• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.30-30
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• 2021

우리나라 수리시설물 중 30년 이상 경과된 수리시설물은 전체의 61%를 차지하며, 특히 저수지의 경우 저수지의 약 84% 정도는 50년 이상 된 노후 저수지로 분류되고 있어 지속적인 보수·보강 필요하며 향후 기후변화에 취약할 것으로 예상된다. 이수측면에서 설계기준이 되는 설계한발빈도는 농업용 저수지의 내한능력을 나타내는 것으로 수리시설의 규모를 결정하는 기준이 된다. 국내의 경우 1982년 농지개량사업계획 설계기준 댐편에 한발빈도 10년 기준을 채택하여 사용되고 있으며, 현재 농업용 저수지의 이수안전도는 한발빈도 설계기준을 대신하여 사용하고 있다. 농업용 저수지의 이수안전도는 기존 설계기준에 의한 물수지법에 따른 저수지의 설계빈도로 산정되어 기후 및 영농변화, 용수수요의 변화, 농법의 변화 등 현장의 물관리 여건을 반영하는데 한계가 있다. 실제 저수지의 이수능력은 한발빈도 설계기준으로 대변되는 공급가능량 및 평야부 용배수로의 형상에 따라 농업용수 공급역량이 상이하므로, 평야부를 포함하는 농촌유역, 농촌공간의 이수안전도 개념이 도입되어야 한다. 또한 국가의 유관기관들은 특성 및 용도에 맞는 용수공급 정보를 생산하여 모니터링 자료를 제공하고 있지만, 실제 현장에서 체감하는 물 부족 및 이수관련 문제 해결을 위해 현장기반 데이터 활용이 필요하다. 본 연구에서는 기존 경험에 의한 관행적인 물관리 자료, 저수지 관련 계측 자료, 위성영상 자료, 비정형 미디어 데이터 등 이수 관련 분야의 빅데이터를 통합 구축하여 농촌유역 이수안전도의 개념을 정의하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1986년도 제28회 수공학연구발표회논문초록집
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• pp.179-180
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• 1986

우리나라 도시권 하천의 특성은 크게 두가지 경우로 나눌 수 있다. 첫째는 대하천의 분류를 끼고 그 중·하류에 위치하여 상류에 수자원의 정량적·정성적 조절 역활을 하는 다목적 댐을 가진 경우와, 큰 하천의 지류이거나 자체 유역내에 수자원의 정량적·정성적 조절 능력을 가진 시설을 갖지 못한 경우라고 볼 수 있다. 수도권 지역의 한강 분류와 부산권의 낙동강 하류, 대청댐 하류-금강 하구언 지역 등은 모두 다 상류에 수자원의 정량적·정성적인 조절 능력을 가진 다목적 댐을 가진 도시권을 가지고 있다. 한편 대구권은 낙동강 제1 지류 금호강 하류에 위치하고 있으며 청주권은 금강의 지류인 무심천 하류에 대전권은 대전천 하류 및 갑천 유역에 위치하고 있으나 상류에 수자원 조절용 댐이나 도시하천의 수질관리를 위한 적정 시설물이 없는 형편이다. 이러한 도시하천의 수자원의 정량적인 문제점은 해당 도시로부터 많은 각종 용수 수요가 급증하고 있는 반면, 공급할 수 있는 능력의 한계성이 크다는 것이다. 직상류에 팔당댐이 운용되고 있는 한강의 경우, 팔당댐은 한전에 의하여 발전전용댐으로 건설되어 저수 및 갈수기엔 하류의 각종 요수 수요를 충족시키기 위한 하천 유지 용수의 공급을 현재로서는 제도상 보장받지 못하고 있으며, 금강 하류의 인접지역(전주, 이리, 군산 등)에 광역 금강 상수도 망으로서 용수 공급을 하고 있으나 대청댐으로서는 하류지역의 요구에 맞추어 댐 운영을 할 수 있는 여건에 있지 못한 실정이다. 대구권이 있는 금호강은 상류에 영천댐이 운영되고 있으나 이는 유역 변경하여 포항 지역에 용수 공급을 하고 있으나 막상 금호강 자체유역에는 안정된 하천 유지용수를 공급할 수 있다. 청주권의 무심천도 계획상은 대청댐의 물을 공급 받을수도 있도록 되어 있으나 현실상으로 상수도 원수로서의 공급마저도 매년 심한 원수 수질 문제(5-6월, 10월경의 취수장 부근의 부영양화 현상으로 인한 악취와 물 맛의 문제)를 1984년부터 겪고 있다. 이와 같이 도시권 하천의 수자원은 자연적, 인위적, 경제적, 법적, 제도적 여러 제한 요소로서 특성을 가지고 있으며 이는 날로 심해 가고 있는 실정이다. 그러므로 최적 물관리 시스템의 개발이 새로이 시작하는 수자원 개발 사업에서는 계획 단계에서부터 절실히 요구되는 바이며 기존 시설물의 관리 운영은 과감히 그 운영 관리 기준을 보완 재 정비하여야 할 것이다. 지금까지 대부분의 수자원 종합 개발 계획이 홍수방이나 용수 공급 및 수력 개발 등에 주력하여 왔으나 이제는 보다 더 수자원의 환경 보전적 차원과 도시의 안정적 발달을 위한 지역 및 권역 계획과 연계지워져서 양적인 안정 공급과 더불어 질적인 향상과 연계지워서 경제-사회적 요구에 부응할 수 있도록 도시권의 수자원을 최적 관리할 수 있는 방안을 강구하여야 할 것이다. 이는 각 도시 하천의 수자원의 정량적·정성적인 특성 및 제한 요소를 충분히 감안하여 수요-공급 개념에 의하여 과감히 기존 시설(예: 팔당댐의 운영, 대청댐의 운영 등)의 관리 운영 체계를 개선하여 나가야 할 것이며, 수질 보전적-환경 보전 차원에서 저수관리 체계를 확고히 할 수 있는 방안을 강구하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1514-1518
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• 2009

