• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.510-510
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• 2023

집중호우의 증가는 저수지 내 탁수의 증가로 이어지며, 저수지에서의 탁수 배제는 하천의 탁수 문제로 연결될 수 있다. 탁수의 발생은 정수처리 비용 증가와 하천 생태계 문제 등을 발생시키므로, 이에 대한 해결책이 지속적으로 요구되고 있다. 특히 낙동강 유역의 임하호는 태풍 및 집중호우 발생 시 고탁수의 유입 빈도가 높다. 탁수가 임하호에 유입되면 일반적으로 저수지 탁수 예측 수치해석을 수행하여 탁수의 저수지 내 탁수 거동과 방류량에 따른 탁수 저감 정도를 파악하고, 탁수 배제를 위한 저수지 운영계획을 수립한다. 그러나 방류된 고탁수의 하천 거동에 대한 수치해석은 국내에서는 수행하고 있지 않은 실정이다. 임하댐 하류에서 내성천합류부까지는 약 0.325 m³/s의 물을 취수하고 있으므로(2022년 기준), 하천의 탁수도 저수지 탁수와 동시에 고려되어야 할 필요가 있다. 저수지와 하천의 유사 거동 분석에 대해 격자 구성 등의 이유로 일반적으로 각각 다른 tool을 사용하고 있으나, 모델구축 및 입□출력 data의 변환 등 구축, 구동, 분석 과정 모두 효율적이지 못하다. 이에 본 연구에서는 하천과 저수지에서의 탁수 거동을 동시에 예측할 수 있는 일원화된 수치해석 모델을 구축(임하호~낙본C)하였다. 준3차원 모델인 EFDC를 이용하였으며, 격자는 저수지는 직사각격자, 하천은 Curvlinear를 적용하였다. 연직방향으로는 저수지와 하천의 수심 차이가 크므로 EFDC 내에 탑재되어 있는 𝜎-z(uniform)레이어 옵션을 선택하여, 저수지 연직 레이어는 40개, 하천은 2개로 구축되었다. 하천에서의 탁수 거동 예측은 지류의 유량, 탁도 등의 경계조건 data를 얻기가 쉽지 않기 때문에, 유량은 임하호 유입유량에 유역면적비를 적용하였으며, 탁도는 TSS(Total Suspended Solid)-SSC(Suspended Sediment Concentration)-유량의 관계를 각각 회귀분석 등을 통해 도출하여 연구 범위 내 7개 지류하천에 적용하였다. 모의 시기는 2개의 태풍으로 연속적인 탁수가 발생한 2020년 08~10월로 결정하였다. 모의 결과 저수지와 하천의 PBIAS는 각각 13.6과 8.4로(Very Good 등급) 하천과 저수지를 동시에 모의하는 탁수 예측의 적용 가능성은 충분한 것으로 확인되었다. 그러나 이벤트별 지류의 유량과 탁도는 일정한 관계로 계산될 수 없으므로, 향후 유역 모델과 연계하여 지류 유입 유량 및 탁도의 정확도를 개선할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.517-517
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• 2016

최근 기후변화로 인해 하천 건천화가 빈번히 발생함에 따라 농업용 저수지로부터 하류 하천유량을 얼마나 공급할 수 있으며, 어느 시기에 공급하는 것이 적당한가에 대한 의문이 발생하고 있다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 하천유지용수 공급에 대한 관점에서 용수배분을 자유롭게 모의조작 할 수 있는 모듈을 개발하였고, 이를 미호천 중류의 북일 수위관측소 유역 내 위치한 저수량이 100만 $m^3$인 농업용 저수지 9개소를 대상으로 적용하였다. 관개용수량은 작물증발산량, 담수심, 침투량, 손실율 등을 고려하여 산정할 수 있도록 하였으며, 하천유지용수 공급량은 기준갈수량을 기본값으로 하였다. 또한 하천유지용수의 공급방식은 무공급, 비관개기 공급, 연중 공급, 운영률에 의한 공급의 4가지로 구분하여 일괄적인 모의가 가능하도록 구성하였다. 기상청 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 이용하여 미래 모의기간에 대한 유역 말단부의 갈수기 하천수량 변화와 유황패턴을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 하천유지용수을 비관개기에 공급하는 저수지 운영으로 하천수량은 하천유지용수를 공급하지 않는 저수지 운영보다 연평균 1.8백만(2.0%) $m^3$ 증가, 연중 공급하는 저수지 운영보다 4.3백만$m^3$(4.7%) 증가, 운영률에 의해 하천유지용수를 공급하는 운영은 연평균 13.1백만(14.6%) $m^3$ 증가하였다. 둘째, 하천유지용수를 비관개기에 공급하는 저수지 운영은 갈수기로 갈수록 유량이 증가하였다 감소하는 것으로 나타났다. 하천유지용수를 연중으로 공급하는 저수지 운영은 비관개기에 공급하는 저수지 운영보다 갈수량(Q355) 이하의 유량을 더 증가시킬 수 있는 것으로 분석되었고 풍수량(Q95)과 평수량(Q185) 사이의 하천유량이 상대적으로 크게 증가하였다. 운영률에 의해 하천유지용수를 공급하는 저수지 운영은 하천유지유량을 공급하지 않는 저수지 운영방식보다 하천유량의 증가와 갈수기 전반에 걸쳐 유황이 안정되는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2017

