Analysis and comparison of the water supply adjustment guide and a hedging rule of reservoir operation derived from mixed-integer programming for water supply operation of a multi-purpose reservoir

The authors obtained the discrete hedging rule for a reservoir's water supply operation by applying mixed-integer programming to save more water by earlier rationing of water supply for a drought period. The 'water supply adjustment guide' is the current operational method applied to the multipurpose reservoirs, and it was derived by a simulation method. Applying the two rules to the Hapcheon multipurpose dam's reservoir simulations with the inflow record from 2003 to 2018, the water supply deficit occurred for the long drought from 2015 to 2018. Especially, the no water supply or intermittent water supply persisted for the second half of 2017. The water supply adjustment guide had the 'normal water supply recovery threshold on storage,' which resulted in the water supply being unavailable in July 2017; then, the water supply suspension occurred until January 2018, when the reservoir storage was greater than the normal water supply recovery threshold. Despite the storage increasing due to the inflow of water into the reservoir, the suspension occurrence needs to be improved in practice. The current water supply adjustment guide and the discrete hedging rule for a reservoir's water supply operation are useful and realistic as the reservoir operation guide, which shows the concept of reducing water supply during the drought phase as scientific figures. However, to improve the reservoir simulation results, which do not provide any or intermittent water for several months, it is necessary to increase the current water supply reduction for drought phases.

다목적댐의 가뭄 대비 용수공급 조정기준과 혼합 정수계획법에 의한 용수 감량 공급 기준의 비교 및 분석

혼합정수 계획의 최적화 기법으로 유도한 '용수 감량 공급 기준'은 용수를 미리 감량 공급함으로써 가뭄 기간에 상대적으로 많은 물을 확보하여 저수지를 운영하는 기준이다. 우리나라의 다목적 저수지 운영에 적용하고 있는 현행 기준은 모의 운영 기법으로 유도된 '용수공급 조정기준'이다. 2003-2018년 기간의 저수지 유입량을 입력 자료로 하여, 합천 다목적댐 저수지의 모의 운영에 두 방법을 적용한 결과, 두 방법 모두 2015년부터 2018년까지 지속된 가뭄에 장기간 물 공급 부족이 발생하였다. 특히 2017년 하반기에 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 기간이 지속해서 나타났다. 용수공급 조정기준은 '정상 용수공급 환원 기준 저수량'을 둠으로써, 2017년 7월에 용수공급 불가 상태에 이른 다음, 저수량이 정상 용수공급 환원 기준 저수량 보다 커지는 2018년 1월까지 용수공급을 중단하는 결과를 낳았다. 저수지에 물이 유입되어 저수량이 증가하는 상태에도 불구하고 물 공급을 중단하는 결과는 실행 상 개선이 필요하다. 현행 용수공급 조정기준과 용수 감량 공급 기준 모두 가뭄 단계별 용수의 감축 공급 개념을 과학적 수치로 나타낸 저수지 운영 기준으로서 유용하고 현실적이다. 그렇지만 위와 같이 몇 개월간 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 저수지 모의 운영 결과를 개선하기 위하여, 현재 적용 중인 가뭄 단계별 물의 공급 축소량을 증가시킬 필요가 있다.