• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.447-447
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• 2012

농업용저수지 둑높이기 사업은 기존 농업용저수지의 둑을 높여 저수량을 추가확보하여 갈수기에 본류 및 지류에 환경용수 공급을 하기 위하여 시행 중이다. 기존의 농업용저수지는 농업용수라고 하는 단일 목적 용수 공급을 위한 저수지로서 용수공급은 대상작물의 재배시기에 맞추어 이루어지고 있다. 둑높이기 대상 농업용저수지는 농업용수 및 환경용수 공급이라는 다중목적을 수행하여 한다. 따라서 기존의 농업용저수지 운영기준과는 차별되는 운영기준 설정이 필요하다. 이에 본 연구에서는 농업용 저수지의 농업용수 공급 능력을 유지하며, 하류하천에 유지유량을 공급할 수 있는 운영기준을 설정하였는데, 농업용 저수지의 규모에 따라서 운영기준을 제안하였다. 먼저 중소규모 저수지의 운영기준은 운영기준곡선의 개념을 활용하여 현저수량을 운영기준곡선에 대입하여 적정 방류가능량을 설정하였다. 구체적으로 저수지 유입량을 고려하여 연중 방류 가능한 기준방류량을 선정하고, 기준방류량의 연중 방류에 따른 최대, 최소 방류기준곡선과, 사업 전 저수량을 고려하여 방류제한 곡선을 설정하였다. 한편 대규모 저수지의 경우 기준방류량을 설정하기 위하여 과거 30년 이상의 저수량 모의를 통하여 비관개시 시점의 각 초기저수량에 따라 관개기 시점의 목표 저수량을 만족할 수 있는 초기저수량별 기준방류를 설정하고 이를 바탕으로 운영 기준을 설정하였다. 설정된 운영기준을 적용하여 일별 저수량을 모의하고, 운영기준 적용에 따른 환경용수 공급 능력 및 이수안전도의 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.400-400
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• 2018

우리나라는 현재 17,310개소(2015년)의 저수지가 존재하고 있으며, 지자체가 13,916개소, 한국농어촌공사가 3,394개소를 관리하고 있다. 이중 30만㎥ 이상인 저수지가 전체 저수량의 대부분을 차지하기 때문에 1,500개소에 대해서는 저수위 등이 계측되고 있고, 그 외에 소규모 수리시설물의 경우 유역면적, 만수면적, 총저수량, 유효저수용량, 제원 등 현황만 관리되고 있다. 그러나 미계측 되는 10만$m^3$ 미만 소규모 수리시설물(15,175개소)의 총저수량은 약 2.5억$m^3$으로 전체의 4.2%에 불과 하지만, 수혜면적 32.9만ha로 전체의 약 65.9%를 차지하고 있어 소규모 수리시설물의 저수량을 파악할 필요가 있다. 미계측 수리시설물의 저수량 측정은 수문계측기를 이용하는 방법이 가장 정확한 방법이나 비용이 과다하게 소요되는 측면이 있어 전국 저수지에 설치하는 것은 현실적으로 불가능하기에 미계측 수리시설물의 저수면적-저수량 관계식을 개발하여 저수량을 도출하고자 한다. 미계측 수리시설물 저수량 산정은 저수지의 지리적 위치, 저수지의 형태(삼각, 사각, 원형 등), 총 저수량 등에 따라 단면 형태를 추정하여 구분한다. 저수면적-저수량 관계식을 형태별로 제시하여 실제 계측이 이루어지고 있는 자료와의 비교 검토를 통해 관계식을 검증하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.77-86
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• 2004

본 연구에서는 농업용 저수지에서 저수량 예측모형과 함께 저수지의 목표저수량 및 한계저수량을 유지하기 위한 저수지 운영방안을 제시하였다. 대상저수지인 금강저수지에서 1990년부터 200l년까지의 저수량 자료를 이용하여 갈수빈도해석을 적용하고, 2년빈도 한발저수량을 목표저수량(target storage)으로, 10년빈도 한발저수량을 한계저수량(critical storage)으로 설정하였다. 농업용 저수지의 운영의 효율화를 위해서는 우선 합리적인 방법을 통하여 장래 저수량을 예측하여야 한다. 예측된 저수량은 저수지 운영에 관한 계획을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있다. 본 연구에는 저수량 예측모형으로 ARIMA 모형과 자기회귀오차모형을 적용하였다. ARIMA 모형은 과거 저수량 자료만을 근거로 하여 저수량을 예측함으로서 예측정도가 상대적으로 낮은 것으로 나타난 반면, 자기회귀오차모형은 저수량과 관련 있는 설명변수들을 이용함으로써 예측의 효과를 높일 수 있었다. 농업용 저수지의 저수량은 이전 저수량, 강수량, 평균온도, 최고온도, 관개면적, 풍속, 습도의 영향을 받으므로 자기회귀오차모형을 적용하여 저수량과 저수량에 영향을 미치는 요인과의 관계를 분석하였다. 자기회귀오차모형에 의한 저수량 예측 관계식은 저수지의 연속방정식과 유사한 관계식으로 유도되어 실제 적용성이 높을 것으로 판단되며, 금광저수지에서 예측된 2002년도 저수량과 관측된 저수량을 비교한 결과, 양호한 예측결과를 보여 주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.128-128
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• 2023

