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문제 정의
- 본 연구에서는 홍수기 저수지 운영에서 최적화모형인 goal programming의 적용성을 검토하기 위해 모의기법과 실제 댐운영을 비교하였다. 목적함수와 제약조건을 선형계획법의 형태로 goal programming모형을 구축하였고 모의기법으로는 HEC-5를 동일한 조건으로 설정하여 비교, 검토하였다.
제안 방법
- 충주댐의 방류량과 남한강의 지류유입량을 홍수추적하여 여주 지점의 홍수량으로 이용하였다. 남한강 충주 댐유역의 경우 2006년 7월의 강우로 인해 여주 지점에서 계획홍수량에 근접하는 유량이 발생하였기 때문에 본 연구에서는 2006년 7월 14일부터 19일까지의 수문자료를 사용하여 1시간 간격으로 120시간 동안 분석하 였다. 하도추적은 Muskingum 방법을 이용하였고 매개변수는 한강유역 종합치수계획수립 보고서(국토해양 부, 2009)에서 제시된 값을 사용하였다.
- 본 연구에서는 홍수기 저수지 운영에서 최적화모형인 goal programming의 적용성을 검토하기 위해 모의기법과 실제 댐운영을 비교하였다. 목적함수와 제약조건을 선형계획법의 형태로 goal programming모형을 구축하였고 모의기법으로는 HEC-5를 동일한 조건으로 설정하여 비교, 검토하였다.
- 본 연구에서는 낙동강 상류에 위치한 안동댐유역과 임하댐유역을 선정하여 goal programming을 이용한 저수지 연계운영을 적용하였다. 저수지 연계운영을 위한 최적화모형의 구성은 주요 지점을 안동시로 선정하고 안동댐의 반변천 합류점의 계획홍수량 2,710㎥/s와 임하댐의 반변천 합류전 계획홍수량 3,020㎥/s를 고려하고 안동시 지점의 계획홍수량 5,730㎥/s를 적용하였다.
- 본 연구에서는 홍수기 다목적댐 운영에서 goal programming의 적용성을 검토하기 위해 실제 강우사상을 이용하여, 단일저수지 운영과 저수지 연계운영을 실시하였고 동일한 조건하에서 HEC-5 모의운영을 실시한 후 비교, 분석하였다.
- goal programming의 변수로 사용된 안동시 지점의 홍수량으로는 안동댐과 임하댐의 방류량과 반변천의 지류유입량을 홍수추적하여 적용하였다. 연계운영에서는 2002년 8월 27일부터 8월31일까지의 강우사상을 10분 간격으로 4,000분을 모의운영하였다. 운영초기조건을 안동댐의 상시만수위와 임하댐의 제한수위로 설정한 경우와, 관측된 실제수위로 설정한 경우 등 두 가 지 경우에 대해 검토하였다.
- 연계운영에서는 2002년 8월 27일부터 8월31일까지의 강우사상을 10분 간격으로 4,000분을 모의운영하였다. 운영초기조건을 안동댐의 상시만수위와 임하댐의 제한수위로 설정한 경우와, 관측된 실제수위로 설정한 경우 등 두 가 지 경우에 대해 검토하였다. 한편 goal programming의 결과를 검증하기 위해 동일한 조건하에서 운영된 HEC-5 결과 및 실제 댐운영결과와 비교, 검토하였다.
- 본 연구에서는 낙동강 상류에 위치한 안동댐유역과 임하댐유역을 선정하여 goal programming을 이용한 저수지 연계운영을 적용하였다. 저수지 연계운영을 위한 최적화모형의 구성은 주요 지점을 안동시로 선정하고 안동댐의 반변천 합류점의 계획홍수량 2,710㎥/s와 임하댐의 반변천 합류전 계획홍수량 3,020㎥/s를 고려하고 안동시 지점의 계획홍수량 5,730㎥/s를 적용하였다. goal programming의 변수로 사용된 안동시 지점의 홍수량으로는 안동댐과 임하댐의 방류량과 반변천의 지류유입량을 홍수추적하여 적용하였다.
- 하도추적은 Muskingum 방법을 이용하였고 매개변수는 한강유역 종합치수계획수립 보고서(국토해양 부, 2009)에서 제시된 값을 사용하였다. 초기조건을 충주댐의 홍수기 제한수위와 모의기간 시점에 관측된 실제수위로 설정하였고, goal programming의 결과는 동일한 조건 하에서 운영된 HEC-5 결과 및 실제 충주 댐운영결과와 비교, 검토하였다.
- 본 연구에서는 저수지 단독운영을 수행하기 위해 남한강의 충주댐유역을 선정하였다. 충주댐의 홍수조절을 위한 주요 지점으로 여주를 선정하고 여주교 지점의 계획홍수량 15,600㎥/s를 기준으로 검토하였다. 충주댐의 방류량과 남한강의 지류유입량을 홍수추적하여 여주 지점의 홍수량으로 이용하였다.
