• 한국수자원학회논문집
• /
• 제56권12호
• /
• pp.969-980
• /
• 2023

2000년대 이후 우리나라에 도입된 앙상블 유량 예측은 수문 예측 현업에서 성과를 보였음에도 불구하고 수자원 시스템 관리에서는 적극적으로 활용되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 용수공급을 위한 수자원 관리 측면에서 앙상블 유량 예측의 효용성을 보이고자 댐 실무자들을 위한 간단한 가상 예제를 만들고, 이를 확장하며 실제 대한민국 다목적댐에 적용하였다. 가상 예제에서는 앙상블 유량 예측의 평균은 같지만 표준편차가 다를 때, 댐 운영 비용이 상이함을 확인하였다. 그리고 이를 대한민국 다목적댐에 적용하기 위해 동일한 평균을 가지지만 표준편차가 평균과 동일한 유형W와 표준편차가 평균의 10배인 유형 P를 가정하여 용량 대비 연유입량 비율에 따라 소양강댐(CIR = 1.345)과 충주댐(CIR = 0.563)에 표본 추계학적 동적계획법으로 최적방류량을 도출하였다. 그리고 도출된 최적방류량으로 2020년부 2022년까지 모의 운영을 진행하였다. 그 결과, 충주댐에서는 표준편차가 적은 유형W에서 상대적으로 공격적인 최적방류량이 도출되었고, 모의 운영 결과 또한 양호함을 보였다. 소양강댐에서도 최적방류량에서 충주댐과 같은 결과를 보였지만, 모의 운영에서는 유형W와 P의 차이가 없었다. 결과적으로 동일한 평균을 가지더라도 앙상블 유량 예측의 표준편차에 따라 다른 최적방류량과 모의 운영 결과가 도출되었고, 특히 용량 대비 연유입량이 작을수록 이러한 불확실성에 더욱 민감하게 반응함을 보였다. 본 내용을 바탕으로 현재 단일 대푯값만을 사용하여 댐 운영을 하는 수자원 관리에 개선을 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권5호
• /
• pp.349-360
• /
• 2019

본 연구의 목적은 낙동강유역($23,609.3km^2$) 내 댐-보 연계운영 평가를 위해 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 댐보 운영 시나리오에 따른 하천 유량 수질 거동을 평가하는 것이다. 댐-보 방류시나리오는 댐-보 동시방류(시나리오 1), 보 동시방류(시나리오 2), 상류 보에서부터 1개월 간격의 순차방류(시나리오 3)로 모의되었다. 평가에 앞서 SWAT은 11년(2005-2015) 동안 5개의 다목적댐(안동댐, 임하댐, 합천댐, 남감댐, 밀양댐)과 7개의 다기능보(상주보, 구미보, 칠곡보, 강정보, 달성보, 합천보, 함안보) 및 6개의 수질관측지점(안동4, 상주2, 왜관, 합천, 남강, 물금)에 대하여 검보정 되었다. 유입량 및 저수량 검 보정결과 $R^2$는 0.68~0.90, NSE는 0.56~0.79, RMSE는 0.94~1.74 mm/day 였으며, PBIAS는 -7.52~18.08%로 분석되었고,. 수질 $R^2$는 SS는 0.64~0.79, T-N는 0.51~0.74, T-P는 0.53~0.72의 상관성을 나타었다. 댐-보 연계운영 평가를 위해 환경부에서 제시한 연계운영 시나리오 중 3개의 시나리오를 선택하여 모의하였으며, 시나리오에 따른 수문 수질 거동을 분석하였다. 분석결과 시나리오 2 에 비해 시나리오 1과 3은 연계운영 종료 이후 3개월 이전에는 수질 (T-N, T-P)개선 효과가 나타났지만, 3개월 이후로는 시나리오 2에 비해 수질이 나빠진 것으로 나타났다.

• 한국생태학회:학술대회논문집
• /
• 한국생태학회 1999년도 국제 Symposium 및 '99 춘계 공동 학술 발표대회
• /
• pp.66.1-66.1
• /
• 1999

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.788-791
• /
• 2008

본 연구에서는 한강수계의 소유역을 24개로 분할하였고 강우의 공간 분포를 작성하기 위해 151개의 강우관측소를 이용하여 강우자료를 정리하였다. 한강수계의 주요 제어지점으로 소양강댐, 충주댐, 충주조정지댐, 횡성댐, 화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐, 팔당댐을 선정하였다. SSARR(Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) 모형을 기반모형으로 선정하여 모형의 입력자료를 작성하고 2002년의 수문자료를 이용하여 매개변수의 민감도분석을 수행하였다. 민감도 분석 결과, 유역유출과 관련된 매개변수 중 토양습윤상태별 유출율, 침투량별 지하수유입률 및 지표수와 복류수를 분리하는 매개변수가 비교적 큰 민감도를 나타내었다.

