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TANK 모형을 이용한 오염총량관리 목적 낙동강 유황 분석
Flow Duration Curve Analysis for Nak-dong River Basin TMDL Using TANK Model 원문보기

한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집, 2007 May 17, 2007년, pp.1048 - 1052  

김상단 (부경대학교 환경시스템공학부) ,  김재철 (부경대학교 환경시스템공학부) ,  강두기 (부산대학교 토목공학과) ,  신현석 (부산대학교 토목공학과)

초록
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그동안의 하천 유량자료는 주로 홍수방어를 목적으로 구축되어진 관계로 대부분 홍수기에만 의미있는 자료를 갖추고 있으며, 환경관리에 필요한 저갈수기 유량자료는 그 신뢰도가 매우 떨어지고 있다. 다행히 지난 2004년 하반기부터 4대강 물환경 연구소에서 직접 오염총량관리 단위유역 말단부에서 8일 간격으로 유량과 수질을 동시에 측정하기 시작하였고, 사업의 결과 건기 우기의 구별 없이 연중 일정한 간격으로 하천유황 및 수질의 변동여부를 확인하는 것이 가능하게 되었으나, 각 단위유역별 유황곡선을 작성할 목적으로 8일 간격 유량자료를 사용할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 현재 관측 중인 8일 간격 유량자료만으로는 동시 관측이 진행 중인 수질항목과 유량 사이의 상관관계 정도를 파악한다거나, 어떤 방법으로든 수문모형을 구축한 후 이를 부분적으로 검정할 때 참고자료로 사용하는 정도로 그 용도가 한정될 수밖에 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 낙동강 오염총량관리 41개 단위유역 전체를 대상으로 관측된 8일 간격 유량자료를 이용하여 이를 1일 간격 유량자료로 확장을 시도하였다. 이를 위하여 기존의 TANK 모형에 하도추적기능을 추가한 보다 진보된 TANK 모형을 구성하였다. 낙동강 단위유역별 취수량과 방류량을 바탕으로 한 물수지 자료 또한 구비하여 모형에 고려되도록 하였다. 모형의 매개변수 추정을 위하여 국립환경과학원 낙동강물환경연구소에서 8일 간격으로 관측한 유량자료가 이용되었다. 분석결과 모의된 일유량이 실제 유량을 비교적 잘 재현하는 것으로 나타남에 따라 8일간격 유량관측자료의 일유량으로의 확장 가능성을 확인할 수 있었다. 구축된 모형은 적용에 앞서 10년 평균 저수량을 기준으로 1차 오염총량관리 기준유량과의 비교를 시도하였으며, 상류 댐 방류의 영향 및 물수지의 영향을 배제한 상태의 자연유량을 산정하여 이를 현재 유황과의 비교를 수행하였다. 현재유량과의 비교 결과 다목적 댐의 방류효과로 인한 유량 증가효과 및 대규모의 취수로 인한 유량 감소효과가 뚜렷하게 나타남을 알 수 있었다. 산정된 자연유량을 통하여 비유량을 산정한 결과 $5,000km^2$이하인 유역 면적의 경우 비유량 $0.0048m^3/s/km$를, $5,000km^2$이상인 경우에는 비유량 $0.0043m^3/s/km$를 적용하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다. 여기에 유역의 물이용 및 상류의 댐 방류 효과가 고려되면 실제 유역의 저수량을 개략적으로 산정할 수 있을 것으로 기대된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 유역면적이 비교적 작은 경우에는 유역을 누적시켜가면서 모형을 순차적으로 구축하는 것도 하나의 방법이 될 수도 있겠으나, 낙동강 전제 유역을 모의하는 것과 같이 하류방향으로 갈수록 유역면적은 기하급수적으로 커질 경우 또는 대형 다목적 댐을 지나게 될 경우 상류와 하류 사이에는 수문학적 특성이 완전히 다르게 되므로 이와 같은 방법을 사용하기가 곤란해지게 된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 TANK 모형에 하도추적(River Routing) 기능을 추가한 수정 TANK 모형을 구축하여 연구를 수행하였다. 예를 들어 단위유역 낙본B의 유출을 모의하고자 할 경우, 낙본A에서 모의된 유량은 낙본B 상류의 Head water 로 입력되어 낙본B 하도구간을 따라 추적된 후 낙본B에서 자체 발생된 유량과 합산되어 이를 낙본B 출구에서 흐르는 유량으로 모의하게 된다.
  • 본 연구에서는 낙동강 유역의 유황이 분석되었다. 장기 일 유출 수문모형으로서 TANK 모형이 사용되었으며, 낙동강 유역을 상류 다목적 댐의 방류량 및 물이용량 등을 모의하기 위하여 TANK 모형에 하도추적 기능을 추가한 보다 진보된 TANK 모형을 구성하였다.
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