- 운영초기조건을 안동댐의 상시만수위와 임하댐의 제한수위로 설정한 경우와, 관측된 실제수위로 설정한 경우 등 두 가 지 경우에 대해 검토하였다. 한편 goal programming의 결과를 검증하기 위해 동일한 조건하에서 운영된 HEC-5 결과 및 실제 댐운영결과와 비교, 검토하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 저수지 단독운영을 수행하기 위해 남한강의 충주댐유역을 선정하였다. 충주댐의 홍수조절을 위한 주요 지점으로 여주를 선정하고 여주교 지점의 계획홍수량 15,600㎥/s를 기준으로 검토하였다.
- 충주댐의 홍수조절을 위한 주요 지점으로 여주를 선정하고 여주교 지점의 계획홍수량 15,600㎥/s를 기준으로 검토하였다. 충주댐의 방류량과 남한강의 지류유입량을 홍수추적하여 여주 지점의 홍수량으로 이용하였다. 남한강 충주 댐유역의 경우 2006년 7월의 강우로 인해 여주 지점에서 계획홍수량에 근접하는 유량이 발생하였기 때문에 본 연구에서는 2006년 7월 14일부터 19일까지의 수문자료를 사용하여 1시간 간격으로 120시간 동안 분석하 였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 홍수기 저수지 최적운영을 실시함에 있어 goal programming 모형을 이용하였다. 모형의 주요 목표로는 홍수기 말에 수위를 하절기 제한수위로 유지하는 것과 주요 지점의 홍수량을 매 시간 적절히 계획홍수량 아래로 유지하는 것으로 설정하였다.
- 남한강 충주 댐유역의 경우 2006년 7월의 강우로 인해 여주 지점에서 계획홍수량에 근접하는 유량이 발생하였기 때문에 본 연구에서는 2006년 7월 14일부터 19일까지의 수문자료를 사용하여 1시간 간격으로 120시간 동안 분석하 였다. 하도추적은 Muskingum 방법을 이용하였고 매개변수는 한강유역 종합치수계획수립 보고서(국토해양 부, 2009)에서 제시된 값을 사용하였다. 초기조건을 충주댐의 홍수기 제한수위와 모의기간 시점에 관측된 실제수위로 설정하였고, goal programming의 결과는 동일한 조건 하에서 운영된 HEC-5 결과 및 실제 충주 댐운영결과와 비교, 검토하였다.
성능/효과
- 실제수위를 초기수위로 이용한 운영에서는 HEC-5 운영과 goal programming의 결과 모두 실제운영과는 상당한 차이를 보였다. goal programming은 저수지 연계운영에서 방류시점과 각 댐의 홍수조절 용량을 최적으로 이용하여 HEC-5의 저수지 모의운영보다 주요 지점의 계획홍수량을 이용하는데 장점을 가지고 있음을 확인하였다.
- 단일저수지 운영 결과, goal programming을 이용할 경우 HEC-5 운영결과보다 홍수기에 저수지를 안정적으로 운영할 수 있었다. 저수지 연계운영의 경우, 각 저수지의 저류량 비율에 따라 방류량을 조절하여 운영하는 모의운영의 결과는 주요 지점의 계획홍수량을 초과하였으나, goal programming을 적용했을 때에는 두 개의 저수지 모두 유기적으로 방류량과 방류시점이 조절되어 저수지의 홍수조절능력을 적절하게 이용하여 주요 지점의 계획홍수량 이하로 운영되었다.
- 이에 반해 goal programming의 결과는 안동댐과 임하댐 모두 계획방류량 내로 방류 하여 안동시 지점에서 계획홍수량을 초과하지 않았다. 실제수위를 초기수위로 이용한 운영에서는 HEC-5 운영과 goal programming의 결과 모두 실제운영과는 상당한 차이를 보였다. goal programming은 저수지 연계운영에서 방류시점과 각 댐의 홍수조절 용량을 최적으로 이용하여 HEC-5의 저수지 모의운영보다 주요 지점의 계획홍수량을 이용하는데 장점을 가지고 있음을 확인하였다.
후속연구
- goal programming을 이용한 최적운영의 경우 전 기간 동안의 유입량을 알고 있는 상태에서 최적 방류 시점이 결정되며 방류량의 최적분배가 가능한 점은 실제 운영과 차이가 있다. 하지만 적절한 제약 조건을 적용하고 홍수예경보시스템을 이용하여 어느 정도 정확한 유입량을 예측할 수 있다면, 최적의 방류시점과 방류량을 결정함으로써 주요 지점의 홍수량을 저감할 수 있을 것으로 판단된다.
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