• Water Engineering Research
• /
• 제3권2호
• /
• pp.143-153
• /
• 2002

As the natural flows in rivers dramatically decrease during drought season in Korea, a deterioration of river water quality is accelerated. Thus, consideration of downstream water quality responding to changes in reservoir release is essential for an integrated watershed management with regards to water quantity and quality. In this study, water quality models based on artificial neural networks (ANNs) method were developed using historical downstream water quality (rm $\NH_3$-N) data obtained from a water treatment plant in Geum river and reservoir release data from Daechung dam. A nonlinear multiple regression model was developed and compared with the ANN models. In the models, the rm NH$_3$-N concentration for next time step is dependent on dam outflow, river water quality data such as pH, alkalinity, temperature, and rm $\NH_3$-N of previous time step. The model parameters were estimated using monthly data from Jan. 1993 to Dec. 1998, then another set of monthly data between Jan. 1999 and Dec. 2000 were used for verification. The predictive performance of the models was evaluated by comparing the statistical characteristics of predicted data with those of observed data. According to the results, the ANN models showed a better performance than the regression model in the applied cases.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권spc1호
• /
• pp.1095-1105
• /
• 2021

기후변화에 따른 집중호우, 태풍 등의 발생빈도의 증가로 인하여 댐 운영의 고도화가 요구되고 있다. 일반적으로 댐 운영의 경우 강우예측, 강우-유출, 홍수추적 등 다양한 수리수문학적 요소들을 반영하여 수행되나 기 계획된 특정 규칙에 기반한 댐 운영 모형의 경우, 때때로 개별 모듈들의 불확실성과 복합적인 인자들로 인하여 댐의 방류량을 능동적으로 제어하는데 제약이 있을 수 있다. 본 연구는 남강댐 직하류 홍수피해 예방을 위하여 댐의 방류량 결정 등 효율적인 댐 운영을 지원하기 위해 딥러닝 기반 LSTM (Long Short-Term Memory) 모형을 구축하고, 선행시간별 댐직하류 수위예측 정확도를 분석하는 것을 목적으로 한다. LSTM 모형의 입력자료는 댐 운영에 사용되는 기초자료 및 하류 장대동 수위관측소의 수위 자료를 시 단위로 2009년부터 2021년 7월까지 수집하였다. 2009년부터 2018년 자료는 모형의 학습과 검증 및 2019년부터 2021년 7월 자료는 선행시간을 7개(1 h, 3 h, 6 h, 9 h, 12 h, 18 h, 24 h)로 구분하여 관측 수위와 예측 수위를 비교·분석하였다. 그 결과, 선행시간 1시간의 예측결과는 평균적으로 MAE가 0.01 m, RMSE가 0.015 m, NSE가 0.99 로 관측 수위에 매우 근접한 예측 결과를 나타내었다. 또한, 선행시간이 길어질수록 예측 정확도는 근소하게 감소하였지만, 관측 수위의 시간적 패턴을 유사하게 안정적으로 예측하는 것으로 분석되었다. 따라서 수리수문학적 비선형의 복잡한 자료간의 특징을 자동으로 추출하여 예측 자료를 생산하는 LSTM 모형은 댐 방류량 의사결정에 있어 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제46권12호
• /
• pp.1235-1247
• /
• 2013

본 연구에서는 충주댐($2750{\times}10^6m^3$) 및 조정지댐($30{\times}10^6m^3$)을 포함한 유역을 대상으로 미래 기후변화가 댐 저수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 활용하였다. 3지점의 9개년(2002~2010)동안의 자료를 이용하여 검보정을 실시한 결과 유출량에 대해서는 Nash-Sutcliffe 모델 효율(NSE)이 0.73으로, 두 댐의 저수위에 대해서는 0.86으로 나타났다. 미래 기후변화 시나리오자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 GCMs (General Circulation Models) 중 HadCM3 모델의 SRES(Special Report on Emission Scenarios)에 의한 B1과 A2 시나리오를 구축하였다. 미래 월별 기온과 강수자료는 과거 30개년(1977~2006, baseline period) 자료는 편의보정(bias-correction) 기법을 이용하여 오차보정 후, Change Factor (CF) method를 이용하여 상세화 하였다. 미래 연평균 기온은 2040s (2031~2050)에 $0.9^{\circ}C$, 2080s (2071~2099)에는 $4.0^{\circ}C$까지 증가할 것으로 예측되었고, 연평균 강수량은 2040s에 9.6%, 2080s에 20.7% 증가하는 것으로 나타났다. 과거 대비 미래 증발산량은 15.3%까지 증가하고, 토양수분은 최대 2.8% 감소하였다. 과거 9개년 평균 댐 방류스케줄에 따른 미래 댐 연평균 유입량은 가을철을 제외한 대부분 기간에 최대 21.1%까지 증가하는 경향을 보였다. 미래 가을철 댐 유입의 감소로 인해 현재 방류 패턴으로는 연말까지 결국 저수량을 회복하지 못하는 것으로 나타났다. 미래 풍수년과 갈수년에는 댐 저수량의 시간적 변동이 더욱 불안정해지므로 각각 저수량의 상향 및 하향 조정에 주의를 기울여야 한다. 따라서 기후변화 적응을 위한 댐 방류 패턴 조절이 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제42권9호
• /
• pp.703-713
• /
• 2009

