[논문]RAP를 이용한 금강유역 유황변화 분석

박상영; 정태성; 김정곤; 고익환

[국내논문] RAP를 이용한 금강유역 유황변화 분석
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박상영 (한국수자원공사 수자원연구원) , 정태성 (한국수자원공사 수자원연구원) , 김정곤 (한국수자원공사 수자원연구원) , 고익환 (한국수자원공사 수자원연구원)

하천의 정상적인 기능을 회복시켜 하천 생태계 보전과 환경적으로 안정된 하천 조성이 이루어지도록 하기 위해서는 하천을 보다 자연스럽고 지속적으로 관리하기 위한 효율적인 환경유량의 관리가 필요하다. 본 연구의 목적은 수리구조물에 의한 하천유황 및 하천환경의 변화를 분석하는 기법을 제안하는데 있다. 이를 위하여 먼저, KModSim모델을 이용하여 금강수계에 위치한 대청댐과 용담댐의 운영 전후 가정조건하에서 1984년부터 2006년까지 22년간의 유량자료를 수통지점과 공주지점에 대하여 생산한 후, 환경유량 설정 도구로서 호주 eWater CRC에서 개발한 RAP(River Analysis Package)을 이용하여 금강유역의 유황변화를 통계적으로 분석하였다. 본 연구결과는 향후 수질, 서식처 등 하천환경 변화를 포함하여 하천의 건강성 평가를 위한 기초자료로 사용될 것이다.

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문제 정의

본 연구에서는 수리구조물에 의한 하천 유황 및 하천환경의 변화에 따른 생태계의 영향을 정량적으로 분석하는 기법을 제안하였다.
본 연구에서는 수리구조물에 의한 하천유황 및 하천환경의 변화를 분석하는 기법을 제안하였으며, 연구결과는 다음과 같다. 본 연구의 결과는 향후 수질, 서식처 등 하천환경 변화를 포함하여 하천의 건강성 평가를 위한 기초자료로 사용될 것이다.

제안 방법

여기서 사상이라 함은 설정된 임계치 이상 또는 이하일 경우에 해당하는 기간을 말하며, 각각 High spell, Low spell로 정의된다. RAP에서 사상분석은 임 계 값, 최 소지 속시 간, 단독조건의 매 개 변수를 이용하여 분석 한다. 공주지점 에 대한 High Spell 분석은 임계값은 대청, 용담댐 건설 전 평균유량의 5배(64, 777 103m3/Day)S 설정하고 분석을 수행하였으며, Low Spell 분석은 평균유량의 0.
RAP에서 사상분석은 임 계 값, 최 소지 속시 간, 단독조건의 매 개 변수를 이용하여 분석 한다. 공주지점 에 대한 High Spell 분석은 임계값은 대청, 용담댐 건설 전 평균유량의 5배(64, 777 103m3/Day)S 설정하고 분석을 수행하였으며, Low Spell 분석은 평균유량의 0.5배#배를 설정하고 분석을 수행하였다. 사상분석 결과는 Low Spell에 해당하는 부분이 High Spell 부분보다 영향을 더 많이 받은 것으로 분석되었다 표 2).
유량-생태계 관계 모델은 관련 문헌으로부터 도출될 수 있으며, RAP의 나머지 3개의 모듈과 상호보완적으로 사용될 수 있다. 본 연구에서 적용된 시나리오 조건은 용담댐 하류 수통 지점은 용담댐의 건설 전후 조건에 대하여 시계열분석을 수행하였으며, 대청댐 하류 공주지점은 용담댐 및 대청댐 건설 전후를 가정한 유량에 대하여 분석을 수행하였다 (그림 1).

대상 데이터

KModSim모델은 물수급 과정을 LINK or ARC (하천 그리고 관망와 NODE (저수지, 용수수요, 유역 간 교환, 조절점, 접점, 소스 그리고 싱크)를 이용하여 Network (물수지 모식도)을 구성하고 유역의 물 배분 및 저수지 운영 시나리오를 모의함으로써 복잡한 유역시스템에 대해서도 쉽게 Network을 구성하여 모의가 가능한 최적화 모델이다. KModSim모델을 이용하여 금강수계에 위치한 대청댐과 용담댐의 운영 전후 가정조건하에서 1984년부터 2006년까지 23년간의 유량 자료를 수통지점과 공주지점에 대하여 생산하였다.

데이터처리

여울, 소 등)간의 관계를 분석하고 관계식 (rating curve)을 도출하기 위하여 개발되었다. 시계열분석(Time Series Analysis, TSA) 모듈은 일단위 시계열자료를 분석하고 통계학적인. 분석과그래프를 제공하며, 시간에 따른 변화를 분석할 목적으로 개발되었다.

이론/모형

수리구조물에 의한 유황의 변화와 하천환경의 변화에 따른 생태계의 영향을 정량적으로 분석하고, 환경유량을 산정하기 위한 도구로서 RAP(River Analysis Package)0] 사용되었다. RAP는환경유량관리를 목적으로 개발된 컴퓨터 패키지로써 호주의 eWater CRC(eWater Cooperative Research Centre)에 의해 개발되었다.
시계열 분석에 사용된 유량자료는 프론티어 사업을 통해 개발된 KModSim모델을 이용하였다. KModSim모델은 물수급 과정을 LINK or ARC (하천 그리고 관망와 NODE (저수지, 용수수요, 유역 간 교환, 조절점, 접점, 소스 그리고 싱크)를 이용하여 Network (물수지 모식도)을 구성하고 유역의 물 배분 및 저수지 운영 시나리오를 모의함으로써 복잡한 유역시스템에 대해서도 쉽게 Network을 구성하여 모의가 가능한 최적화 모델이다.

성능/효과

한편, 용담댐의 건설은 저유량(Percentile 90)에 해당하는 유량을 크게 증가시켰으나, 고유량 (Percentile 10) 부분의 영향은 크지 않은 것으로 분석되었다. 공주지점에서 분석된 유량 지속 지간 그래프 분석 결과, 공주지점의 유량변화는 대청댐 건설의 영향은 미미하였고, 용담댐의 건설에 따라서 저유량과 중간유량이 증가한 것으로 분석되었다.
그래프에서 백분율(%)은 특정 유량을 초과할 시간의 비율을 나타낸다. 분석결과 용담댐건설 후에 증가된 저유량을 확인할 수 있었으며, 고유량부분의 변화는 미미하였다 (그림 2).
5배#배를 설정하고 분석을 수행하였다. 사상분석 결과는 Low Spell에 해당하는 부분이 High Spell 부분보다 영향을 더 많이 받은 것으로 분석되었다 표 2).
수통지점의 전기간에 대한 시계열자료의 통계분석 결과는 표 1과 같다. 용담댐의 건설로 인하여 저유량(Percentile 90)은 상당부분 증가하였으며, 고유량(Percentile 10)은 감소한 것으로 분석 되었다. 유량지속시간 곡선(Flow Duration Curve, FDC)은 시계열자료의 범위(range)와 퍼진 정도를 분석하는 위해 사용된다.

후속연구

연구결과는 다음과 같다. 본 연구의 결과는 향후 수질, 서식처 등 하천환경 변화를 포함하여 하천의 건강성 평가를 위한 기초자료로 사용될 것이다.

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