[논문]낙동강 유역 주요지점에서의 환산유량과 실측유량의 비교분석

황수진; 김삼은; 이기성; 이진원; 정성원

[국내논문] 낙동강 유역 주요지점에서의 환산유량과 실측유량의 비교분석
Relative Analysis of Computed Discharge and Actual Survey Discharge in Nak Dong Basin 원문보기

황수진 (유량조사사업단) , 김삼은 (유량조사사업단) , 이기성 (유량조사사업단) , 이진원 (유량조사사업단) , 정성원 (유량조사사업단)

귀중한 수자원을 효율적으로 관리하고 홍수 피해를 저감하고 환경친화적인 수자원의 역할을 제대로 자리매김하기 위하여 무엇보다 필요한 사항은 신뢰성 있는 유량자료를 기초자료로서 확보하는 것이다. 하지만 과거 낙동강 유역의 유량 자료는 유량측정성과와 수위자료의 불확실성으로 인하여 환산 유량 자료는 근본적인 한계가있을 뿐만 아니라 시시각각으로 변하므로 불확실성이 높은 특성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 유량조사사업단 설립 이후에 측정된 유량자료의 정확도를 분석하기 위하여 낙동강 유역의 가장 대표적인 수위관측지점인 낙동, 왜관, 진동 지점에 대하여 수위-유량관계곡선식의 정확도를 분석하고, 작성된 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산유량과 실측유량의 유량값을 비교 분석하므로서 유량자료에 대한 신뢰성을 검증하고 문제점을 분석하고자 하였다. 유량조사사업단에서 실시하고 있는 주요지점들의 환산유량의 정확성은 낙동강홍수통제소의 지속적인 T/M자료의 관리로 인한 정확도의 향상으로 인하여 수위-유량관계곡선식은 물론 이에 따른 환산 유량이 높은 신뢰성을 갖는 것으로 나타났다.

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문제 정의

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 정도 높은 유량측정 자료가 필요하다 본 연구는 유량조사사업단에서 실시한 낙동강 유역의 3개 유량측정지점의 수위-유량관계곡선식의 불확실도 및 환산 유량 검토를 수행하였다.

제안 방법

2006년에서 2008년까지 낙동강 수계 주요지점 낙동, 왜관, 진동 수위관측소에 계기수위를 이용한 환산유량과실측유량을 비교 분석하였다. 측정된 유량자료를 이용하여 낙동강 유역의 가장 대표적인 수위관측지점인 낙동, 왜관, 진동 지점에 대하여 수위-유량관계곡선식의 정확도를 분석하고, 작성된 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산유량과 실측유량의 유량값을 비교·분석하므로서 유량자료에 대한 신뢰성을 검증하고 문제점을 분석하였다.
3개 유량측정지점에서 수위-유량관계곡선식 작성시 이상치로 분석되었던 일부 성과를 제외하고 표 2 와 같이 지점별로 수위-유량관계곡선식에 대한 실측유량과의 표준오차(S_e)와 수위-유량관계곡선식의 불확실도 (2S_mr)를 계산하였다. 실측 유량의 표준오차와 수위-유량관계곡선의 불확실도를 살펴보면 과거에 비해 지속적으로 나아지는 결과를 볼 수 있으나, 왜관 지점의 경우 2008년도에서 과거에 비해 높아지는 결과를 나타내고있다.
작성된 각 지점별 수위-유량관계곡선을 이용하여 낙동강홍수통제소에서 운영하고 있는 계기수위를 수집하여 유량환산을 실시하였다. 아래의 그림은 각 지점별 3년간의 유량측정성과와 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산을 비교한 것이며, 이에 따른 편차율을 시기별로 각각 나타내었다.
2006년에서 2008년까지 낙동강 수계 주요지점 낙동, 왜관, 진동 수위관측소에 계기수위를 이용한 환산유량과실측유량을 비교 분석하였다. 측정된 유량자료를 이용하여 낙동강 유역의 가장 대표적인 수위관측지점인 낙동, 왜관, 진동 지점에 대하여 수위-유량관계곡선식의 정확도를 분석하고, 작성된 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산유량과 실측유량의 유량값을 비교·분석하므로서 유량자료에 대한 신뢰성을 검증하고 문제점을 분석하였다. 지점에 따라 유량측정오차와 계기수위 오류로 인한 편차율이 다소 높은 문제점이 나타났지만 낙동강홍수통제소의 지속적인 T/M자료의 관리로 인한 정확도의 향상과 정확한 수위-유량관계곡선식 개발에 따른 환산유량은 높은 신뢰성을 갖는 것으로 나타났다.

