• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.252-252
• /
• 2023

우리나라는 최근 지역별, 계절별 강수편차가 증가하고, 특정지역에 강수량이 부족하여 국지적 가뭄이 빈발하고 있는 실정이다. 우리나라는 '14년도 강원·경기, '15년도 강원·경기·충북·충남, '17년도에는 전북·전남·경북·경남 지역에서 강수부족에 의한 지역별 가뭄 발생하였다. 특히, '15년 가뭄의 경우 총강 수량 942.9mm로 충남서부권에서 큰 가뭄피해를 초래하고 정부 종합대책 발효 등 가뭄피해의 심각성을 알리는 계기가 되었으며 '23년 현재 전라도를 비롯한 남부지역의 겨울 가뭄 장기화로 용수공급 제한과 비상급수를 실시하고 있다. 최근 30년간 연 강수량은 감소 추세이며, 최근 10년 평균 강수량은 1,264.2mm로 최근 30년(1,305.0mm) 보다 40.8mm 부족하는 등 뚜렷하게 감소하는 추세이다. 가뭄취약지도는 「수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률」 제7조1항 및 동법 시행령 제5조에 의거 가뭄취약성 평가를 기반으로 작성되며 기후변화 대비 선제적 가뭄대응을 위한 정보제공을 위해 전국을 대상으로 지역이 가지고 있는 특성과 여건을 반영한 지역별 가뭄 취약성 평가결과를 도출함이 목적이다. 본 연구는 "가뭄 취약성 평가 및 가뭄취약지도 구축(2018년)"으로 기 정립된 가뭄취약성 평가를 전국을 대상으로 확대 적용하며 선도 사업에서 각 평가부문별로 적용 범위 등을 보완하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.342-342
• /
• 2022

본 연구에서는 금강 최상류 용담댐에 유입되는 오염부하를 효과적으로 관리하기 위하여 용담댐 상류 유역에 수문-수질 모델을 적용하고 보정한 결과를 보고하고자 한다. 유역의 유출유량과 오염물질 부하를 산정하기 위해 미국환경부의 Hydrological Simulation Program-Fortran(HSPF)을 적용하였고 강우에 의한 용담댐 유역의 유입유량과 오염물질 부하 특성을 분석하였다. 용담댐은 금강수계 최상류에 있는 다목적댐으로 국내에서 5번째로 규모가 큰 댐으로서 도수터널을 이용한 유역변경을 통해 전라북도 지역의 용수를 공급하고 있다. 용담댐 유역을 환경부의 소유역 구분에 따라 51개의 소유역으로 세분화한 후 티센망을 고려하여 12개의 그룹으로 범주화하였고, 강우 관측지점 12곳의 2017-2021년 강우 자료를 각 소유역에 입력하였다. 강우를 제외한 여타 기상 자료는 자료의 한계로 인해 장수기상청과 전주기상청의 동일 기간의 것을 사용하였다. 수질 모의 항목은 총부유물질(TSS), 총인(TP)과 총질소(TN)이며, 유량과 수질 항목의 보정은 측정망의 2017~2021년 실측자료에 대하여 시행하였다. 보정 결과는 R², RMSE, MAE로 평가하였다. 본 연구의 결과는 용담댐 내부의 수질을 예측할 수 있는 3차원 수리-수질 모델의 입력자료로 활용될 예정이며, 추후 기후변화 영향을 고려한 상류 유역의 수질관리 계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.39-39
• /
• 2020