가뭄은 일반적으로 물 수요에 비하여 공급이 부족하여 나타나는 현상을 말한다. 공급 가능한 물의 부족은 강수량의 부족으로부터 시작되며, 강수량의 부족은 토양 수분의 부족과 하천의 유량 감소로 이어져 농작물의 피해와 우리 사회가 필요로 하는 생 공용수의 부족을 초래한다. 2009년 현재 우리나라는 작년 가을부터 시작된 강수량의 부족으로 인해 강원도 내륙지방과 전라남도, 경상남도 등 남부지방을 중심으로 가뭄이 발생하고 있고 이는 당분간 지속될 것으로 예상되어 물 부족에 의한 피해의 우려를 낳고 있다. 우리나라는 기상 특성상 여름철 장마기간 및 태풍으로 인해 발생한 많은 양의 강수를 이용하여 나머지 기간 동안 필요한 용수를 확보하는 체계를 이루고 있으나 2008년에는 여름철 강수의 부족으로 인해 2008년 말부터 지금까지 제한급수 등 가뭄 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 기상청 주요 지점에 대해 2008년부터 2009년 초반까지의 강수량 관측자료를 이용하여 강수현황을 검토하였으며, Palmer 가뭄지수(Palmer Drought Severity Index, PDSI), 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI), 물공급능력지수(Water Supply Capacity Index, WSCI) 등의 가뭄지수를 이용하여 현재 가뭄의 정도 및 공간적인 분포 현황을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2022

최근 우리나라는 과거에 비해 기후변화 등의 사유로 가뭄과 홍수가 증가하는 추세에 있으며, '90년대에 들어서는 대규모의 홍수와 극심한 가뭄이 거의 매년 되풀이 되고 있어 지역간 물수급·공급의 불균형이 심각하여 국민이 활용가능한 수자원확보량과 공급가능량이 많은 차이를 보이고 있다. 기후패턴 변화 및 지속적인 용수수요 증가로 인해 가뭄 발생 위험이 커지고 있으나, 신규 수자원개발은 지역갈등 유발 등 사회적 여건에 따라 불가하므로, 기존댐을 평가하고 효율적으로 활용한다는 것은 기존 수자원을 최대한 활용하여 그 가치를 재조명하고 감춰져 있는 수자원을 다시 찾아내어 활용한다는 점에서 큰 의미가 있다. 허나, 댐 용수공급 안정성을 재평가하기 위한 그간 수많은 노력이 이루어지고 있으나, 용수공급 안정성(이수안전도) 기준은 댐 건설 당시 시대적 여건 등에 따라 다르게 적용되어 표준화된 기준이 전무한 실정이다. 이에 따라 국민의 물이용 보장 등 수요자 입장을 고려한 댐별 표준화된 이수안전도 기준 마련이 시급하다고 판단되며, 본 과업을 통해 댐마다 달리 적용된 이수 안전도를 개선하여 형평성을 고려한 국민 물이용 보장 등을 구현할 수 있는 댐 이수안전도 표준화 및 개선방안을 도출하고자 한다. 표준화된 기준을 통하여 신규댐 설계, 기존댐 평가, 갈수 대책용량 결정 등과 관련하여 용수공급 능력 평가 시 혼란을 사전에 예방하고, 본 연구에서는 수자원 시스템의 용수공급 안정성(이수안전도)을 평가하고 표준화 방안을 마련하기 위한 정량적이고 객관적인 지표를 개발하였고 이를 댐설계 기준 등 국가계획에 반영하여 지침 화할 수 있는 방안을 연구하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.29-37
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• 2021