4대강 살리기 사업의 일환으로 농업용 저수지를 대상으로 둑 높이기 사업이 수행되었으며, 추가 저수량 확보를 통해 하천에 하천유지유량을 공급하고 있다. 하천유지유량은 저수지별로 평균갈수량과 기준갈수량의 범위 내에서 방류되고 있으며, 이로 인해 하천 유황의 변동이 있을 것으로 예측되나, 이로 인한 연구는 미흡하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 둑 높이기 저수지에서 하천유지유량 방류에 따른 하류하천의 유황변동을 분석하고자 한다. 유역의 유출량은 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)를 이용하여 모의하였으며, 저수지에서 발생하는 유량은 인위적 유량으로 고려하여 모의하였다. 저수지에서 여수로로 자연월류되는 수량과 하천유지유량의 방류조건을 고려한 저수지 방류량을 산정하기 위해 저수지 물수지 모형을 사용하였으며, 산정된 방류량을 HSPF 모형의 입력자료로 활용하였다. 본 연구의 결과는 둑 높이기 저수지의 하천유지유량이 하천 유황변동에 미치는 영향을 확인할 수 있을 것으로 예측되며, 추후 수계별, 저수지 규모별 등에 따른 추가 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.507-507
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• 2015

본 연구에서는 안성천 공도 수위표 상류유역에 대해 농업용 저수지와 지하수 이용이 하천유량에 미치는 영향을 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 모의 분석하였다. 대상유역내에 위치한 고 삼, 금광 농업용 저수지 영향을 고려하기 위해서 관개기에는 저수지 방류량이 관개수로를 통해 수리답 지역으로 보내져 작물소모에 의한 손실과 지표 및 지표하 유출 과정을 거쳐 하천으로 회귀되도록 하고, 비관개기에는 저수지가 만수가 될 경우에만 하천으로 저수지 방류가 일어나도록 처리하였다. 지하수 이용량은 유역내 위치한 허가 및 신고 관정을 대상으로 하였으며, 농업용 관정인 경우는 저수지 관개와 마찬가지로 작물소모에 의한 손실과 지표 및 지표하 유출 과정을 거쳐 하천으로 회귀되도록 처리하였고, 생공용 관정인 경우는 유역내에서 전량 소모되는 것으로 간주하였다. 저수지 및 지하수 양수 유무에 따른 하천유량을 모의한 결과 고삼 및 금광 저수지 직하류부에서는 저수지 영향이 지배적으로 작용하여 갈수량이 각각 약 40% 및 85% 만큼 감소하는 것으로 나타났다. 반면에 저수지로부터 보다 하류쪽로 가면서 회귀수의 영향으로 감소 영향이 둔화되는 양상을 보였으며, 유역출구부에서는 저수지 및 지하수 이용 영향으로 자연상태 유량에 비해 갈수량이 약 19% 만큼 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.438-438
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• 2012