우리나라 농업용 저수지는 저수량만을 참조하여 운영한다. 이러한 현실을 개선하기 위해, 유입량을 고정시키고 저수지 물수지 분석에 의해 방류량을 생산하는 체계를 구축했다. 2018년부터 2021년까지 총저수량 142만m³의 옥서저수지, 106만m³의 홍동저수지에 적용하여 일별로 저수량을 모의하여 관측값과 비교하고, 저수지 물수지 분석에 의해 실시간 계측되는 수로유량의 신뢰도를 평가하였다. 장기간의 계측 자료를 보유하고 있는 인근 다목적댐인 보령댐의 운영자료(2018~2021)를 이용하여 유입량 모형의 매개변수(α=3.500)를 결정하고, 저수지 유입량을 모의한 결과 NSE 0.854, R² 0.858의 높은 신뢰도를 얻었다. 유입량을 고정시키고, 저수지 물수지 분석에 의해 방류량을 계산한 결과 옥서저수지는 일최대 방류량 5.7m³/s, 일평균 0.2m³/s, 홍동저수지는 각각 5.9m³/s, 0.2m³/s로 나타났다. 총방류량을 측정 수로유량과 여수로 방류량으로 분할하고, 저수지 물수지 분석에 의해 수로유량의 신뢰도를 평가한 결과 옥서저수지는 R²가 0.771, 일평균 저수위 오차 88.6cm, 일평균 저수량 오차 9.4%, 홍동저수지는 R²가 0.086, 일평균 저수위 오차 69.9cm, 일평균 저수량 오차 18.0%로 오차가 크게 나타났다. 저수지 수위가 만수위(FWL) 이하일 때는 여수로 방류량을 0으로 하여 총방류량을 여수로 방류량과 수로유량으로 분할한 후, 물수지 분석에 의해 신뢰도를 평가한 결과, 옥서저수지의 경우 R²는 0.941, 일평균 저수위 오차 2.6cm, 일평균 저수량 오차 0.35%를 나타내, 신뢰도가 크게 증가했다. 그러나 홍동저수지의 경우는 R²는 0.521, 일평균 저수위 오차 2.2cm, 일평균 저수량 오차1.02%를 나타냈지만, 낮은 신뢰도를 보였다. 측정 수로유량의 신뢰도는 두 저수지 모두 낮게 나타났다. 수로유량 조정을 통해 옥서저수지의 신뢰도는 향상 시킬 수 있었지만 홍동저수지의 경우는 향상 시킬 수 없었다. 이는 여수토 비상수문조작 실적과 저수지 사통 수문 조작 실적이 없어, 그 결과를 정확히 반영할 수 없었기 때문인 것으로 결론을 내렸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.844-848
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• 2004

농업용 저수지의 유효저수량은 물수지 분석을 근거로 한 저수지 모의 운영을 통하여 결정하고 있다. 유역은 유출량에 관하여 고유한 특성을 갖고 있으므로 저수지에서 유효저수량의 결정은 유역으로부터의 유출량을 근거로 하는 것이 타당하다. 본 연구에서는 유역의 유출량을 근거로 한 추계학적 선형계획모형을 정립하고 저수지의 유효저수량을 분석하였다. 선형계획모형을 이용한 저수지 분석에 있어서 선형결정법칙은 Chance-constrained model과 함께 분석년수와 관계없이 제약조건식을 줄이는데 기여한다. 경기도 안성시에 소재하고 있는 금광저수지를 대상지수지로 선정하여 유효지수량을 분석한 결과, 추계학적 선형계획모형에 의한 유효저수량은 물수지 분석에 의한 것 보다 크게 분석되었다. 본 인구에서 제시된 선형계획모형에 의하여 적정한 유효저수량을 결정하고, 저수지 모의운영을 통하여 결정된 유효저수량의 성능을 평가하는 것이 타당한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2017