유역에서의 댐은 이수와 치수 측면에서 매우 큰 역할을 담당하고 있으며, 특히 집중호우 기간 동안의 댐 방류는 강우에 의해서 발생되는 유출과 더불어 댐 하류의 홍수조절에 직접적인 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 댐 방류와 강우에 의한 유출의 영향을 동시에 받는 댐 하류 지점에 대한 유출모의를 위해서 HyGIS (Hydro Geographic Information System) 환경에서 운영되는 분포형 강우-유출 모형인 GRM (Grid based Rainfall-runoff Model)을 적용하고 이에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 대상 유역은 한강 수계의 여주 수위관측소 상류로 선정하였으며, 충주 조정지댐과 횡성댐의 방류량 및 강우의 영향을 반영하여 유출모의를 수행하고, 이를 여주 수위관측소에 대해서 검증 하였다. 모형의 적용결과 모의된 유출 수문곡선은 관측 수문곡선을 잘 재현하였으며, 이를 통해서 GRM 모형은 댐방류와 강우가 유역유출에 미치는 영향을 적절히 모의할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권2B호
• /
• pp.93-101
• /
• 2012

댐 운영에 의한 합리적인 용수공급과 홍수조절을 위하여 HEC-ResSim 모형을 섬진강 댐에 적용하였다. 섬진강 댐과 인근 하류 지역의 홍수피해를 최소화하기 위해 다양한 빈도별로 유입되는 홍수사상에 대하여 홍수기 운영룰을 적용하여 저수지추적을 수행하였고 하류 지역의 수문학적 거동특성을 검토하였다. 홍수기 예비방류에 따른 빈도별 저수지 홍수추적을 수행하여 상시만수위 운영에 따른 댐의 안정성을 검토하였고 가변제한 상시만수위를 이용한 댐 운영시 댐의 용수공급능력 변화와 댐하류단의 유황분석을 통해 수문학적 거동 특성을 검토하여 댐의 운영 수위 설정을 위한 합리적인 평가방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권12호
• /
• pp.1195-1205
• /
• 2018

본 연구에서는 보령댐 유역($163.6km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델, GCM (General Circulation Model) 기후변화 시나리오와 다중회귀분석으로 산정한 미래 방류량을 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 물부족을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며, SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2007~2010)과 검증(2010~2016)을 실시하였다. 기후변화를 반영하기 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP (Representative Concentration Pathway)4.5와 RCP 8.5 시나리오를 SPI와 극한 가뭄지수로 분석하여 RCP 8.5 BCC-CSM1-1-M을 극한 가뭄 시나리오로 선정하였다. 2005년부터 2016년까지의 일별 관측자료로 다중회귀분석하여 월별 방류량 추정식을 만들었고, 1월부터 12월까지 각 식들의 결정계수 $R^2$는 0.57 이상으로 나타났다. 선정된 극한 가뭄 시나리오 기상자료를 방류량 추정식에 대입하여 미래기간 일별 방류량을 구축하였다. SWAT 수문평가 결과, S3 (2037~2046) 기간 봄철 저수량이 34.0% 감소하는 것으로 분석되었다. Runs 이론을 바탕으로 물부족의 심도를 구한 다음 재현기간에 따른 빈도해석을 하였다. 5~10년 빈도의 심도로 발생하는 물부족이 미래기간에 발생하는 빈도로 보령댐의 물부족을 평가하였다. 물부족 평가 결과, S3 (2037~2046) 기간에서 5~10년 빈도의 심도를 가지는 물부족이 기준기간(2007~2016) 보다 2회 더 발생하였으며 S3 (2037~2046)에 물부족 계획 수립이 필요하다고 판단하였다.