[논문]연천지역의 표준 강수 지수와 하천 유량 가뭄지수를 이용한 가뭄 평가

김일환; 이주헌; 정일문

doi:10.9720/kseg.2023.2.241

초록
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장주기의 가뭄과 빈번하게 발생하는 봄철 가뭄으로 연천지역 주민의 생계 수단인 농작물의 피해가 발생하고 있다. 연천의 가뭄에 대한 정도를 분석하기 위해 강수, 하천 유량 자료를 통해서 월별 유량 비율 등을 검토하였으며, 표준 강수 지수와 하천 유출 가뭄지수를 산정하였다. 연천군 유역 인근의 강수, 유량 관측소를 활용하여 가뭄 분석을 진행한 결과 모든 가뭄지수에서 공통적으로 2014년에 발생한 가뭄이 2019년까지 크거나 작게 지속된 것으로 분석되었다. 또한 지속기간 12개월의 가뭄지수의 경우 가뭄기간이 24개월이 지속됨에 따라 가뭄으로 인한 피해가 극심했을 것으로 예상된다. 가뭄 피해를 대처하기 위해 가뭄의 현재 상태를 파악하고 예측하는 것이 중요하며 가뭄의 정도 및 지속 기간에 따른 하천, 수공 구조물 등의 통합 운영관리 전략을 수행하는 것이 시급할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Long-term droughts and frequent spring droughts are causing damage to crops, which are the means of livelihood of residents of the Yeoncheon region. To analyze the degree of drought in Yeoncheon, the ratio of monthly precipitation and discharge was reviewed through observed data, and the standardize...

Long-term droughts and frequent spring droughts are causing damage to crops, which are the means of livelihood of residents of the Yeoncheon region. To analyze the degree of drought in Yeoncheon, the ratio of monthly precipitation and discharge was reviewed through observed data, and the standardized precipitation index and streamflow drought index were calculated. As a result of drought analysis using precipitation and discharge observation stations near the Yeoncheon basin, it was analyzed that the drought that occurred in 2014 was common to all drought indices and that drought occurred continuously until 2019, either large or small. In the case of drought indices with a duration of 12 months, it is expected that the damage caused by the drought would be severe as the drought period lasted 24 months. In order to manage drought damage, it is important to understand and predict the current state of drought. In order to cope with drought in advance, it is urgent to implement an integrated operation management strategy for rivers and waterworks structures according to the degree and duration of drought.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Classification of moisture conditions according to the range of SPI
그림 Fig. 1. Location of study area and station.
표 Table 2. Classification of drought conditions according to the range of SDI
그림 Fig. 2. Monthly precipitation near study area.
표 Table 3. Total precipitation by year/month in Choerwon station (unit:mm)
표 Table 4. Total precipitation by year/month in Dongducheon station (unit:mm)
그림 Fig. 3. Ratio of monthly precipitation to average monthly precipitation.
그림 Fig. 4. Monthly discharge in study area.
표 Table 5. Average discharge by year/month in Imjingyo station (unit:CMS)
표 Table 6. Average discharge by year/month in Saranggyo station (unit:CMS)
그림 Fig. 5. Ratio of monthly discharge to average monthly discharge.
그림 Fig. 6. Results of drought analysis using SPI (2000-2021).
그림 Fig. 7. Results of drought analysis using SDI (2001 -2021).

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 연천지역을 대상으로 강수 자료와 유출량 자료를 활용하여 가뭄 분석을 수행하였다. 기후변화를 넘어 기후 위기를 맞아 가뭄 피해를 대처하기 위해 가뭄의 현재 상태를 파악하고 예측하는 것이 중요하다.

제안 방법

선택된 자료는 연천군 인근의 철원, 동두천관측소의 강수량 자료를 사용하여 가뭄 정량화를 수행하였다. 가뭄 지속 기간은 3, 6, 9, 12개월의 SPI를 산정하였다. 2000년대 이후부터 지속 기간별로 산정된 SPI에서는 공통으로 2014년에 발생한 가뭄으로 인해 회복되지 못하고 2015년까지 지속되는 것으로 나타났다.
연천군은 2000년 이전 유역 내 설치된 댐으로 인해 가뭄 피해는 확인이 어려웠던 반면 극심한 홍수에 대한 피해 기록들이 다수 확인되었고 2000년 이후 연천댐 철거 이후 지속적인 농업 가뭄으로 인한 피해를 당하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 농업적 가뭄의 피해가 빈번히 발생하는 연천지역을 대상으로 가뭄의 지속 기간 및 정도를 분석할 수 있는 SPI와 SDI를 산정하였고 가뭄 분석을 위해 강수, 하천 유량 자료를 통해서 월별 유량 비율 등을 검토하였다. 연천군 유역 인근의 강수, 유량 관측소를 활용하여 가뭄 분석(SPI, SDI)을 진행한 결과 모든 가뭄지수에서 공통으로 2014년 부터 2019년까지 크거나 작게 지속적으로 가뭄이 발생한 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 확보가 가능한 데이터를 중심으로 표준 강수 지수를 산정하였다. 선택된 자료는 연천군 인근의 철원, 동두천관측소의 강수량 자료를 사용하여 가뭄 정량화를 수행하였다.
연천군 임진교, 사랑교의 유량 자료를 기반으로 수문학적 가뭄인 지속 시간별 SDI를 산정하였다. 2000년대 이후부터 지속 기간별로 산정된 SDI에서도 SPI와 같이 2014년에 발생한 가뭄으로 인해 2015년까지 지속되는 것으로 나타났다.