저수지는 계절적 변동이 큰 하천유량을 저류시켜 적정시기에 용수를 공급하는 시설물이다. 저수지 설계에서 저수용량 결정은 중요한 사항으로 가정한 유효저수량을 적정하게 활용할 수 있는 것인지에 대한 분석이 필요하다. 이를 위한 물수지 분석은 시설물의 유입량과 유출량 등 인자를 모형화하여 저수량 거동변화를 살펴보는 것으로 농업용저수지의 설계실무에서는 일련의 물수지 분석을 수행할 수 있도록 개발된 HOMWRS (Hydrological Operation Model for Water Resource System) 프로그램을 이용한다. 물수지 계산을 위한 모의기간 설정은 일별, 순별로 구분되는데 이에 따라 유입량과 공급량 산정 방법이 달라진다. 일별 물수지 분석은 유출모형으로 DIROM 모형, 필요수량 산정은 Penman식을 적용하고, 순별 물수지 분석은 유출모형으로 미산식, 필요수량 산정은 Blaney-Criddl식을 적용함에 따라 저수지 설계시 필요저수량에 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 일별 및 순별 물수지 분석방법이 저수지 설계용량 결정에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 연구대상 저수지는 농업용수 공급을 목적으로 하는 경기도 화성시에 위치한 버들저수지를 대상으로 하였고 순별 및 일별 분석기간 설정에 따른 물수지 분석을 수행하여 농업용저수지 설계빈도 10년에 대한 분석기간별 필요저수량을 비교 분석하였다. 본 연구결과는 양수저류사업, 지표수보강사업, 다목적농촌용수개발사업 등 농업용수 확보를 위한 농업용저수지 설계업무 수행시 물수지 분석기간 결정에 참고할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.704-704
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• 2012

우리나라에 16,000개 이상의 농업용 저수지가 존재하고 있으나, 대부분의 농업용 저수지는 홍수조절량을 갖고 있지 않다. 하지만, 농업용 저수지는 관개용수의 공급으로 홍수기 (6-8월)에 빈 공간이 생겨 실제로 홍수조절량을 갖게 되나, 지금까지 이에 대한 평가는 전반적으로 이루어지지 않은 실정이다. 농업용 저수지의 저수율은 일반적으로 관개기 직전인 4월말에 100%가 되고 관개기 동안 서서히 감소하며 홍수기에는 홍수의 유입으로 증가하다가 이후 용수공급으로 인해 감소하여 관개기의 끝인 9월 중순에는 최소가 된다. 홍수조절량은 일반적으로 [유효저수량 ${\times}$ (1-저수율)]로 산정된다. 본 연구에서는 유효저수능력 100만 $m^3$ 이상의 농업용 저수지를 대상으로 홍수조절능력을 평가하고자 하였다. 1,000만 $m^3$ 이하의 저수지 16개, 1,000만 $m^3$ 이상의 저수지 15개로 대상으로 각각의 저수지에 대한 21년 (1991-2011년)동안의 저수율 자료를 이용하여 10년 빈도 강수량의 해를 대상으로 유효저수량과 월별 홍수조절량의 회귀식을 유도하였다. 또한, 이 회귀식을 이용하여 유효저수량 1,000만 $m^3$ 이하 397개, 1,000만 $m^3$ 이상 34개의 농업용 저수지의 유효저수량으로부터 홍수조 절량을 추정하였다. 월별 홍수조절량은 1000만 $m^3$ 이하 소규모 저수지에서 6월 1.9억 $m^3$, 7월 0.4 억 $m^3$, 8월 0.9억 $m^3$ 이며, 1000만 $m^3$ 이상 중규모 저수지에서 6월 2.0억 $m^3$, 7월 1.1억 $m^3$, 8월 1.2억 $m^3$으로 나타났다. 총 저수지에 대한 각각 홍수조절량의 비율은 유효저수량 1000만 $m^3$ 이하 소규모 저수지에서 6월 (49 %) > 8월 (41 %) > 7월 (26 %) 순으로 나타났으며, 1000만 $m^3$ 이상 중규모 저수지에서 6월 (51 %) > 8월 (59 %) > 7월 (74 %) 순으로 나타났다. 두 종류의 저수지의 유효저수량은 비슷하나, 홍수조절량은 소규모보다 중규모 저수지가 더 크다고 판단된다. 여기서 얻은 결과는 우리나라의 농업용 저수지의 홍수조절용량을 설정하는 지표를 제시하는 데 사용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2022

