Idrees, Muhammad Bilal;Kim, Dongwook;Lee, Jin-Young;Kim, Tae-Woong
한국수자원학회:학술대회논문집
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한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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pp.167-167
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2020
Annual sediment deposition in reservoirs behind weirs poses flood risk, while its accurate prediction remains a challenge. Sediment management by hydraulic flushing is an effective method to maintain reservoir storage. In this study, an integrated approach to predict sediment inflow and sediment flushing simulation in reservoirs is presented. The annual sediment inflow prediction was carried out with Artificial Neural Networks (ANN) modelling. RESCON model was applied for quantification of sediment flushing feasibility criteria. The integrated approach was applied on Sangju Weir and also on estuary of Nakdong River (NREB). The mean annual sediment inflow predicted at Sangju Weir and NREB was 400,000 ㎥ and 170,000 ㎥, respectively. The sediment characteristics gathered were used to setup RESCON model and sediment balance ratio (SBR) and long term capacity ratio (LTCR) were used as flushing efficiency indicators. For Sangju Weir, the flushing discharge, Qf = 140 ㎥/s with a drawdown of 5 m, and flushing duration, Tf = 10 days was necessary for efficient flushing. At NREB site, the parameters for efficient flushing were Qf = 80 ㎥/s, Tf = 5 days, N = 1, Elf = 2.24 m. The hydraulic flushing was concluded feasible for sediment management at both Sangju Weir and NREB.
하구역은 강과 하천을 통해 육상과 해양을 연결하는 전이수역으로 해양으로 공급되는 많은 물질들은 연안환경의 일차 생산성을 결정하는 중요한 역할을 담당하며, 이러한 연안생태계는 생물량에 의해 제거되는 탄소인 블루카본의 탄소 저장소로서 기후변화를 완화시키는 역할을 한다. 우리나라의 서-남해 하구역(한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강)과 동해 용승해역에서 지난 6년간 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량의 변화와 두 인자들 사이의 상관관계를 분석하였다. 조사기간(2015-2020년) 동안 서-남해 하구역과 동해 용승해역 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량은 계절적 변화가 관찰되지 않았으며, 전반적으로 각 해역의 다양한 해양환경 및 수리역학적 조건에 의해 두 인자들이 조절되는 것으로 해석된다. 조사된 모든 시료채취의 동시성이 없는 문제점에도 불구하고 연구지역에서 분석된 모든 퇴적물 평균입도들의 평균값과 유기탄소 함량의 평균값은 양의 상관관계를 보이며 각 하구역과 동해 용승해역을 구분한다. 동일한 양의 상관관계를 보이는 각 하구역에서는 아마도 같은 과정에 의한 퇴적물 점토입자의 퇴적이 유기탄소 축적에 중요한 역할을 담당한다. 그러나 동해 용승해역은 하구역과 다르게 추가적인 유기탄소 축적의 요인이 나타난다. 국내 주요 하구역들이 연안환경에서 중요한 탄소저장소로서 평가되기 위해서는 탄소 저장량 계산을 위한 추가적인 자료(퇴적률, 전밀도 등)가 요구된다.
In this study, water protection reservoir is selected as the target which is located at the estuary of Taehwa river to analyze and examine the effects of hydraulic structure on river environment. This study aims at the definition of factors which cause the change of ecological environment of river due to the effects of the sediment protection reservoir, and the proposal of the direction of environmental friendly river space development through the analysis and examination of stream variation conditions and riverbed variation characteristics among many effects of hydraulic structure on river environment before and after removal of the sediment protection reservoir when design flow is yielded. Firstly, in case of removal the existing sediment protection reservoir, the hydraulic variation characteristics like depth drop due to removal of the sediment protection reservoir are thought of little because it is examined that depths drop with about 0.01m and 0.01~0.56m when low flow is yielded and design flood yielded, respectively. Nextly, as the examination result of the variation characteristics of flow velocity in case of removal the existing sediment protection reservoir, it is thought that the concern about riverbed erosion is not serious according to the analyzed result as the mean velocity of the channel section where the velocity varies in case of removal the sediment protection reservoir is about 0.07~1.36m/s when low flow is yielded, and is about 1.02~2.41m/s when design flood is yielded despite riverbed erosion is concerned as it is examined that flow velocity is getting increase as about 0.01m/s when low flow is yielded and about 0.01~0.44m/s when design flood is yielded. Lastly, from the prediction result of riverbed variation for each flow amount condition before and after removal the sediment protection reservoir, it is known that the variation range of riverbed is nearly constant when flow amount of the channel exceeds a specific limit as it is analyzed that the more flow amount, the more erosion and sediment in the channel section of down stream part of the sediment protection reservoir and the sediment protection reservoir~Samho-gyo, and the variation ranges according to flow amount between flood condition and design flood condition have little difference in the channel section of the upstream of Samho-gyo.
