[논문]강우-유출 및 저수지 운영 연계 모의를 통한 기후변화의 이수안전도 및 홍수위험도 영향 분석: 합천댐 유역 사례

노성진; 이가림; 김보미; 조지현; 우동국

doi:10.3741/jkwra.2023.56.11.765

강우-유출 및 저수지 운영 연계 모의를 통한 기후변화의 이수안전도 및 홍수위험도 영향 분석: 합천댐 유역 사례
Climate change impact analysis on water supply reliability and flood risk using combined rainfall-runoff and reservoir operation modeling: Hapcheon-Dam catchment case 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.56 no.11, 2023년, pp.765 - 774

노성진 (금오공과대학교 토목공학과) , 이가림 (금오공과대학교 토목공학과) , 김보미 (금오공과대학교 토목공학과) , 조지현 (계명대학교 토목공학전공) , 우동국 (계명대학교 토목공학전공)

초록
AI-Helper

기후변화로 인해 강우의 변동성이 증가하여가뭄 또는 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 불확실성이 증가하는 기후 조건에 대응하는 수자원 시설 관리대책의 수립을 위해서는, 하천의 자연 유출량과 인공계 물공급을 모두 고려한 저수지 운영 모의를 통하여, 이수 및 치수 측면의 수자원 시설 영향에 대한 종합적인 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하여, 합천댐 유역을 대상으로 기후변화에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석을 수행하였다. 강우-유출모형으로는 modèledu Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J) 모형을, 저수지운영 모형은 HEC-Ressim 모형의 구조를 가지는 R 기반모형을 적용하였다. 구축된 연계 모형에 기후변화 시나리오를 2100년까지적용하여 합천댐의 이수안전도 및 홍수위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 이수안전도 분석 결과, SSP5-8.5에 비해 SSP2-4.5 조건에서 이수안전도가 더높으며, 먼미래로 갈수록 모두 과거 조건보다 이수안전도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 먼미래 기간에서는 홍수 위험도의 범위가 더욱 넓어지는 것으로나타났으며, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 두 시나리오모두 먼미래 기간에서 홍수 위험도의 중앙값이 가장 높았다. 또한, 연총강수량과연총유출은 과거 대비 10% 미만 증가하는데 비해, 홍수시댐무효방류량은 120%이상 증가하여, 연구대상지역인 합천댐유역의 경우, 미래 기후변화로 인한 홍수위험도가 상승할 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to climatechange, precipitation variability has increased, leading to more frequentoccurrences of droughts and floods. To establish measures for managing waterresources in response to the increasing uncertainties of climate conditions, itis necessary to understand the variability of natural river discharge and theimpact of reservoir operation modeling considering dam inflow and artificialwater supply. In this study, an integrated rainfall-runoff and reservoiroperation modeling was applied to analyze the water supply reliability andflood risk for a multipurpose dam catchment under climate change conditions. Therainfall-runoff model employed was the modèle du Génie Rural à 4 paramètresJournalier (GR4J) model, and the reservoir operation model used was an R-basedmodel with the structure of HEC-Ressim. Applying the climate change scenariosuntil 2100 to the established integrated model, the changes in water supplyreliability and flood risk of the Happcheon Dam were quantitatively analyzed.The results of the water supply reliability analysis showed that under SSP2-4.5conditions, the water supply reliability was higher than that under SSP5-8.5conditions. Particularly, in the far-future period, the range of flood risk widened,and both SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios showed the highest median flood riskvalues. While precipitation and runoff were expected to increase by less than10%, dam-released flood discharge was projected to surge by over 120% comparedto the baseline

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Study site locations: Hapcheon-Dam catchment. The blue lines and triangles indicate the stream and weather stations, respectively
그림 Fig. 2. Schematic diagram of GR4J (adapted from Woo et al., 2022)
표 Table 1. Description of GR4J parameters (Perrin et al., 2003)
그림 Fig. 3. Historical and climate change scenarios at the Hapcheon-Dam catchment. (a) Observed precipitation from 1995 to 2014 (dark blue), and precipitation under SSP2-4.5 (light blue) and SSP5-8.5 (middle blue). (b) Observed temperature from 1995 to 2014 (dark blue), and temperature under SSP2-4.5 (light blue) and SSP5-8.5 (middle blue)
그림 Fig. 4. Rainfall-runoff modeling validation. (a) Comparison between observed and modeled discharge. The red and blue lines in (a) represent the 1:1 relationship and trend line, respectively. (b) Observed (black) and simulated (gray) water levels. The blue and red lines in (b) represent normal high- and low-water level, respectively
그림 Fig. 5. Assessment of water supply reliability for (a) historical period (1995-2014) and (b) future (2015-2100), (c) near-future (2041-2060), and (d) far future periods (2081-2100) under SSP2-4.5 (blue) and SSP5-8.5 (red)
그림 Fig. 6. Assessment of flooding risk for (a) historical period (1995- 2014) and (b) future (2015-2100), (c) near-future (2041-2060), and (d) far future periods (2081-2100) under SSP2-4.5 (blue) and SSP5-8.5 (red)
표 Table 2. Flood risk analysis for historical (Hist) and two future periods (Near- and Far-future)
그림 Fig. 7. Assessment of the percentage change in (a) rainfall, (b) runoff, and (c) dam-released flood volume during future (2015- 2100), near-future (2041-2060), and far-future periods (2081- 2100) under SSP2-4.5(sky blue) and SSP5-8.5(blue) compared to the historical period (1995-2014)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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