Abstract The need for integrated reservoir system operation become more intense as the demands from the system increase. A deterministic, three-dimensional discrete incremental dynamic programming approach is presented to derive reservoirs system operational planning strategies. The developed H3DP model optimizes the monthly operation of the Hwachon and Soyang Projects on the North Han river and Chungju Main Project on the South Han river. By using the H3DP model, Hwachon project was reevaluated as a component of the upstream multipurpose storage reservoirs in the basin based on 1993 hydrology. This case study demonstrates the practical use of the developed model for the basin multi-reservoir system operation in an integrated, multipurpose fashion.
This study was initiated to investigate the applicability of the dredged soil from agricultural reservoirs on the crop cultivation. Four reservoirs were selected for this experiment, and properties of the dredged soils were analyzed physically and chemically. Soil textures were sandy loam(SL), silty loam(SiL), gravelly loam(GL), graveHy silty loam(GSiL), respectively. General chemical components, organic matter contents, main cations, heavy metals, etc. showed no adverse effects on crop growth. Tomato, cucumber, radish, Chinese cabbage were cultivated during 8 months period, in the soil treated with fertilizer and compost(Tmt.1), fertilizer(Tmt.2), compost(Tmt.3) and none (Tmt.4). Data for plant height, root zone depth and crop yield were collected and analyzed, and the yield for most crops showed increase as Tmt.1 >Tmt.2>Tmt.3>Tmt.4 by fertilizing methods, and as GL>GSiL>SL>SiL by soil textures. From the results, the crop cultivation using dredged soil was considered to be effective, due to its soil texture, organic matter content and fertilization.
Most of the reservoirs managed by the city and county are small and it is difficult to respond to climate change because the drainage area is small and the inflow increases rapidly when a heavy rain occurs. In this study, the current status of reservoirs managed by city and county in Gyeonggi-do was reviewed and flood vulnerability due to climate change was analyzed. In order to analyze the impact of climate change, CMIP6-based future climate scenario provided by IPCC was used, and future rainfall data was established through downscaling of climate scenario (SSP8-8.5). The flood vulnerability of reservoirs due to climate change was evaluated using the concept provided by the IPCC. The future annual precipitation at six weather stations appeared a gradual increase and the fluctuation range of the annual precipitation was also found to increase. As a result of calculating the flood vulnerability index, it was analyzed that the flood vulnerability was the largest in the 2055s period and the lowest in the 2025s period. In the past period (2000s), the number of D and E grade reservoirs was 58, but it was found to increase to 107 in the 2055s period. In 2085s, there were 17 E grade reservoirs, which was more than in the past. Therefore, it is necessary to take measures against the increasing risk of flooding in the future.