물공급 소외지역인 산간 최상류 지역을 위한 현지 적응형 물공급 체계의 도입이 필요하다. 이를 위해서는 수원의 확보와 최적이용 방안 및 연계 가능한 수원과의 결합이 관건이다. 특히 유역 최상류에 위치한 산간지역에는 계곡수와 복류수를 통해 공급되는 지하수 유출량을 활용하는 방안을 강구해야 한다. 본 연구에서는 강원도 춘천의 가뭄발생지역을 대상으로 샌드댐을 활용한 물공급 체계의 개선방안을 모색하였다. 방법은 기존 수원 하부에 모래저류조를 가상으로 설치하여 현재 취수량을 고려한 모델링을 수행하고 추가로 샌드댐에서 취수가능한 양을 산정하는 방식으로 분석을 수행하였다. 샌드댐을 기존 수원의 4배 크기로 적용한 경우 수면경사와 수리전도도의 변화에 따라 배수량이 크게 증대하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2020

보령댐은 충남 서부지역 8개 시·군에 생활용수와 공업용수를 공급하고 있는 중요한 수원으로 최근 우리나라에서 발생한 연속적인 가뭄으로 2015년에는 저수율이 7.5 %까지 감소하여 제한급수가 시행되었다. 본 연구에서는 가뭄으로 인한 물 공급 부족에 취약함을 보인 보령댐 유역(297.4 ㎢)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델과 RCP(Representative Concentration Pathways) 시나리오를 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 내한능력을 평가하였다. SWAT 모형을 활용하여 보령댐의 물수지를 모의하기 위하여 보령댐의 실측 유출량, 저수량, 방류량으로 보령댐 유입량과 저수량을 보정(2002~2004) 및 검정(2005~2007)하였으며, 실측 저수량을 기반으로 미래 댐 운영을 모의하였다. 검·보정 결과, 댐 유입량과 저수량의 PBIAS(%)는 -0.04, -0.09, NSE(Nash and Sutcliffe Efficiency)는 0.52, 0.96, RMSE(Root Mean Square Error)는 1.80 mm/day, 0.67 × 10⁶㎥로 분석되어 신뢰성 있는 모의 결과를 보였다. 보정된 SWAT 모형으로 가뭄 사상이 반영된 기후변화를 모의하기 위하여 APCC의 26개 CMIP5 GCM 시나리오를 SPI (Standardized Precipitation Index)와 연속 이론(Runs theory)으로 분석하여 6개의 극한 가뭄 시나리오 (RCP 4.5, 8.5 CMCC-CM, INM-CM4, IPSL-CM5A-MR)를 선정하였으며, 선정된 시나리오를 모형에 적용하여 가뭄 사상을 반영한 보령댐의 미래 내한능력을 평가하였다. 내한능력평가 및 분석 기간은 Historical(1980~1999; 1990s), Present(2000~2019; 2010s), 그리고 미래 기간 (2020~2039; 2030s, 2040~2059; 2050s, 2060~2079; 2070s, 2080~2099; 2090s)으로 나누었으며, 취약성(Reliability), 회복성(Resilience), 위험성(Vulnerability), 세 가지 지표로 내한능력 평가를 수행하였다. 평가 결과, 미래 취약성은 2050s IPSL-CM5A-MR 시나리오에서 0.803까지 감소하였으며, 회복성과 위험성은 2070s IPSL-CM5A-MR 시나리오에서 0.003, 3,567.6 × 10⁶㎥까지 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.152-152
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• 2020