우리나라의 용수사용의 48%를 차지하고 있는 농업용수는 저수지와 양수장 보 등을 이용하여 농경지에 용수를 공급하고 있다. 이 중 농업용저수지는 18,000 여개에 이르고 있으며, 전국에 산재되어 하천의 중 상류부에서 농경지에 용수를 공급하는 역할을 수행하고 있다. 유역의 중상류부에 위치한 농업용저수지의 용량을 증대시키는 사업인 "농업용저수지 둑높이기사업"은 이 치수측면에서 농업지역 관개용수의 공급과 함께 하천유지용수의 공급이고, 더불어 재해측면에서 취약한 농업용저수지 보강을 목적으로 하고 있다. 둑높이기사업 이전의 저수지운영은 못자리용수가 들어가는 시기인 4월 중순부터 5월 중순경의 모내기 기간 동안에 가장 공급량이 많게 하면서 관개용수의 원활한 공급을 위한 운영을 해 왔으나, 둑높임저수지의 경우는 영농기간이 종료되는 시기인 9월 중하순을 기준으로 하천유지용수 공급을 위한 저수지 운영이 필요하게 되었다. 농업용저수지는 관개기 시점의 저수량이 이수안전을 위한 중요한 요인이며 하천유지용수의 공급을 감안할 경우 관개기 종료 시점의 저수량 도 중요한 의사결정 요인이 된다. 이 에 본 연구에서는 용수목적별 공급을 위한 둑높임저수지 운영곡선을 계획하는데 있다. 운영곡선의 기본적인 의사결정기준은 영농시점인 4월의 저수지 수위와 영농 종료시점인 10월의 수위이다. 둑높임저수지의 운영은 영농이 종료되는 시점인 10월을 기준으로 저수용량을 최대한 확보해야 하며, 다음연도 관개시작일인 4월을 기준으로 농업용수 수위가 확보 될 수 있도록 저수위조절이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저수지 관리자가 상기와 같은 조건을 만족하면서 해당 저수지를 운영하도록 하기 위해 비관개기동안에 하천유지용수를 최대한 공급하면서도 다음 4월에 농업용수 필요수량을 충족할 수 있는 수위를 가질 수 있도록 운영곡선 가이드라인을 수립하였다. 본 연구를 통해 작성된 운영곡선을 프로그램화하여 모의조작 할수 있는 기반을 만든다면 농업용수의 원활한 공급을 바탕으로 하류하천의 하천유지용수 공급을 갈수기에 최대한 공급할 수 있으며 향후 예상되는 기상조건에 따른 주단위, 월단위의 용수공급계획수립이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.173-177
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• 2007

현재 농업용수 이용량은 158억$m^3/yr$로 우리나라 전체 수자원이용량의 48%에 해당되며 하천유지수량을 제외하였을 경우 61%에 해당된다. 농업용수의 이용은 노후화된 농업수리시설과 관리기술 부족 등의 원인으로 이용효율이 낮은 것으로 추정되고 있다. 그러나 이러한 현황을 뒷받침해 줄 측정 및 조사자료가 부족한 실정이다. 농업용수의 물관리 연구는 장기간의 신뢰성 있는 수문자료의 획득이 절대적으로 필요하고 실제 현장에서의 물관리 상황을 조사파악하는 것이 중요한다. 이러한 자료의 축척은 체계적이고 일관되게 수행되어야 한다. 이를 위하여 한국농촌공사에서는 2000년에 경기도 용인에 위치한 이동저수지 유역을 종합시험지구로 선정하여 운영하게 되었다. 이동시험지구는 경기도 용인시, 평택시, 안성시, 사이에 위치한 전형적인 농촌지역이다. 저수지와 양수장 시설이 복합적으로 운영되어 농업용수를 공급하는 지구로 농업용수의 물관리 연구 수행을 위해 적합한 지역이다. 이동시험지구에 강우계, 저수지 수위계, 하천 수위계, 수로 수위계를 설치하여 운영하고 있으며 정기적으로 유지 관리 및 자료수집을 함으로써 신뢰성 있는 농촌지역 수문자료를 축척하고 있다. 이동시험지구의 운영은 농업용수 물관리와 관련된 체계적이고 신뢰성 있는 장기간의 수문자료를 축척하고 축척된 현장 자료의 분석을 통해 물관리 기초자료를 계량화 하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 목적은 실제 농업용 저수지의 용수공급 운영에 따라 하천에서의 유출특성에 대한 조사를 통하여, 농업용저수지가 하천에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 시험지구 덕성교 하천수위관측지점의 하천유출율은 65 %, 재인교 하천수위관측지점의 경우 하천유출율은 60 %를 나타내었다. 이동유역의 경우 상류에 저수지가 있으며 저수지의 시기별 저수상태와 강우량에 따라 유출에 영향을 받고 있다. 1월에 상류 저수지의 저수상태가 만수를 유지하고 있었으며 예년에 비하여 많은 강우가 발생하여 저수위 조절 차원에서 인위적으로 방류한 양이 많았기 때문으로 추정할 수 있다. 두 지점의 1월 유출이 100 % 이상인 것은 동절기 하천 결빙으로 인한 유량파악이 힘든 것으로 나타났다. 1월의 하천수위는 계측기에 기록된 수위값으로 유량을 산정한 것이다. 3월, 10월, 12월의 유출이 많은 것은 전월말 발생한 강우의 영향으로 크게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.432-432
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• 2015