본 연구는 경기도, 충청도, 전라도, 경상도의 주요 농업용 저수지의 농용수와 저니토을 채취하여 비스페놀A의 잔류량을 조사하여 저감방법을 개발하는데 기초자료로 활용하고자 수행하였다. 경지 지역에서는 bisphenol A가 농용수에서 $0.05-1.00{\mu}g/L$, 저니토에서 $0.5-7.9{\mu}g/kg$이 검출되었고 1개 지역에서만 $16.00{\mu}g/kg$이 검출되었다. 충남지역 30개 지점에서 채취한 시료를 분석한 결과 bisphenol A가 농용수에서는 $0.05-0.13{\mu}g/L$, 저니토에는 $0.4-2.4{\mu}g/kg$ 수준으로 검출되었고 다만, 1개 지역에서만 $34.0{\mu}g/kg$이 검출되 었다. 충북의 28개 지역에서 채취한 시료 분석 결과 농용수에서는 $0.05-0.18{\mu}g/L$, 저니토에서는 $0.8-3.93{\mu}g/kg$이 검출되었고 1개 지역에서만 $14.43{\mu}g/kg$이 검출되었다. 전남 지역 농용수에서는 $0.06-0.17{\mu}g/L$, 저니토에서는 $0.1-9.0{\mu}g/kg$ 수준으로 검출되었고 최대 $12.1{\mu}g/kg$까지 검출되었다. 전북지역의 농용수에서는 $0.05-0.06{\mu}g/L$, 저니토에서는 $0.1-3.8{\mu}g/kg$ 수준으로 다른 지역에 비해서 미량이 검출되었다. 경남지역에서 채취한 농용수에서는 $0.06-0.11{\mu}g/L$, 저니토에서는 $0.2-9.2{\mu}g/L$ 수준으로 검출되었고 경북지역에서는 각 각 $0.05-0.06{\mu}g/L$, $0.1-0.35{\mu}g/kg$ 수준으로 검출되었다. 분석 결과 농업용 저수지의 농용수와 저니토에서 bisphenol A의 잔류량이 $10{\mu}g/kg$ 이상인 곳은 13개 지점이었다. $10{\mu}g/kg$ 이상이 검출된 농용수 주변에서 재배되는 농작물에 bisphenol A의 이행여부를 조사할 필요가 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 $2002{\sim}2005$년까지 측정된 한국농촌공사의 수질측정자료를 이용하여 계절별, 공간별 저수지의 부영양화 및 수질 특성을 분석하였다. TN에 의거하였을 때, 대다수(전체의 88%)의 저수지는 부영양 상태로 나타났다. OECD 기준에 의거하여 산정한 TP에 의한 영양상태에서는 전체 저수지의 26%가 부영양 상태로 나타났고, 71%는 중영양, 3%는 빈영양 상태로 나타났다. 계절적 변이는 강우 집중기인 7월에서 8월 사이에 강하게 나타나고 있었으며, 전기전도도, COD, SS, TN, TP 및 CHL 값은 강우 후에 증가하는 것으로 나타났다. TP는 전기전도도와 COD 농도가 높은 저수지에서 높은 수준으로 나타나고 있었으며, TP의 증가에 따라 CHL의 농도도 함께 증가하는 것으로 나타났다. COD와 SS는 집중 강우해에 높은 수치를 기록하였으며, TP와 CHL은 가뭄해에 비하여 약 2배정도 높은 수치를 기록하였다. 이는 인근 점 비 점오염원으로부터 장마 기간에 유기물 및 부유물, 영양염의 다량 유입이 원인으로 작용하는 것으로 나타났다. 한편 회귀분석에서는 TN: TP 비와 TP가 매우 높은 상관관계 ($R^2$=0.84, p<0.001, n=34)를 보였으며, CHL과 TP는 1차 함수관계 $(Log_{10}TP=0.5{\times}Log_{10}CHL+0.086)$를 보였다. TN, TP, CHL에 의거한 유사도 분석에서는 약 90% 수준에서 염도가 높으면서 해양 인접 지역에 위치한 그룹, 염도가 낮으면서 내륙에 위치한 그룹, 그리고 뚜렷한 위치 특성을 보이지 않는 중간적인 그룹으로 분류되었다.
현재 관계부처 합동 농업가뭄 예·경보시 한국농어촌공사 관리 저수지의 관측정보만을 활용하고 있어 시군 단위 가뭄 분석 결과와 지자체 체감가뭄과의 괴리가 발생하고 있다. 지자체 단위 체감가뭄 예·경보를 위해서는 공간적으로 세밀하고 국지적인 저수지 정보가 필요하며, 이를 위해서는 전국적으로 분포된 지자체 관리 저수지 정보의 활용이 필요하다. 그러나 전국에 분포하고 있는 전체 지자체 관리 저수지에 수위 및 유량 관측 시설을 설치하는 것은 운영 및 비용 측면에서 합리적이지 않으므로 효율적인 정보 생성 방안이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 관측자료가 존재하는 저수지 유역을 대상으로 장기유출 모형인 TANK 모형의 매개변수를 검·보정하고, 유역특성인자를 이용하여 그룹화 한 후 그룹화된 TANK 모형의 매개변수를 미계측 지자체 저수지 유역에 적용하여 유입량 예측 및 평가를 하였다. 평가 결과 논, 경사를 이용한 그룹의 결정계수 평균이 0.63, NSE가 0.62로, 유역면적과 유효저수량 인자를 이용했을 때(결정계수 0.49, NSE 0.47) 보다 좋은 결과를 보여주었으며, 미계측 지자체 관리 저수지 정보의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
In this study, leakage ratios of Jeju Island's public agricultural groundwater were calculated by utilizing field measurements of groundwater level and surface reservoir water level. The average leakage ratios were 75.6% at groundwater well A and 57.5% at well B, with the ratio inversely proportional to agricultural water usage. The level of agricultural reservoirs varied at constant intervals at night, and the amount of water leakage associated with the variation was estimated as 0.1 - 16.3 ㎥/h. The leakage ratio was also influenced by pipeline length, average slope, and number of farmhouses. Currently, the estimation of agricultural water leakage on Jeju Island is based upon field inspection which is very labor- and cost intensive. The leakage ratio estimated by monitoring the reservoirs associated with the well A and B were 73.3 and 54.7%, respectively, consistent with the values obtained by field measurements.
