[논문]K-ModSim 모형에 대한 수자원계획 적용성 검토

강신욱; 정태성; 황만하; 고익환

K-ModSim 모형에 대한 수자원계획 적용성 검토
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강신욱 (한국수자원공사 수자원연구원) , 정태성 (한국수자원공사 수자원연구원) , 황만하 (한국수자원공사 수자원연구원) , 고익환 (한국수자원공사 수자원연구원)

K-ModSim 모형을 이용하여 금강권역의 2006년의 기준수요량에 대한 수자원부존량을 평가하였다. 이에 대한 2006년 기준 생활, 공업, 농업, 하천유지용수 자료와 38년의 자연유출량 자료를 이용하고, 금강권역의 기존 및 계획 광역상수도를 고려한 물수지 네트워크를 작성하여 수행하였다. 수행결과 금강권역은 2006년 기준수요에 대해 74백만$m^3$/년의 물부족이 발생하였다. 금강권역에 대한 물수지분석 과정을 통해 K-ModSim 모형의 활용성을 확인할 수 있었다. 그동안 국내 사용자들에게 결과의 의문을 갖게 만들었던 병렬저수지 문제는 Reservoir Balancing을 이용해 동일 비율로 방류하도록 보완되었고, 입출력에 대해서 Excel 프로그램과 연동되게하여 복사 및 붙이기가 가능하도록 편리하게 개선되었다. K-ModSim 모형은 복잡한 유역의 효율적인 수자원 관리 및 운영을 위해 이해관계자에게 효율적인 정보를 제공할 수 있는 유용한 도구라고 판단된다.

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문제 정의

본 연구에서는 현 상황에서 금강권역의 장기간의 자연 유출량 자료를 실측 수위를 통하여 산정하는 것은 자료의 가용성 부족 및 신뢰성 면에서 적용이 어려우므로 강우-유출모형인 토양수분 저류구조 탱크모형을 이 ® 용하여 자연 유출량을 산정 하고자 하였다. 자연 유출 I 량 산정기간은 현재 우리나라 전역에서 동시 우량 관측을 수행하여 이용할 수 있는 관측소들을 조사하여 설정하였을 뿐만 아니라, '67 ~'68년, '94 ~, 95년의 갈수기 간을 포함한 '66 ~'03년(38년)이다.

제안 방법

K-ModSim을 사용하여 2006년 기준수요에 대한 물수지 분석을 수행하였다. 물수지 분석 계산시간 간격은 5일 단위로 수행하였으며, '66년 10월 ~'03년 9월까지의 기간에 대해 수행하였다.
댐의 초기 저수위는 상시 만수위와 10월 1일 평균저수위를 함께 고려하여 결정하였고 댐 간 연계운영 방법은 K-ModSim에서 제공하는 Reservoir Balancing을 통해 댐 간에 동일비율로 수요를 공급하도록 하였다. 광역 물 공급 시설은 현재 운영 중이거나 2004년 수도정비기본계획에서 반영된 계획 현황을 고려하여 도수시설로 광역 물 이동 망 구성 후 공급 대상 소유역의 생활공업용수 수요처로 공급하도록 하였다. 수요처의 우선순위는 상류에서 하류로 증가하도록 하고, 하천유지용수, 생활용수, 공업용수, 농업용수 순으로 부여하였다.
그리고 댐 실측유입량을 이용하므로 댐에서의 수면증발량은 고려하지 않았다. 댐의 초기 저수위는 상시 만수위와 10월 1일 평균저수위를 함께 고려하여 결정하였고 댐 간 연계운영 방법은 K-ModSim에서 제공하는 Reservoir Balancing을 통해 댐 간에 동일비율로 수요를 공급하도록 하였다. 광역 물 공급 시설은 현재 운영 중이거나 2004년 수도정비기본계획에서 반영된 계획 현황을 고려하여 도수시설로 광역 물 이동 망 구성 후 공급 대상 소유역의 생활공업용수 수요처로 공급하도록 하였다.
K-ModSim을 사용하여 2006년 기준수요에 대한 물수지 분석을 수행하였다. 물수지 분석 계산시간 간격은 5일 단위로 수행하였으며, '66년 10월 ~'03년 9월까지의 기간에 대해 수행하였다. 생활 및 공업용수의 휘 수수량은 수요량의 65%가 하류로 휘귀되는 것으로 하였으며, 농업용수는 수요량의 65% (순물소모량)을 사용하고 회귀는 없는 것으로 하였다.
본 연구에서는 최근 괄목할 만한 업그레이드를 한 K-ModSim 8.0을 이용하여 금강권역의 2006년의 기준수요량에 대한 수자원부존량을 평가하였다. 이에 대한 2006년 기준 생활, 공업, 농업, 하천유지용수 자료와 38년의 자연유출량 자료를 이용하고, 금강권역의 기존 및 계획 광역상수도를 고려한 물수지 네트워크를 작성하여 수행하였다.
0을 이용하여 금강권역의 2006년의 기준수요량에 대한 수자원부존량을 평가하였다. 이에 대한 2006년 기준 생활, 공업, 농업, 하천유지용수 자료와 38년의 자연유출량 자료를 이용하고, 금강권역의 기존 및 계획 광역상수도를 고려한 물수지 네트워크를 작성하여 수행하였다. 수행결과 금강권역은 2006년 기준수요에 대해 74백만H/년의 물부족이 발생하였다.