농업용 저수지의 하류유역은 저수지로부터 농업용수를 공급받는 관개지구와 산림지 등 관개를 실시하지 않는 비관개지구의 수문순환이 복합적으로 연계된다. 이러한 저수지 하류유역의 하천유량은 배후 유역에서 발생하는 유역 유출량, 관개지구의 농업용수 회귀수량, 저수지에서 방류되는 환경용수 방류량과 제한수위 및 만수위 방류량, 그리고 지하수 유출량 등으로 구성된다. 본 연구에서는 저수지 하류의 하천유량 구성 요소를 해석하는 하천망 모형을 구성하였고, 대상지구의 자료를 구축하였으며, 모형의 보정 및 검정을 수행하였다. 비관개지구의 유출량 모의는 수정 3단 Tank 모형을 이용하였다. 관개지구의 배수량은 논 포장 배수량과 용수로 배수량을 구분하여 모의하며, 논 포장 배수량은 논 물수지식을 기반으로 모의하였다. 저수지 방류량은 저수지 유입량과 저수지 운영방식을 고려하여 모의하도록 구성하였다. 하도 추적은 Muskingum 방법을 이용하였다. 연구 대상지로 이동저수지 유역을 선정하여 기상, 지형, 수문, 그리고 영농 자료를 수집하여 모형의 입력 자료를 구축하였다. 모형의 평가를 위한 통계적 지표는 Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), root mean square error-observations standard deviation ratio (RSR), 그리고 percent bias (PBIAS)를 이용하였다. 보정 및 검정 결과 구성된 모형의 모의 결과는 실측치의 경향을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 우리나라 농촌유역 물순환에 대한 이해를 넓히며, 저수지 하류유역 유량 해석을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.250-250
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• 2012

하천유량 예측정보는 하천홍수를 잘 관리하기 위한 중요한 정보이다. 하천유량을 예측하기 위해서는 실제 기상상황이 잘 나타내는 관측 및 예측강우정보 구축, 대상유역의 수문반응특성을 잘 모의할 수 있는 유출모형 적용, 상류에 댐이 존재할 경우 저수지추적모형의 연계모의가 필요하다. 다만, 강우정보, 유출모형, 저수지추적모형은 항상 불확실성을 포함하고 있으며 어느 하나의 정보 또는 모형이 다른 것보다 항상 정확하기는 어렵다. 이러한 조건에서 하천유량을 잘 예측하기 위한 대안은 자료동화기법의 연계적용이라 할 수 있다. 본 연구에서는 관측유량 자료동화가 가능한 SURF 모형에 AUTO ROM 저수지추적방법을 연계하여 상류에 댐이 존재하는 유역에서도 하천유량을 예측할 수 있는 통합하천유량예측모형을 개발하였다. 적용유역은 한강유역을 채택하였으며 2002~2009년에 대해 모형을 구축하였다. 자료동화효과로 인해 유출모형만을 적용한 경우보다 유출모의 정확도가 높아지는 것을 확인하였다. 또한 저수지추적과정에서도 임의시점을 기준으로 과거기간에 대해서는 관측유입량과 방류량을 적용하고 미래기간에 대해서는 저수지추적을 통해 모의되며 이 결과로부터 저수위-유입량-방류량의 관계가 합리적으로 모의됨을 확인하였다. 이상의 결과로부터 하천유량예측을 위해서는 하천유량정보와 댐수문정보의 자료동화를 수행하므로써 하천유량 예측결과의 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.390-394
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• 2009