댐 운영에 있어서 필요한 수문자료는 강수량, 수위, 유량, 저수량 자료 등이 있다. 이중 저수량은 주로 댐수위-저수용량 곡선식을 이용하여 계산한다. 댐수위-저수용량 곡선식은 댐 부근에서 계측 되는 한 개의 수위자료를 이용하여 저수용량을 산정하며, 이는 큰 저수지 면적과 저수지 수면이 일정하지 않다는 것을 고려할 때 큰 오차가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 음향 도플러 유속계 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 이용하여 보성강댐 저수지 수면경사를 실측하고, 동시에 실시간 이동측위시스템인 RTK-GPS(Real Time Kinematic)를 이용하여 이를 검증하였다. ADCP는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 수중에 발사된 음파의 도플러 효과를 이용하여 유속, 유량 및 측량이 가능한 장비이며, RTK-GPS의 경우 정밀한 위치정보를 가지고 있는 기준국의 위상에 대한 보정치를 실시간으로 이용하여 오차가 ±0.03m 이하인 것으로 알려졌다. 보성강댐의 하류에서 ADCP와 RTK-GPS를 장착한 보트를 저수지 종방향으로 처음부터 끝까지 이동하여 약 7.5km 종단측량을 실시하였고 저수지 지형적 특성을 고려하여 약 700m마다 횡단측량을 실시하여 종방향뿐만 아니라 횡방향 수면차도 조사하였다. 그 결과 보성강댐의 상류로 갈수록 수면경사가 전체적으로 상승하는 경향을 보였지만 일부구간에서 수위가 하강하는 경우도 발생하였다. 이는 미약하지만 저수지 내에 흐름이 발생하고 이 흐름에 따른 통제가 변화되는 것과 중간에 유입되는 지류의 영향 등으로 구간별로 수면경사 차이가 발생하는 것으로 추정된다. 횡방향 수면차는 지류가 유입되는 일부구간에서 다소 차이를 보였지만 큰 영향을 없는 것으로 판단된다. 보성강댐 저수지 수면을 종방향 및 횡방향으로 실측한 결과 구간별로 차이를 보였으며 최대 EL. 126.60m, 최소 EL. 126.33m 나타났다. 댐 상류 부근의 수면높이 EL. 126.50m와 비교하면 +0.10m, -0.17m 차이를 보였으며 이는 저수량 산정에 큰 오차를 발생시킨다. 효과적인 댐 운영을 위해서는 유입량 및 유출량을 정확하게 산정하는 것도 필요하지만 저수량을 정확하게 파악하는 것 역시 필요하다. 저수량을 정확하게 산정하려면 수킬로미터가 넘는 저수지 크기를 고려하여 수면경사를 실시간으로 계측하는 등의 노력이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2023

저수지 수문자료는 강우량, 유입량, 저수량, 방류량이다. 이 중에서 관측되고 있는 것은 저수량과 일부 수로방류량에 불과하다. 그럼에도 모의에 의해 유입량을 고정시키면, 물수지에 의해 방류량을 계산할 수 있다. 그러나 저수량 오차로 모의 유입량과 계산 방류량의 신뢰도는 반드시 확인돼야 한다. 신뢰도가 낮으면 모의 유출량과 계산 방류량을 조정하며 신뢰도를 높여야 한다. 신뢰도는 평가주기가 짧을수록 보장된다. 여기서는 유역면적 218.80km², 유효저수량 3,494만m³, 수혜면적 5,117ha인 탑정지에 대해 2020년 1월1일부터 12월31일까지 1시간 단위로 1달, 10일, 3일, 2일 간격의 주기로 저수지 운영자료를 생산하고, 그 신뢰도를 평가하여 평가주기가 짧을수록 오차가 감소되는 것을 관찰코자 했다. 1시간 간격의 유입량은 ONE 모형으로 모의했고, 저수지 물수지 모형을 구축하여 모의 유입량에 저수량 변화를 더해 방류량을 계산했다. 또한 저수지 물수지에 의해 저수위를 모의했으며, 관측 저수위와의 오차제곱근(RMSE)으로 신뢰도를 평가한 결과는 다음과 같다. 1달 간격으로 신뢰도를 평가한 경우 RMSE는 132.466m, 10일 간격은 46.922m, 3일 간격은 0.520m, 2일 간격은 0.349m로 나타났다. 위의 결과로부터 저수지 수문자료의 평가주기를 짧게 할수록 신뢰도는 개선된다고 말할 수 있다. 이상의 결과는 과거 자료에 대해 1년 동안 1시간 간격으로 유입량을 모의하고 방류량을 계산한 결과를 고정시키고, 평가주기를 달리하며 수위오차를 분석한 결과이다. 만약 평가주기별로 유입량과 방류량을 실제 상황에 적합하게 조정하면, 그 신뢰도는 훨씬 더 개선될 것이다. 현재 저수지 수위만을 관리하고 있는 현장의 상황에서 이 연구결과가 시사하는 바는 매우 크다. 첨언하면 AI 시대의 핵심은 자료다. AI의 먹이는 자료다. 다시 말해 자료 없는 AI는 시체와 같다. 자료는 기본이고 진실이다. 자료 없는 결과는 가짜다. 또한 위의 결과는 자료는 상시 관찰돼야 한다는 것을 말한다. 1년에 한 번 수문자료를 평가하는 제도로는 고품질의 자료를 생산할 수 없다. 무엇보다 자료는 상시 관찰하는 제도가 정착돼야 하며, 그 때 비로소 AI와 공존과 협력으로 물관리 기술의 혁신을 이룰 것이라 확신한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.32-32
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• 2018

