 않아 유입량 산정 시 오차 원인이 되고 있다. 이 외에 기존 수위-저수용량 곡선 방법에 의한 유입량 계산 시 문제점인 댐건설 이후 유입 퇴사로 인한 저수용량의 변화, 댐 지점에서의 수위관측의 불균일성 등 다양한 불확실성이 존재하므로 이에 대한 오차 규명이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 저수지 유입량 분석시 분포형 강우유출모형을 이용한 UBC-3P 기법을 적용하여 모형의 모의능력을 평가하였다. 최종적으로 기존 유역내 유입량 관측치와 비교한 결과 Peak유량과 Total유량에서 결정계수가 0.82~0.99 사이값을 나타내므로 댐 지점에서의 모형의 적합성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The inflow estimation at large multipurpose dam reservoir is carried out by considering the water balance among the discharge, the storage change during unit time interval obtained from the observed water level near dam structure and area-volume curve. This method can be ideal for level pool reservo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 다목적댐의 홍수유입량에 대해서 실제 값에 근접한 산정치를 도출하고자 남강댐 유역을 대상유역으로 본 연구를 수행하였다. 남강댐과 저수지의 위치도는 Fig.
  • 따라서 이러한 수위에 있어서의 정밀계측의 어려움과 강풍 및 홍수류의 유입에 따른 배수곡선의 형성을 수리학적으로 정밀하게 산정해 내는데 있어서의 현실적인 한계를 극복하고자 본 연구에서는 분포형 강우-유출모형을 이용하여 수문학적으로 댐유입량을 산정하고 기존의 수위 관측방법으로 산정된 유입량에 대해 비교분석을 시행하여 유입량 관측기법의 적정성을 규명하고자 한다.
  • 본 연구에서 활용한 VfloTM모형은 Vieux and Associates에서 개발한 분포형 강우-유출 모형으로 레이더강수 및 강우게이지를 이용하여 강수입력이 가능하게 하였고, 하도추적 및 지표면 유출은 kinematic wave를 이용하고, 수치해석 기법은 공간적으로는 유한요소법을 사용하며, 시간적으로 음해적 유한차분법을 사용한다. 또한, 이 모형은 댐으로 유입되는 상류 지천(정확한 관측이 동반된)에서의 관측유입량을 경계조건으로 적용하여 분석이 가능하며, 격자기반의 분포형 수문 모형으로서 모든 매개변수 산정을 토양도, 토지피복도, 지형도로부터 직접 GIS 처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정 과정에서 경험식의 사용을 배제하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 기존에 저수지 유입량산정기법으로 활용되어온 수위관측과 수위-용적곡선의 활용을 통한 유입량산정이, 강풍을 동반하거나 비정상성 부등류특성이 지배적인 홍수유입상황에서 상당한 불확실성을 수반할 수 있음을 지적하며 이를 개선하기 위한 수문학적 유입량 산정기법을 제시하고자 한다. 최근의 GIS기법과 시공간적 변동성분을 반영할 수 있는 분포형 강우-유출모형의 조합을 통하여 유입량산정의 개선에 효과적으로 적용되었다.

가설 설정

  • (2003)에 의해서 제안된 값을 적용하였다. 다만 농경지와 수역에 대한 불투율을 직접적으로 제안하지 않아 농경지에 대해서는 논, 밭, 비닐하우스의 불투수율을 평균한 값을 적용하고, 수역의 경우 강우가 직접유출에 기여하는 것으로 가정하였다(Hong et al., 2006).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다목적댐 저수지에서의 정확한 유입량 산정는 어떤 의미를 가지고 있는가? 다목적댐 저수지에서의 정확한 유입량 산정은 저수지의 관리 및 운영 조작 상 필수적인 사항으로서 이수측면에서는 저수지의 물수지 분석, 치수측면에서는 홍수조절을 위한 의사결정 정보제공에 있어서 매우 중요한 의미를 갖고 있다. Korea Water Resources Corporation(이하 ‘KOWACO’)는 90년대 후반 다목적댐에서의 유입량 산정에 있어서의 문제점을 인식하고 이의 해결을 시도하였다(KOWACO, 1999).
저수지 유입량은 어떻게 산정하는가? Korea Water Resources Corporation(이하 ‘KOWACO’)는 90년대 후반 다목적댐에서의 유입량 산정에 있어서의 문제점을 인식하고 이의 해결을 시도하였다(KOWACO, 1999). 일반적으로 저수지 유입량은 일정시간 동안의 저수지수위변화를 관측하고 수위-용적곡선을 활용하여 산정하는 것이 일반적이다. KOWACO(1999)에서는 다양한 원인으로 인하여 발생하는 저수지 수위의 변동과 이를 통해서 발생하는 유입량 수문곡선 상에서의 상당한 진폭과 주기성분을 갖는 잡음(noise)을 문제점으로 지적하고 있었다.
외국에서 수문모델링을 위해 사용중인 위성원격탐사로 확보된 통합공간정보는 무엇이 있는가? 한편 외국에서는 수문모델링을 위하여 최근의 위성원격탐사로 확보된 통합공간정보의 활용이 활발해 지고 있다(Gupta, 2002). 이를테면 토지이용 및 강우모니터링(Li, et al., 2012), 지표면온도(Crow and Wood, 2003), 지표면 지질(Ticehurst et al, 2006), 토양수분(Vivoni et al, 2008), 식생(Bormann, 2007), 지형 및 수리학적 조도계수(Aberle and Smart, 2003) 등이 있다. 이들 기법들은 충분히 미래지향적 기법들이지만, 현재로서는 충분히 검증되지 못할 경우 상당한 오차를 나타낼 수 밖에 없는 한계를 보이고 있다.
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참고문헌 (22)

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  20. Vieux, B. E. (2004). Distributed Hydrologic Modeling Using GIS. Kluwer Academic Publishers. 

  21. Vieux, B. E. and Moreda, F. G. (2003). "Ordered physics-based parameter adjustement of a distributed model." Water Science and Application Series, Vol. 6, American Geophysical Union, pp. 267-281, ISBN 0-87590-355-X. 

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