Low-flow 하천에서의 최저수위를 나타내는 지표이다. 일반적으로 유황곡선의 갈수량(Q355)를 대표적으로 사용한다. Low-flow는 물 공급 관리 및 계획, 관개용수, 생태계등 다양한 분야에 영향을 미친다. 이러한 Low-flow를 산정하기 위해서는 충분한 기간의 유량자료가 필요하다. 하지만 국토의 70%가 산지지형으로 구성되어 있는 우리나라의 경우 국가하천과 1급하천을 제외한 산지유역은 수위관측소가 부재하거나 결측으로 인해 자료가 충분하지 않아 Low-flow분석에 한계가 있다. 이에 과거에는 미계측지역의 갈수량을 예측하기 위해서 다중회귀분석, ARIMA 모형 등 다양한 기법을 사용하였지만, 최근들어 머신러닝 모형의 수요가 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 새로운 패러다임에 맞는 머신러닝 기법인 DNN기법을 사용하고자 한다. DNN기법은 ANN기법의 단점인 학습과정에서 최적 매개변수값을 찾기 어렵고, 학습시간이 느린 단점을 보완한 방법이다. 따라서 본연구에서는 머신러닝 기법인 DNN기법을 통해 미계측지역에 적용 가능한 지역화 Low-flow indices를 산정하고자 한다. 먼저, Low-flow에 영향을 미치는 인자들을 수집하고 인자들간의 상관분석, 다중공선성 분석을 통해 통계적으로 유의한 변수를 선정하여, 머신러닝 모형에 입력자료를 구축하였다. 또한 기존의 갈수량 예측기법인 다중회귀분석 결과와 비교하여 머신러닝 기법의 효용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.133-133
• /
• 2020

갈수량이란 1년 중 355일은 유지되는 유량을 말하며 물 공급 계획 및 관리, 저수지 설계, 관개용수의 수량과 수질 관리, 생태계 보존 등에 있어서 갈수량의 크기와 빈도를 파악하는 것은 매우 중요한 과정이다. 갈수량 산정을 위해서는 오랜 기간의 관측 일유량 자료가 필요하지만 우리나라의 경우 관측 유량 자료의 결측자료가 많아 갈수량 산정에 필요한 장기간의 자료가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 전국 40개 중권역 유역을 대상으로 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식 개발을 수행하였다. 갈수량 산정에 적용할 수 있는 18개의 유역인자와 4개의 수문 인자를 상관분석을 통해 다중공선성을 고려하였으며 상관분석 결과를 토대로 미계측 유역에 적용 가능한 인자를 선정하였다. 갈수 빈도 분석과 단계적 회귀분석을 통하여 미계측 유역에 적용할 수 있는 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식을 개발하였다. 또한 계측 유역을 미계측 유역으로 가정하여 개발된 갈수량 산정 회귀식을 이용하여 갈수량을 산정하고 분석 결과와 실제 갈수량을 비교하여 개발된 회귀식의 적정성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.319-319
• /
• 2022

우리 삶에 있어 물은 필수적인 자원 요소이다. 우리나라의 경우 대부분의 강수량이 여름철에 집중되어 있어 원활한 용수공급 등의 문제를 해결하기 위해서는 댐 건설이 필요하다. 하지만 지구온난화에 따른 기후변화로 인해 국지성 호우 등 이상기후의 발생이 증가함에 따라 예상치 못한 자연현상으로 인해 댐이 붕괴될 가능성이 있으며, 붕괴시 댐에 저수되어있던 물은 하류 지역에 홍수를 일으키고 엄청난 피해를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 김천부항댐을 대상으로 가상의 홍수발생에 의한 댐 붕괴 상황을 가정하였으며, 댐붕괴를 모의하기 위해서 요구되는 댐붕괴 매개변수 산정을 위한 경험공식인 Froehlich, Macdonal-Langridege-Monopolis 등 다양한 경험식을 적용하여 산정되는 댐붕괴에 따른 첨듀유출량의 변화 및 홍수파의 시공간적 변화과정을 분석하고자 한다. 댐붕괴 모의를 위한 기본모형은 HEC-HMS 모형을 적용하였으며, 댐붕괴에 따른 하류부 홍수범람 모의는 HEC-RAS 및 Geo-RAS의 범람도 작성기능을 활용하였다. 추가적으로 HEC-RAS에서 제공되는 2D 모델링을 통해 댐 붕괴로 인한 침수 지도를 생성한다면, 홍수 위험 위험 수준에 대한 통찰력을 제공하고 비상 조치 계획 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.528-532
• /
• 2017