최근 여러 가지 요인으로 가뭄이 빈발하고 있으며, 가뭄을 대비한 과학적 저수지 운영이 절실하다. 유입량, 관개용수량, 저수량, 하천유지유량 등 저수지 물수지를 반영하여 실제 가뭄 상황에 적용할 수 있는 시스템으로 개발하였다. 여기서, 하류 하천의 수량을 양수하여 저수량을 확보하는 양수저류를 고려하였고, 시기별 관개용수량을 간단관개, 절수관개 등의 실제 상황을 반영하도록 하였다. 또한 저수량의 장기간 변화를 관찰하여 저수지 운영의 가이드라인을 설정할 수 있도록 하였고, 하류 하천의 유량 변화도 평가할 수 있도록 하였다. 최근 수차례 가뭄을 겪은 충남 홍성에 위치한 대사저수지에 개발된 시스템을 적용하였다. 대사 저수지는 유역면적 $2.9km^2$, 유효저수량 137만$m^3$, 수혜면적 163ha에 이르며, 유역면적 $72.2km^2$인 하류하천의 와룡천으로부터 $0.057m^3/s$씩 양수하여 저수량을 확보하고 있다. 일별 저수율 자료가 있는 1991년부터 2016년까지 분석한 결과는 다음과 같다. 양수는 1월 15일부터 5월 31일까지 실시하는 것으로 하고 결과를 정리하였다. 첫째, 일 저수위를 모의하여 검증한 결과 일평균하여 관측 저수위는 EL.84.58m, 모의 저수위는 EL.85.87m이었다. 이 때 강우량은 연평균 1,275.2mm, 유입량은 718.0mm, 유출률 56.3%, 수면증발량 11.5만$m^3$, 관개용수 공급량 117.5만$m^3$, 월류량 148.9만$m^3$이었다. 둘째, 양수로 인한 유입량의 변화는 양수 전에는 연평균 209만$m^3$(유출률 56.3%)에서 양수 후 276만$m^3$(74.7%)로 증가하였고, 양수량은 67.5만$m^3$(연유입량의 32.3%)이었다. 셋째, 하류 와룡천의 유량은 양수 전에는 연평균 연유출량 5,200만$m^3$(유출률 56.5%)에서 양수 후 5,120만$m^3$(55.6%)으로 나타났다. 넷째, 양수 전에는 일평균 저수량이 47만$m^3$에서 양수 후 76만㎥으로 증가하였고, 양수저류로 인해 이수안전도는 15.4%에서 92.3%로 개선되었다. 또한 양수로 인해 저수지 유입량은 연평균 32.3% 증가하였고, 하류하천의 유량은 1.55% 감소하였다. 이상의 분석 결과로 양수저류는 가뭄대응에 상당한 효과가 있다고 평가할 수 있다. 또한 다양한 여건을 고려한 저수지 운영 가이드라인의 합리적 설정으로 보다 적극적인 가뭄대응이 필요하다고 본다. 물관리 현황은 지구별, 저수지별로 다양하다. 향후 현장 상황에 적합한 물관리 방법을 적극 모색해야 하며, 자연과 인간의 평등한 물 이용 환경조성에, 여기 개발한 도구가 일정 부분 유용할 것이라 판단한다.