가뭄은 장기간에 걸쳐 광범위하게 발생하는 특징으로 인해 자연재해뿐만 아니라 사회·경제적으로도 큰 피해를 야기한다. 즉, 가뭄으로 인한 댐의 용수 공급 부족은 공업·농업뿐만 아니라 국민들의 생활에도 상당한 피해를 미친다. 하지만, 가뭄으로 인한 지역의 피해정도는 해당 지역의 특성 또는 가뭄에 대한 지역의 대처 능력에 따라 매우 상이하게 나타난다. 따라서, 가뭄에 의한 피해를 저감시키고 안전한 용수공급이 이루어질 수 있도록 지역의 특성 및 용수 공급 체계를 고려한 위험 정도를 분석하는 것이 필요하며, 사람들과 직접적인 연관성이 높은 물수급 관련 인자들을 고려하여 가뭄의 잠재적 영향 및 피해정도를 파악할 수 있는 가뭄 위험도 평가가 수행되어야 한다. 그러나 용수공급 및 수요 현황을 반영한 가뭄 노출성 및 취약성 평가는 아직 부족한 실정이며, 각 인자에 대한 가중치를 산정하는데 설문조사 또는 단순평균방법이 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 용수공급 체계 및 지역적 특성을 고려하고 객관적인 가중치 산정방안이 적용된 확률·통계적 가뭄 위험도를 평가방법을 제시하였다. 먼저, 용수공급 실패 사상의 발생 확률이 적용된 결합가뭄관리지수(Joint Drought Management Index, JDMI)를 통해 가뭄노출성지수(Drought Hazard Index, DHI)를 산정하고, 각 인자에 대한 영향정도를 객관적으로 판단할 수 있는 가우스 혼합 모델을 활용하여 가뭄취약성지수(Drought Vulnerability Index, DVI)를 산정하였다. 이 두 지수를 결합하여 가뭄위험도지수(Drought Risk Index, DRI)를 계산하고 위험도 평가를 수행하였다. 충청지역에 적용한 결과, DHI는 용수공급 실패 사상의 발생확률이 큰 보령시가 가장 높게 나타났으며, DVI는 농업적 요소의 가중치가 크게 산정됨에 따라 청주시가 가장 높게 산정되었다. DHI와 DVI가 결합된 DRI의 경우는 청주시가 가장 위험한 것으로 나타났다. 따라서, DRI가 가장 높은 청주시는 충정 지역의 가뭄 위험 경감을 위한 대응 수립시 우선적으로 고려되어야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.186-186
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• 2021

농업가뭄은 관측과 예측이 용이하지 않고 정량적으로 나타내기도 어려운 자연현상이며, 우리나라의 경우 농업용수 이용량이 많고, 농업용 저수지, 양수장 등 이용형태가 다양하므로 강수 부족으로 농업가뭄이 발생한다고 해도 실제로 농업현장에서 느끼는 가뭄은 시·공간적으로 다를 수 있다. 농업용수 공급은 수문관리원이 경험을 통한 수문관리를 해오고 있으며, 그 방법 또한 정확한 계측이 아닌 경험으로 이루어지고 있어 공급량 관리가 정성적이고 제한적인 한계가 발생한다. 따라서, 수원공에서 수로조직 및 포장에 이르기까지의 용수공급 모의를 통해 농업용수 공급의 합리적인 분배, 말단 수로 및 포장까지 안정적인 용수공급을 위한 물공급 및 분배 효율 분석이 필요하다. 또한, 기존 농업용 수리시설물의 물 공급 능력 평가 및 들녘단위의 평야부 물 부족지역과 과잉공급된 지역의 정확한 파악을 위한 연구가 필요하다. 따라서, 농업용 저수지 및 양수장의 주목적인 관할 수혜구역에 대한 농업용수공급 안정성 및 관개효율을 평가하고자 한다. 본 연구에서는 상주지역의 덕가 저수지를 대상으로 양수장 위치에 따라 가상의 3가지 용수공급 시나리오를 구성하고 각 시나리오별 수로 네트워크 모의를 통해 평야부의 공급량 및 관개효율을 비교 분석하고자 한다. 2017년부터 2019년까지 농업기반시설관리시스템 (Rural Infrastructure Management System, RIMS) 저수율 데이터를 구축하였고, 유체의 흐름에 대한 수리적 특성을 모의할 수 있는 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 통해 관개기 동안의 농업용수 분배 모의와 공급효율을 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.369-369
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• 2020