대상 데이터

강수의 기록은 종관기상관측장비(ASOS, Automated Surface Observing System)를 활용하는 연천군 인근의 철원(95), 동두천(98) 관측소의 자료를 수집하였다. 철원관측소의 자료 길이는 1988년부터 존재하며, 동두천관측소는 1998년부터의 강수 자료를 보유하고 있는 것으로 확인하였다.
본 연구에서는 확보가 가능한 데이터를 중심으로 표준 강수 지수를 산정하였다. 선택된 자료는 연천군 인근의 철원, 동두천관측소의 강수량 자료를 사용하여 가뭄 정량화를 수행하였다. 가뭄 지속 기간은 3, 6, 9, 12개월의 SPI를 산정하였다.
강수의 기록은 종관기상관측장비(ASOS, Automated Surface Observing System)를 활용하는 연천군 인근의 철원(95), 동두천(98) 관측소의 자료를 수집하였다. 철원관측소의 자료 길이는 1988년부터 존재하며, 동두천관측소는 1998년부터의 강수 자료를 보유하고 있는 것으로 확인하였다. 자료의 분석은 2000년을 기준으로 설정하였으며, Fig.

성능/효과

연천지역은 2000년 연천댐 철거 이전에는 주로 홍수에 대한 피해가 발생하였으며, 철거 이후 주로 농업에 대한 가뭄 피해가 발생하고 있다. 2001년 3월에서 6월까지 강수량이 평년 대비 208.2 mm가 감소하여 42.5 mm로 봄 가뭄이 발생하였으며, 농업용수 부족에 따른 농작물의 피해가 크게 나타났다. 2015, 2018년 등에도 가뭄으로 농업용수의 고갈 현상이 발생하였으며, 빈번하게 발생하는 가뭄으로 연천지역 주민의 생계 수단인 농작물이 최우선으로 피해를 나타냈다.
4, Tables 5, 6), 월별 평균 대비 유량을 산출한 결과(Fig. 5), 2014, 2015년도가 현저하게 낮은 시계열 자료를 보였으며, 2019년까지도 상대적으로 낮은 분포를 보이는 것으로 확인하였다. 임진교는 2001년 4, 5, 6월에 월별 평년 평균 대비 50% 미만이 연속적으로 발생하였으며, 특히, 2011년 이후 50% 미만의 비율이 계절 등에 상관없이 발생하는 것으로 나타났다.
결과적으로 댐 철거 이후 연천군 가뭄 피해는 주변 경기도 북부지역의 상황과 유사한 피해양상을 보이고 있으며, 특히 농업적 가뭄 피해가 큰 것으로 확인되었지만, 사회적으로 주목 받는 심각한 수준의 수문학적 가뭄 피해 양상은 확인되지 않았다. 다만, 한강권역에서 발생했던 심각 단계의 가뭄 사상이었던2014~2015년 가뭄은 연천군에서도 심각한 수준의 가뭄인 것으로 나타났다.
본 연구에서는 농업적 가뭄의 피해가 빈번히 발생하는 연천지역을 대상으로 가뭄의 지속 기간 및 정도를 분석할 수 있는 SPI와 SDI를 산정하였고 가뭄 분석을 위해 강수, 하천 유량 자료를 통해서 월별 유량 비율 등을 검토하였다. 연천군 유역 인근의 강수, 유량 관측소를 활용하여 가뭄 분석(SPI, SDI)을 진행한 결과 모든 가뭄지수에서 공통으로 2014년 부터 2019년까지 크거나 작게 지속적으로 가뭄이 발생한 것으로 분석되었다. 지속 기간 12개월의 가뭄지수의 경우 가뭄 기간이 24개월이 지속됨에 따라 가뭄으로 인한 피해가 극심했을 것으로 예상된다.
연천군은 2000년 이전 유역 내 설치된 댐으로 인해 가뭄 피해는 확인이 어려웠던 반면 극심한 홍수에 대한 피해 기록들이 다수 확인되었고 2000년 이후 연천댐 철거 이후 지속적인 농업 가뭄으로 인한 피해를 당하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 농업적 가뭄의 피해가 빈번히 발생하는 연천지역을 대상으로 가뭄의 지속 기간 및 정도를 분석할 수 있는 SPI와 SDI를 산정하였고 가뭄 분석을 위해 강수, 하천 유량 자료를 통해서 월별 유량 비율 등을 검토하였다.
2000년대 이후부터 지속 기간별로 산정된 SDI에서도 SPI와 같이 2014년에 발생한 가뭄으로 인해 2015년까지 지속되는 것으로 나타났다. 특히, 임진교에서는 지속 기간 9개월(SDI(9))와 12개월(SDI(12))에서는 2014년의 가뭄이 완벽히 해소되지 못하고 2019년까지 영향이 이어지는 것을 확인할 수 있다. Fig.

후속연구

기후변화 및 물 수요의 증가에 따라 가뭄은 지속 기간의 증가와 사회적 ‧ 공간적 영향 범위의 전이, 빈도의 증가가 발생할 것으로 예상되므로 가뭄지수를 이용한 물 이용 및 통합 관리를 통해 현실적이고 효과적인 가뭄 대응 정책 수립이 마련되어야 할 것으로 판단된다.
지속 기간 12개월의 가뭄지수의 경우 가뭄 기간이 24개월이 지속됨에 따라 가뭄으로 인한 피해가 극심했을 것으로 예상된다. 또한, 2001년도에 가뭄 피해가 예상되었지만, 시계열 자료의 시작 지점으로 이전 유량 자료 등이 확인이 어려워 장기적인 가뭄 피해에 대한 검토에는 한계가 있다. 다만, 문헌상에서 2001년은 경기도 북부지역 가뭄 피해가 심각한 것으로 보고됨에 따라 연천군도 예외적인 상황은 아닌 것으로 판단된다.

참고문헌 (14)

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