영산강은 우리나라에서 호남평야 다음으로 넓은 나주평야에 농업용수를 공급하는 남도의 젖줄이며 영산강 유역민의 약 70%가 거주하는 약 150만의 광주광역시를 관통하는 우리나라 4대강의 하나이다. 그러나 영산강은 그 위상에 맞지 않게 우리나라 하천 중 수질이 가장 악화되어 있는 하천 중 하나이다. 영산강의 수질은 최근 10여 년 동안에 이루어진 수질오염총량관리제의 제 1단계(2004~2010년), 제 2단계(2011~2015년) 사업과 2012년 10월 광주광역시의 총인처리시설의 정상 가동, 영산강의 수질을 2급수(좋은 물) 목표로 4대강 사업의 일환으로 갈수기 유지유량 공급을 위하여 14개 농업용저수지의 둑 높이기 사업 등 배출오염부하량의 삭감노력과 하천유지유량의 증대계획 등으로 많이 개선되어 왔으나, 1~2급수를 유지하는 3대강 수준에 크게 못 미치는 3~4급수의 수질을 유지하며 상대적인 수질악화와 그 격차가 크게 차이를 보이며 고착화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 4대강 사업의 일환으로 숭상이 이뤄졌고, 영산강의 수질에 비해 상대적으로 청수인 영산강유역의 4대호 담양댐, 광주댐, 장성댐, 나주댐의 호소수를 영산강에 추가로 방류할 경우 수질이 개선되는 정도를 분석하여 제시하였다. 수질개선효과를 분석하기 위하여 QUAL-MEV모델을 이용하여 영산강 수질모델을 구축하였고, 목표연도 2020년을 설정하여 4대호 방류구의 현재의 지리적 위치와 4대호의 수질자료를 모델에 직접 입력하여 추가 방류량의 변화에 따라 수질개선효과를 분석하여 그 문제점을 제시하였으며, 4대호 댐별로 영산강의 수질개선 기여도를 분석하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.467-467
• /
• 2022

1990년대 후반부터 시작된 자연형 하천정비 사업은 기존의 수질보전정책 외에도 하천생태계에 대한 관심이 부각되는 계기로 작용하고 있다. 이 중 환경생태유량은 기존의 하천유지유량보다 확대된 개념으로 수생태계 건강성 회복을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 도시하천 수생태계 건강성 회복방안 마련을 위한 기초자료 마련을 위해 부산의 대표적인 도시하천인 온천천과 학장천을 대상으로 환경생태유량을 산정하였다. 환경생태유량은 하천의 물리적 특성 및 어류·유량을 조사하는 하천현장조사, 서식지적합도지수 산정의 과정을 통해 산정된다. 온천천과 학장천에서 각각 3개의 대표지점을 선정하고 각 지점별로 2회의 현장조사를 통해 각 지점에서의 수심, 유속, 하상재료, 어류 조성을 조사하였다. 조사결과를 바탕으로 붕어와 참갈겨니를 대표어종으로 선정하고 Instream Flow and Aquatic Systems Group(IFASG, 1986)에서 제시한 방법을 이용하여 서식지적합도지수를 산정한 후, 미국지질조사국의 물리적서식지모의시스템(PHABSIM)을 이용하여 하천별, 어종별 환경생태유량을 산정하였다. 온천천의 경우, 붕어와 참갈겨니 모두 약 0.7~0.8m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어 일 60,000~70,000m³ 가량의 환경생태유량 공급이 필요한 것으로 나타났다. 학장천의 경우, 붕어는 약 0.6~0.7m³/s, 참갈겨니는 약 0.3~0.4m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어, 각각 일 50,000~60,000m³, 25,000~35,000m³ 가량의 환경생태유량이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구로부터 산정된 환경생태유량을 금번 관측유량 및 현재의 하천유지용수 공급계획량과 비교해보면 온천천에서는 일 15,000m³ 이상, 학장천에서는 어종에 따라 일 7,000m³ 이상의 추가유량 확보가 필요한 것을 알 수 있었다. 특히 학장천의 경우, 어종에 따른 환경생태유량의 차이가 크게 나타나 하천 구간별 유량조사를 통해 어종별 주요 서식지 구간 설정 및 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.526-526
• /
• 2015