최근(2014~2017년) 강수량은 평년대비 71% 수준으로 2017년에는 누적된 강우부족으로 극심한 가뭄피해가 발생하였다. 용인시 또한 최근의 3년(2014~2017년)의 경우 연속으로 100년 빈도에 해당하는 가뭄이 발생하는 등 심각한 가뭄이 발생 되었으며, 하절기를 제외한 기간의 경우 평년에 가까운 강수가 발생하나, 하절기에는 강수가 매우 작아 심각한 가뭄이 발생하는 경향으로 조사되었다. 용인시가 관리하는 소규모 농경지는 대형농업용 수원공이 없어 작은 가뭄에도 쉽게 피해가 발생되고, 저수지, 취입보, 양수장 등 수원공이 설치되어 있으나 내한능력 부족 및 영농방식 변화 등으로 상습적으로 가뭄 피해를 입고 있다. 또한, 관리 농경지 및 농업 수리시설물에 대한 현황조사 미비로 상세한 이력 관리가 되어 있지 않아 시설물의 유지관리 및 중장기 계획 수립이 어려운 실정으로 수리시설물에 대한 이력조사가 요구되며, 전체 용수 수요량의 60% 이상에 해당하는 농업용수의 체계적인 조사를 실시하여 항구적 가뭄극복을 하기 위한 가뭄분석을 하였다. 본 연구에서는 농경지에 대하여 관개계획 기준치를 보통 10년 빈도의 가뭄에 극복이 가능하도록 설정하므로, 계획빈도의 가뭄에 안정적으로 농경지에 농업용수가 공급될 수 있도록 기설 수리시설물의 공급능력을 검토하여 확인하였다. 용인시 전역에 대하여 우선 기초자료로 기상 및 수문조사와 농촌용수관련인자를 조사하였으며, 상위 관련계획 조사로 농업·가뭄·수자원 관련계획을 조사하였다. 기존 저수지 농업용수 공급능력은 유역의 유입량은 DIROM모형을 사용하여 산정하고 관개구역의 필요수량은 Penman방법으로 증발산량을 산정하였다. DIROM 모형과 Penman방법으로 산정된 자료를 참고하여 기존 수원공 시설의 물수지 분석을하여 과정에 HOMWRS(수리시설모의조작시스템) 모형을 적용하여 농경지 필요용수량과 공급 가능량, 지하수 취수량의 능력검토를 하였으며, 가뭄 계획빈도 10년 조건에서 농업용수 공급능력을 검토한 결과 수리적으로 안전한 농경지는 전체 농경지 대비 64.18%로 확인되며, 향후 강우 전망 RCP6.0 시나리오에서 2021년~2040년에 5.1%정도 감소하는 것으로 전망된 것을 감안하면 향후 용인시 지역은 가뭄이 보다 심화될 것으로 판단되므로 시급히 구조적 대책이 가능한 여건의 지역에 한하여 수원공 시설을 확보하여 가뭄에 반드시 대비하여야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1389-1400
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• 2013

본 연구에서는 농업용 둑높임저수지의 다중용수공급능력(관개 및 하천유지용수) 평가에 따른 이수운영기준곡선을 개발하였다. 20개 둑높이기 사업지구를 대상으로 특성분석에 따른 4개(웅양, 궁촌, 용암, 운암)의 대표 저수지를 선정하고, 이수운영모형을 이용한 물수지분석을 통해 하천유지용수 공급 가능량을 산정하였다. 이수운영기준은 관개기와 비관개기에 대해 방류제한수위(사업전 만수위)에서 상시만수위까지의 저수위구간을 하천유지용수공급 가능 수위로 설정하고 신뢰도, 회복도 및 취약도 지수를 이용하여 각 둑높임저수지 특성별 물공급 능력을 평가하였다. 이수운영기준 적용에 따른 둑높임저수지의 이수운영기준곡선은 과거 이수운영모의결과로부터 일별 저수위를 백분위(Percentile Rank)로 표현하였다. 각 분위별 저수위 구간을 3개의 완충구간(Buffer)으로 나누어 갈수년(5~25%), 평수년(25~75%) 및 풍수년(75~95%)에 해당하는 저수지 운영이 가능하도록 하였다.