본 연구의 목적은 미래 기후변화에 따른 담수호의 종합적 수자원 관리를 위하여, 이수-치수-수질을 모두 고려한 평가지표를 설정하고, 로버스트 의사결정 기법을 활용하여 담수호 관리수위 별 변화를 분석하고 평가하는데 있다. 기후변화에 따른 유입량 변화와 이에 따른 호소 수문, 수질 변화를 모의하기 위해 유역-호소 연계모델을 활용하였다. 관리수위는 -1.7 El.m부터 0.3 El.m 까지 5개의 대안을 설정하고 ACCESS-CM2 a Global Climate Model의 SSP1, 2, 3, 5 시나리오에 따른 변화를 평가하였다. 로버스트 의사결정을 위해 기간신뢰도 기반 이수-치수-수질 지표를 성과지표로 산정하고, 후회도를 결정지표로 최소의 최대후회도를 가지는 대안을 산정하고자 하였다. 대안 별 평가 결과 -1.2 El. m가 최적 관리수위로 산정되었다. 관리수위를 높게 설정할수록 치수적 실패에 낮게 설정할수록 이수적 실패에 가까워지는 것으로 나타났으며, SSP5 시나리오에서 가장 많은 실패가 발생하였다. 수질 부문에서는 관리수위를 상승시킬수록 저수지 체적 증가로 수질 변화가 적게 나타났으며, 낮출수록 수질 변화가 크게 나타났다. 하지만 현재 담수호의 수질 상태가 좋지 않아 관리수위를 상승시켜 수질 변화가 적었을 때 실패가 더 자주 발생하였다.
여러 소하천으로 이루어지는 수계에서 복잡한 물수지 요소가 여러 지점에서 발생하는 하천 말단 특히 감조지역에 수자원 시설물을 설치하고자 할 때 유입량의 추정이 문제가 되며 물수지 요소의 변동에 따라 말단의 유출량이 영향을 받는다. 이러한 문제는 하천의 유입.유출요소의 정형화를 필요로하며 소유역의 일유출량 추정 모형을 필요로 한다. WWASS 모형은 일별 유입량과 펼요수량 추정 모형으로써 DIROM을 사용하고 있고 물수지 요소들을 하천의 조절점(control point)을 중심으로 처리하도록 되어있다. WWASS 모형을 새만금지구 유역에서 보정 과 검정을 거친 후 만경강과 동진강 하구지점에 적용한 결과 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.
하구형 호수인 아산호(평택호)에서 방조제 근처의 A지점과 상류 하천이 유입되는 B지점을 선정하여, 퇴적물 성상과 퇴적물에서 발생하는 영양염 용출량을 측정함으로써 퇴적물이 아산호 수질에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 아산호의 퇴적물은 sandy loam으로 이루어져있고, 대부분의 인이 Nonapatite-P(64.7%)의 형태로 존재하고 있으므로, 수중의 pH 상승이나 혐기성 상태로의 전환 등에 의해 다량의 인이 퇴적물에서 용출되어 수체의 부영양화에 영향을 줄 수 있는 가능성이 있다. 4월이 6월에 비해 용출율이 높게 나타남을 알 수 있었다. 방조제 근처인 A지점에서는 질소, 유입지천의 합류점인 B지점에서는 인의 용출이 활발히 일어났다. 용출율과 퇴적물의 표면적을 이용해 일일 평균 용출량을 계산해보면, TN는 6,609 kg/d, TP은 3,877 kg/d로 유입지천으로부터 유입되는 TN의 93,616 kg/d 중 7.06%, TP의 17,590 kg/d 중 22.04%에 해당되는 값으로, 아산호의 퇴적물이 저수지 수질에 미칠 영향은 적다고 볼 수 있다.