대상 데이터

왜관 수위관측소지점은 경북 칠곡군 왜관읍 왜관리 (동경128°23'40", 북위 36°00'01") 구 4번 국도의 (구)철교상에 교량부착식으로 위치하며 낙동강 홍수예보지점이다.

성능/효과

낙동강 수계 3개 지점에 대한 유량측정성과를 표 1 에 나타내었다. 년 단위의 지속적인 유량측정을 실시하였으며, 유량측정성과는 계획대비 모든 지점에서 100% 이상의 성과를 확보하였다.
55%로 확연하게 개선된 것을 알 수 있다. 따라서 부분적인 계기수위 오작동과 부정확한 유량측정성과에의해 높은 편차율을 나타내었지만 과거에 나타났던 환산유량의 부정확성에 대하여 상당 부분 개선된 결과를 알 수 있었으며, 이에 따라 낙동강 유역에 대한 신뢰성 높은 유량자료 확보에 따른 수자원 기본 자료가 확보된 것으로 판단된다.
)를 계산하였다. 실측 유량의 표준오차와 수위-유량관계곡선의 불확실도를 살펴보면 과거에 비해 지속적으로 나아지는 결과를 볼 수 있으나, 왜관 지점의 경우 2008년도에서 과거에 비해 높아지는 결과를 나타내고있다. 이것은 왜관 지점에서의 지속적인 하상변동과 하천골재 채취에 따른 저수위 유량측정성과의 산포도 약간 크게 나타난 원인이며, 앞으로 하상변동에 따른 수위-유량관계곡선 개발에 대한 개선이 필요할 것으로 판단된다.
왜관지점은 0.15%에서 68.15%로 나타났으며, 최대 편차율에 대한 분석 결과 수위-유량관계곡선식 개발시 제외된 성과로 확인 되었다. 따라서 계기 수위가 정상 작동이 되지 않아 큰 편차율이 나타난 것이 아닌 유량측정 오차에 의한 편차율이 큰 것으로 판단된다.
6%의 편차율을 산정되었지만, 이것 또한 유량측정성과의 오차에 의한 결과로 나타났다. 지속적으로 정확도 높은 유량측정성과를 확보하여 2008년도의 환산유량의 최대 편차율이 19.55%로 확연하게 개선된 것을 알 수 있다. 따라서 부분적인 계기수위 오작동과 부정확한 유량측정성과에의해 높은 편차율을 나타내었지만 과거에 나타났던 환산유량의 부정확성에 대하여 상당 부분 개선된 결과를 알 수 있었으며, 이에 따라 낙동강 유역에 대한 신뢰성 높은 유량자료 확보에 따른 수자원 기본 자료가 확보된 것으로 판단된다.
측정된 유량자료를 이용하여 낙동강 유역의 가장 대표적인 수위관측지점인 낙동, 왜관, 진동 지점에 대하여 수위-유량관계곡선식의 정확도를 분석하고, 작성된 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산유량과 실측유량의 유량값을 비교·분석하므로서 유량자료에 대한 신뢰성을 검증하고 문제점을 분석하였다. 지점에 따라 유량측정오차와 계기수위 오류로 인한 편차율이 다소 높은 문제점이 나타났지만 낙동강홍수통제소의 지속적인 T/M자료의 관리로 인한 정확도의 향상과 정확한 수위-유량관계곡선식 개발에 따른 환산유량은 높은 신뢰성을 갖는 것으로 나타났다.

후속연구

실측 유량의 표준오차와 수위-유량관계곡선의 불확실도를 살펴보면 과거에 비해 지속적으로 나아지는 결과를 볼 수 있으나, 왜관 지점의 경우 2008년도에서 과거에 비해 높아지는 결과를 나타내고있다. 이것은 왜관 지점에서의 지속적인 하상변동과 하천골재 채취에 따른 저수위 유량측정성과의 산포도 약간 크게 나타난 원인이며, 앞으로 하상변동에 따른 수위-유량관계곡선 개발에 대한 개선이 필요할 것으로 판단된다. 그 외의 수위-유량관계곡선의 개발은 정확한 유량측정성과를 바탕으로 하여 표준오차 및 불확실도가 개선된 것으로 나타나고 있다.
따라서 계기 수위가 정상 작동이 되지 않아 큰 편차율이 나타난 것이 아닌 유량측정 오차에 의한 편차율이 큰 것으로 판단된다. 하지만 과거 왜관 및 진동 지점에서의 환산유량 편차율이 100%이상을 상회했던 것을 감안한다면 지속적인 수위관측소의 계기수위 관리와 정밀한 수위-유량관계곡선식의 개발에 의한 환산유량 편차율이 개선된 것으로 판단된다.

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