이론/모형

본 연구에서는 의사결정 지원 모형들 중 네트워크 알고리즘을 이용하고, 최근 괄목할 만한 업그레이드를 한 K-ModSim 모형을 이용하여 금강권역의 2006년의 기준수요량에 대한 수자원 부존량을 평가하였다.
모형이다. 이모형은 일반화된 하천유역 네트워크 모형(river basin network model)으로 네트워크 최적화 기법인 Lagrangian relaxation algorithm을 사용하여 실수계산보다는 효율이 매우 좋은 정수계산 방식을선형네트웍의 해법으로 적용하였으며, 매트릭스 계산은 개량된 simplex method를 확장한 표준 선형프로그램을 사용하여 정수계산 방식이 필요한 정도의 정확도를 갖는 해를 계산할 수 있도록 하였으며 하천유역 관리 에 있어서 물리적, 수문학적, 제도적인 측면에서 물이 배분될 수 있고, 유역 수자원관리 시설의 전체적인 배 치 및 운영조건을 다양하게 반영할 수 있도록 구축되어 있다. 가장 최근버전인 K-ModSim 8.

성능/효과

금강권역에 대한 물수지 분석 결과 총 5개 소 유역에서 물 부족이 발생하였으며, 부족총량은 74백만m7년으로 추정되었다(표 2). 초강유역의 경우 20백만m3/년의 하천수 부족이 발생하였으나, 자체공급원인 지하수, 농업용저수지로부터 17백만m3/년을 공급받아 최종적으로 3백만 m'/년의 부족량이 발생하였다.
금강권역에 대한 물수지분석 과정을 통해 K-ModSim 8.0의 활용성을 확인할 수 있었다. 그동안 국내 사용자들에게 결과의 의문을 갖게 만들었던 병렬저수지 문제는 Reservoir Balancing을 이용해 동일 비율로 방류하도록 보완되었고, 입출력에 대해서는 Excel 프로고.
물수지 분석 계산시간 간격은 5일 단위로 수행하였으며, '66년 10월 ~'03년 9월까지의 기간에 대해 수행하였다. 생활 및 공업용수의 휘 수수량은 수요량의 65%가 하류로 휘귀되는 것으로 하였으며, 농업용수는 수요량의 65% (순물소모량)을 사용하고 회귀는 없는 것으로 하였다. 각 수요처로부터 하천으로 회귀되는 양은 직 하류에 위치한 소유역으로 유출된다.

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