우리나라의 강우특성 및 지형여건상 최근 농촌지역 하천의 건천화가 급속히 진행되어 전통적인 농촌지역 하천의 기능이 줄어들고 있다. 하지만 건천화 원인에 대한 과학적인 분석은 극히 저조하다. 농촌지역 소하천의 건천화 원인은 다양하게 존재하고, 각각의 원인에 따라 방지 대책이 달라야 할 것이다. 그러나 현실은 일률적인 방지책을 시행하고 있어 그 효율성이 불확실한 상태이다. 농촌지역 소하천 건천화 원인으로 추정되고 있는 기존 저수지 유지수량 미확보, 유휴지 난개발, 지하수 과다사용, 무분별한 하천개수, 하천 퇴사 등이 있음에도 불구하고 정확한 원인분석 없기 때문에 개략적인 방지 대책이 시행되고 있는 실정이다. 국내 중소하천의 생태환경 건전성을 위해서 농업저수지를 비롯한 농업용수의 하천유지용수 공급에 대한 요구가 증대되고 있으므로 이에 대한 적정한 농업용수의 하천유지유량 공급방안 정립이 필요하다. 또한 농촌 소하천 유역에서 상류에 위치한 농업용 저수지는 우선적으로 농업용수를 공급함에 따라 소하천들은 수문순환 과정이 인위적으로 단절되어 심각하게 건천화되어 가고 있으며, 이러한 이유로 안정적인 하천유지용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 농촌 소하천의 건천화에 따른 하천수의 부족은 용수확보의 불가능, 수질오염의 심화 등의 문제를 초래함으로써 경제적인 측면에서 많은 손실을 가져오고 있으며 하천이 갖추어야할 친수공간으로서의 기능도 수행하지 못하기 때문에 많은 주민들이 여가 활용과 휴식공간으로 활용하지 못하고 있다. 따라서 현재 농업용저수지의 시설규모를 확장하여 추가적으로 하천유지용수를 확보함으로써 하천의 건천화를 예방하고 향후 확장 가능한 농업용수 전용저수지의 설계방향을 제시코자 한다. 기존저수지의 지역적 요소 및 환경적 요소를 감안하여 저수지 증고에 의한 재개발 방향을 검토 분석하여 물부족에 의한 하천 건천화를 예방하고 추가 용수량의 확보를 할 수 있도록 노력을 해야겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2012

현재 농업용 저수지에 대한 설계홍수량 유입 시 방류량을 산정하는 데 있어, 홍수기시 운영 초기수위는 상시 만수위를 제한수위로 하고 있다. 비록 제한수위를 상시만수위로 하는 시나리오는 저수지 설계시의 안전을 고려하는 측면에서 유효하다고 할 수 있으나, 실제 농업용 저수지의 홍수조절에 따른 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 평가하기에는 미흡한 부분이 있다. 결국 설계홍수량의 유입에 따른 저수지 홍수추적 결과 산정된 방류량은 제한수위를 상시만수위보다 낮은 수위에서 조절하여 모의 운영된 저수지의 방류량에 비해 과다 추정되기도 한다. 따라서 저수지 운영방식에 따라 홍수 유입 시 과다 추정되는 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향 부담은 커질 수밖에 없다. 또한 현재 토지이용변화에 따른 농업용수 수요량의 감소로 인해 홍수조절용량을 과거보다 더 확보할 수 있으므로 홍수 유입 시 제한수위를 조절하여 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 제한수위 조절에 따른 저수지 홍수추적을 모의하고, 산정된 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 검토해 보았다. 저수지 상류 유역의 홍수량 산정은 HEC-HMS 모형을 이용하였으며, 저수지 홍수추적에는 저수지 모의 운영프로그램의 대표적인 모형이라 할 수 있는 HEC-5 모형을 이용하였다. 또한 HEC-RAS 모형을 통해 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 수위변화를 모의하였다. 농업용 저수지 제한수위 검토를 위한 용수 수요량에 따른 저수지 수위의 결정을 위해 수리시설물 모의조작시스템(HOMWARS) 모형을 활용하였다. 대상 유역은 황룡강유역으로 선정하였으며, 황룡강유역 내 저수지별 제한수위 설정에 따른 하류하천에 대한 영향 평가를 수행하였다.