초록 ▼

본 과제의 3단계 최종 목표는 지표수와 지하수, 수량과 수질을 고려한 유역단위 통합물 관리 운영기술을 개발·확보하는데 있다. 이중 1단계 연구과제로는 유역유출분석기술개발, 저수지군의 실시간 모의 및 최적화 모형 개발, 물 관리 의사결정지원을 위한 수질예측 모형 개발 그리고 실시간 통합 물정보 제공시스템 구축을 통한 지표 수자원 통합관리를 위한 핵심 기반기술을 개발하였다.
유역유출분석기술의 개발은 대상수계의 주요 지점별 년, 월, 일별 유출량을 산정한다. 유출량 산정은 유역별로 생공용수와 농업용수의 수요패턴을 반영함으로써 유역

본 과제의 3단계 최종 목표는 지표수와 지하수, 수량과 수질을 고려한 유역단위 통합물 관리 운영기술을 개발·확보하는데 있다. 이중 1단계 연구과제로는 유역유출분석기술개발, 저수지군의 실시간 모의 및 최적화 모형 개발, 물 관리 의사결정지원을 위한 수질예측 모형 개발 그리고 실시간 통합 물정보 제공시스템 구축을 통한 지표 수자원 통합관리를 위한 핵심 기반기술을 개발하였다.
유역유출분석기술의 개발은 대상수계의 주요 지점별 년, 월, 일별 유출량을 산정한다. 유출량 산정은 유역별로 생공용수와 농업용수의 수요패턴을 반영함으로써 유역의 가용 수자원을 정량적으로 평가할수 있도록 시스템을 구성하였다.
저수지군의 실시간 모의 및 최적화 모형 개발은 최적운영모형이 월간 및 일간 운영에 적합하도록 구성한다. 장기(월간) 운영모형에는 ESP 및 추계학적인 성분을 고려한 동적계 획기법을 적용하였다. 단기(일간) 운영모형은 혼합정수계획기법을 적용하였으며, 개발된 유역유출 분석 모듈과 연계시켜 댐군 상·하류 소유역 구간의 물수지를 고려한 최적 저수지 운영율을 모의 운영모형에 제공하여 세부분석하는 체계로 구축하였다.
수질예측모형 개발은 현재의 오염부하와 하천의 유출상태에 따른 하천구간별 공간적 수질예측 및 수질을 고려한 저수지운영계획 수립을 위해 비정상 상태와 정상상태의 하천수질 모형을 개발하고 실시간 저수지 수질개선을 위한 물순환 기술의 설계 및 운영기준 설정기술을 개발하였다.
실시간 통합 물정보 제공시스템은 유역의 모든 물 관련 정보의 제공과 함께 연속 유출 모형, 장·단기 댐 저수지군 운영모형, 하천수질 모의모형 및 ESP 강우 유출시나리오 분석을 지원하는 Graphic User Interface(GUI) 분석시스템들이 효율적으로 연계된 유역 물관리 의사결정지원 시스템으로 설계, 구축하였다.

Abstract ▼

?. Base technology development for basin runoff analysis
For base model selection and for basin runoff model design, it is necessary to investigate the status of water resources management system in other country through the analysis of basin characteristic and model application. The application