만경강과 동진강으로부터 유입되는 유사가 새만금호의 오염도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 만경강과 동진강의 상류부터 새만금호 유입지점까지 각 4개의 유사 트랩을 설치하고 2009년 6월부터 9월까지 유사를 채집하여 유사의 침강률과 이의 화학적 특성을 분석하였다. 만경강과 동진강에서 실험 기간 동안 단위 면적당 유입 유사의 침강률은 각각 $0.01{\sim}5.06kg/m^2/day$와 $0.01{\sim}8.75kg/m^2/day$ 범위였다. 침강률은 하류에서 상류로 갈수록 높았으며, 강우에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 유사 중 유기물의 농도는 하상 퇴적물에 비해 3.3~9.6배 높았으며, 홍수기 이후에 높은 경향을 나타내어 유역 내 비점오염원으로부터 유입량이 많은 것으로 판단되었다. 총질소와 총인의 오염도도 유기물과 같은 경향을 나타내었다. 이러한 결과로부터 만경강과 동진강으로 유입되는 유사에서 유기물, 총질소, 및 총인의 오염도가 높았으며, 새만금호의 수질 관리를 위하여 유역 오염원에 대한 집중 관리가 필요한 것으로 판단된다.
The design theory of roller gate has been systematized laying more emphasis on practical formulas than theoretical ones and the design procedure of the existing gate facilites is reviewed and analyaed on economical viewpoint and safety factor. The design theory of timoshenko, the thechnical standards for hydraulic gate and penstock of Japan, and the design standards for waterworks structures of Germany are applied to the study of optimal design of a gate leaf. In this study, gate leaf which is now being operated for water control at the seadike, estuary dam and reservoir dam are adopted as a mode, and a new design method by the computer is proposed through the variation of design elements within practical ranges. As a result, safety factor and economical design can be made by using T-beams to the horizontal and vertical beam of the gate leaf instead of H-beams used in the existing seadike roller gate at Asan, and total weight of gate leaf is reduced by the present optimization.
This paper describes the applications of the SCS TR-20 hydrologic model for simula- tion of hourly inflow rates from sixty-six ungaged tributaries and subareas between the Naju station and the estuarin dam at the Yongsan River Basin. The model was tested for the ungaged conditions with fifteen storm events at Naju station. Hourly simulated run- off data were compared with the observed, and the results showed less correlationships between the two data than those from TANK model. The coefficients of correlation ranged from 0.74 to 0.87. The curve numbers and time of concentration were defined from topographic dta for each of sixty-six tributaries for the estuarine dam and used for TR-20 applications. The results were within an acceptable range of errors in simulating the inflow fluctuations for the flood forecasting at the estuarine dam.
새만금 사업은 대체 농지조성 및 쾌적한 복지 농어촌을 건설하고, 동북아 경제중심지로서 거점을 개발하는 한편 친환경적 개발 계획 및 기술에 바탕을 둔 녹색 도시로 성장하도록 하는 글로벌 명품 사업이다. 이러한 새만금 사업을 친환경 간척 모델의 하나로 개발하기 위하여 새만금 사업 환경영향 공동조사 및 토론회 등을 거쳐 친환경적 순차 개발 계획이 확정되었다. 현재는 방수제 공사가 진행 중에 있으며, 이에 따라 새만금호의 적정 수질 유지 및 환경변화에 따른 합리적인 대책 수립이 요구되고 있는 실정이다. 새만금호 내 환경은 상류 오염부하량 및 배수갑문 조작 현황 등에 의해 많은 영향을 받게 되므로, 본 연구에서는 새만금 방조제 끝막이로부터 방수제 공사 이후까지의 새만금호 관리수위 결정에 미치는 전반적인 요인들을 파악하였으며, 현재 진행 중인 방수제 공사와 관련된 수치 모델링 및 지속적인 해수 유통이 미치는 환경적 문제를 함께 고찰하였다. 새만금호 관리수위는 배후지 침수 분석, 끝막이 시공 여건과 비산먼지 등 환경대책에 대한 내용을 포함한 여러 조건에 따라 결정되며, 방수제 축조 후가 축조 전에 비하여 염분 농도 뿐 아니라 해수 유입 범위가 갑문 방향으로 1.2 km 감소하는 것으로 예측되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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