우리나라는 국토의 대부분이 산악으로 이루어진 지형학적 특성과 여름철에 비가 집중된다는 기상학적 요인으로 인해 물관리가 어려운 편이다. 최근에는 기후변화로 인한 이상 기상 현상으로 돌발성 호우와 가뭄 등의 발생 빈도가 증대되면서 용수공급 관리는 더욱 더 어려움을 겪고 있다. 이러한 가운데 장기 기상정보는 안정적인 이수기 용수 공급을 위한 댐 수위 운영 및 홍수기 운영 목표 수위 계획 수립 등에 활용도가 매우 높다. 최근 기상청은 2014년 6월 이후부터 기존의 장기예보를 확률 예보 방식으로 변경하면서 기온과 강수량에 대하여 평년 대비 높음(많음), 비슷, 낮음(적음)으로 단순 예보하는 기존의 방식에서 발생가능성에 대해 카테고리 별로 확률(%)을 발표하고 있다. 기후변화의 불확실성이 증가하는 가운데 개정된 새로운 형태의 확률장기예보를 물관리에 정량적으로 적용하여 보다 정확도 높은 중장기 물관리 체계가 구축되어야 할 것이다. 본 연구는 현재 기상청에서 제공하는 확률장기예보를 실제 댐 운영에 적용하기 위한 연구로서 과거 자료와 확률장기예보를 조합하여 2014년 6월~2015년 2월의 유역 강수량의 확률 분포를 전망하였다. 대상 지역은 안동댐 유역으로 과거 자료는 최근린법에 기초한 기상청 산하 관측소인 안동, 태백, 봉화, 영주의 1986~2013년의 월 자료를 사용하였고, Thissen법을 근거로 유역 강수량을 계산하였다. 확률장기예보는 안동댐 유역을 포함하는 대구 경북지역을 대상으로 한 동일한 기간의 예보 자료를 활용하였다. 과거 강수량은 각 월별로 적합도 검정 후 Gamma분포를 채택하였으며 이를 기반으로 예보의 카테고리 별 기준값을 산정한 후 장기예보의 확률정보를 조합하여 강수량의 확률 분포를 작성하였다. 이를 2014년 6월~2015년 2월의 실제 강수량과 비교한 결과 2014년 11월과 2015년 1월 경우 가장 큰 확률의 카테고리 강수 범위 안에 실제 강수량이 포함되었으나 나머지 월에서는 실제 값과 카테고리 확률 간에 상이한 결과를 보였다. 본 연구는 예보 자료 수의 제한 및 안동댐과 예보 구역의 지역 차에 의한 자료 차이 등이 배제되어 있기 때문에 참고 자료로만 활용 될 수 있을 것이라고 판단되며, 확률장기예보 정보를 이용하여 유역 강수량의 확률 분포를 산정함으로서 물관리 부문에서 예보의 정량적 적용 가능성을 최초로 제시했다는 것에 의의가 있다. 추후 기후 모델 특성과 확률장기예보 산출 기법 등을 보다 심도 깊게 고려하여 정확도 개선에 대한 연구가 보완되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Rural Planning
• /
• v.20 no.2
• /
• pp.103-114
• /
• 2014

The objective of this study was to develop agricultural reservoir water supply simulation system to assess water cycle of agricultural water district. Developed system was named as ARWS (Agricultural Reservoir Water supply simulation System). ARWS consists of platform and independent modules. In ARWS, reservoir inflow was calculated using Tank model, and agricultural water supply was calculated considering current farming period and mid-summer drainage. ARWS was applied to simulate water level of Gopung and Tapjung reservoir in 2011 - 2012. The results were compared to simulation results of HOMWRS and observed data. Average $R^2$, EI, RMSE of ARWS were 0.76, 0.46, 1.78 (m), average $R^2$, EI, RMSE of HOMRWS were 0.88, -0.14, 2.37 (m) respectively. Considering statistical variances, water level simulation results of ARWS were more similar to observed data than HOMWRS. ARWS can be useful to estimate reservoir water supply and assess hydrological processes of agricultural water district.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.33 no.5
• /
• pp.593-601
• /
• 2000

Analyzing monthly inflows of the Chung-Ju Dam associated with EI Nino Southern Oscillation (ENSO), Kim and Lee(2000) reported that the fall and winter inflows in EI Nino years tended to be low while those in La Nina years tended to be high. This study proposes a methodology of employing such a teleconnection between ENSO and inflow in reservoir operations. The ENSO information is used as a hydrologic state variable in stochastic dynamic programming (SDP) to derive a monthly optimal rule for operating the Chung- Ju Dam. An alternative operating rule is also derived with the SDP with no hydrologic state variable. Both of the SDP operating rules are simulated and compared to examine the value of using the ENSO information in operations of the Chung-Ju Dam. The simulation results show that the operating rule using the ENSO information increases energy generation and reliability of water supply as well as reduces spill. spill.