?. Base technology development for basin runoff analysis
For base model selection and for basin runoff model design, it is necessary to investigate the status of water resources management system in other country through the analysis of basin characteristic and model application. The application of real time basin management covers input data generation for SSARR model as well as investigation for municipal and agricultural water demand considering water budget. As a control point for model calibration, Daechung dam inflow and Gongju station has been selected to investigate runoff discharge for reliability test. Especially at the Gongju station in the downstream of Daechung Dam, the runoff discharge has been investigated through the use of channel roughness coefficient.
?. Realtime simulation optimized Model operation development for reservoir network
KORSIM has been developed to consider various constraints of watershed reflecting hedging scheme during dry season as well as joint operation between dams. For future model development, detail analysis, and model evaluation, the semi-optimization model(K-MODSIM) will be developed simultaneously to present the example of future reservoir operation model. As an optimized reservoir operation scheme, SSDP and Mixed integer programming has been respectively adopted for optimized monthly and daily operation .
?. Water quality model development to support decision making for water resources management
The water quality simulation in open channel covers the reach from the downstream of Daechung dam to the Geum river estuary. Since the channel flow of this area is exposed to the contaminant influxes from Chungju, Daejeon, and Chungnam region, the water quality in this area is very important. Adopting neural network algorithm, additional 3 more stations of Okchun, Jewon, and Yongpo has been selected in the upstream reach of Daechung dam to predict water quality variations of such parameters as BOD, TN, TP.
Also, for the study of reservoir water quality improvement, the standard and design of water circulation system using aeration diffuser has been presented to verify the characteristics of density current and to identify seasonal amount of aeration, blow intensity, distances between bubble plumes required for the destratification. Developing air-water 2phase CFD model, flow characteristics and physical stratified density current field are reevaluated and 2nd evaluation has been conducted in the actual Lab-scale experimental system for the comparison of numerical result.
?. Design and establishment of Real time water information system
For computer based technology application, it is necessary to review the current water informatic system established in other countries, and the strategic plan will broadly cover two different schemes. 1st, available data collection and detail investigation of recent management scheme in the other countries. The target system is Dynamic Integrated Monitoring System(DIMS), developed and employed in Denmark, which allows for real time watershed management. 2ndly as a research methodology, the task will be separated after the applicability analysis in Korea to provide the mathematical model usage, IT porting skill, integrated GUI environment, and recent trend of water resources management for those experts in the water resources management area.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 최종보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...9
• 목차...14
• 표차례...17
• 그림차례...28
• 제1장 연구개발과제의 개요...49
• 제1절 연구개발의 목적...49
• 제2절 연구개발의 필요성...49
• 제3절 연구개발의 범위...51
• 1. 유역유출분석 기반기술개발...51
• 2. 저수지군의 실시간 모의 및 최적화 모형 개발...52
• 3. 물 관리 의사결정지원을 위한 수질예측 모형 개발...53
• 4. 실시간 통합 물정보 제공시스템 설계 및 구축...54
• 제2장 국내외 기술개발 현황...55
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...58
• 제1절 개요...58
• 제2절 유역유출 모의 시스템 개발...61
• 1. 유역유출분석 기반기술 개발...61
• 가. 현황...61
• 나. 금강수계 현황...62
• 다. 하류유황 예측모형...115
• 라. 단면조도계수를 이용한 자연하천의 유량 산정...174
• 2. 일별 농업용수 예측모형 개발...177
• 가. 모형 개발 방법...177
• 나. 일별 농업용수 예측 시스템...180
• 3. 실시간 하천 유출량 산정 시스템 개발...223
• 가. 시스템 구축...223
• 나. 시스템 적용...253
• 다. 유량측정 실제 수행...268
• 제3절 저수지군의 실시간 모의 및 최적화 모형 개발...306
• 1. 추계학적 특성을 고려한 월간 최적운영률 작성...306
• 가. 현황...306
• 나. 연구 동향...308
• 다. 앙상블 유량예측...324
• 라. 추계학적 특성을 고려한 월간 최적 운영률...373
• 2. 일별 저수지군 최적연계운영모형 개발...430
• 가. 연구의 개요...430
• 나. 수학 모형의 수립...435
• 다. 일별 저수지군 최적연계운영 모형(CoMOM 4.0)의 개발...449
• 라. 모형 검증 및 효과분석...456
• 마. 분석결과...461
• 3. 이수관리를 위한 저수지 시스템 모의운영 모형 개발...463
• 가. 개요 및 현황...463
• 나. 이수목적 저수지 운영기법 연구개발 동향...465
• 다. 저수지 모의운영 모형 개발방안...473
• 라. 실시간 저수지군 모의운영 모형 개발...481
• 마. 적용 및 고찰...488
• 바. 분석결과...499
• 4. 수계내 물수지를 고려한 저수지군 준최적화 모의모형 개발...500
• 가. 현황 및 개요...500
• 나. K-MODSIM 모형 개발 방향...504
• 다. MODSIM 모형의 개요...513
• 라. 한국형 네트워크 모형(K-MODSIM)의 개발...523
• 마. 모형수행을 위한 자료 구축...570
• 바. 금강 수계에 K-MODSIM 모형의 적용 및 분석...590
• 사. 유출 모형 및 최적화 모형과의 시스템 통합...661
• 아. 요약 및 결론...663
• 5. 월별유입량예측 및 일별하도추적모형 개발...664
• 가. 연구개발과제의 개요...664
• 나. 국내외 기술개발 현황...666
• 다. 월별유입량 예측모형의 개발...448
• 라. 일별하도추적 모형의 개발...679
• 제4절 물관리 의사 결정을 위한 수질예측 모형 개발...686
• 1. 물관리 의사결정지원을 위한 하천수질예측모형 개발...686
• 가. 연구개발과제의 개요...686
• 나. 국내외 기술개발 현황...687
• 다. 연구개발수행 내용 및 결과...689
• 2. 비정상상태 하천 수질 예측 모형 구축...739
• 가. 연구개발과제의 개요...739
• 나. 국내외 기술개발 현황...740
• 다. 연구개발 수행내용 및 결과...747
• 3. 저수지 수질개선 기술 개발 및 운영시스템 구축...818
• 가. 현황 및 개요...818
• 나. 이론 연구 및 국내외 기술개발 현황...820
• 다. 연구개발수행 내용 및 결과...846
• 라. 실험분석 및 모델검증...864
• 마. 탈성층 효율평가...879
• 4. 시계열 및 신경망 기법을 활용한 하천 수질 예측 모형 개발...893
• 가. 연구개발과제의 개요...893
• 나. 국내외 기술개발 현황...894
• 다. 수행 내용 및 분석...895
• 라. 분석결과...940
• 제5절 실시간 통합 물정보 제공시스템 설계 및 구축...942
• 1. 시스템 개발 개요...942
• 가. 목적...942
• 나. 필요성...942
• 다. 시스템 개발 내용 및 범위...943
• 2. 국내외 기술개발 현황...944
• 가. 국내 수문정보 시스템 현황...944
• 나. 국외(미국) 시스템 현황조사...953
• 다. 국외(영국) 시스템 현황조사...961
• 라. 국외(일본) 시스템 현황조사...964
• 마. Dynamic Integrated Monitoring System...969
• 3. 연구개발 수행내용 및 결과...973
• 가. 시스템 개발 계획 수립...973
• 나. 해석모형의 GUI 전산화 설계 및 지원...1003
• 다. DB 구조 설계 및 구축...1061
• 라. 통합 시스템 설계...1107
• 마. 실시간 통합 물정보 제공 시스템 구축 및 이행...1170
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...1301
• 제1절 목표달성도...1301
• 제2절 관련분야에의 기여도...1302
• 제5장 연구개발 활용계획...1304
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...1306
• 참고문헌...1309
• [첨부1]...1340
• [첨부2]...1347