이상으로 농업기반공사에서 운영중인 193개소의 농업용 저수지에 있어서 저수지의 물리적 인자가 저수지의 수질에 미치는 영향에 대하여 고찰해 본 결과, 우리나라의 농업용 저수지는 외국의 자연호수에 비하여 유역면적이 상대적으로 크기 때문에 많은 영양염류의 유입가능성이 큰 것으로 나타났으며, 유역면적에 대한 호소 표면적 비율이 비슷한 외국호소와 비교하여 볼 때 체류기간이 작은 것으로 나타났다. 유역면적에 대한 저수지 면적 비율(DA/SA)과 수리학적 체류기간(td)과의 회귀분석 결과 관계식은 $t_d\;=\;42.21(TA/ST)^{-1.0}\;(R^2\;=\;0.89)$로써 역비례의 관계를 나타내었다. 유효저수량을 $t-d$로 나누어 일유출량을 구한 결과 관계식은 $Q_d\;TA/42.21$로써 일 평균 유입량은 총 면적에 선형적인 비례관계를 나타내었으며, Modified Tank 모형에 의한 예측치와 매우 유사한 값을 나타내었다. 연간 표면적당 인 부하율은$4\;gT-Pm^{-2}yr^{-1}$ 이하가 전체 농업용 저수지의 52%를 차지하여 가장 일반적인 연간 표면적당 인 부하율이었으나, DA/SA의 비율이 100 이상의 경우에는 $4\;gT-Pm^{-2}yr^{-1}$이하가 차지하는 비율이 0%, $10\;gT-Pm^{-2}yr^{-1}$ 이상이 차지하는 비율이 100%로서, DA/SA의 비율이 커질수록 연간표면적당 인 부하율은 일반적으로 증가하는 것으로 나타났다. 수심은 Chl-a의 농도에 영향을 주는 물리적인자인데 일반적으로 수심이 깊을수록 Chl-a의 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 Chl-a의 농도가 $10\;{\mu}g/l$이하와 $40\;{\mu}g/l$이상에서 뚜렷하게 구분이 되었으며, 일반적으로 우리 나라의 농업용 저수지 계획시 수심을 깊게 할수록 저수지 부영양화 관리에는 유리할 것으로 나타났다. 호소내에서의 총인 농도를 종속변수로 하고 배출부하량과 유효저수량, 저수지 표면적, 유역면적에 대한 저수지 표면적을 독립변수로 하여 회귀분석한 결과 관계식은 $C\;=\;6.03{\times}W^{0.68}{\times}V^{-0.53}{\times}SA^{-0.21}{\times}(DA/SA)^{-0.50}$이며 $R^2$가 61%의 설명력을 나타내어 농업용 저수지의 인 농도 경향을 예측하는데 사용 가능할 것으로 생각된다. 이상의 결과로서 우리 나라 농업용 저수지의 수질예측에 있어는 복잡한 유출모형이나 유역모형, 호소수질모형 등을 사용하기보다는 본 연구에서와 같이 기존자료를 분석하여 도출한 경험적 관계식을 사용하면 비교적 적은 노력으로도 상당히 신뢰성있게 예측하여 수질관리에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.
In this study, an experiment with large-scale model was performed according to raising the embankment in order to investigate the behavior of failure for embankment and spillway transitional zone due to overtopping. The pore water pressure, earth pressure, settlement and failure pattern by a rapid drawdown and overtopping were compared and analyzed. The pore water pressure and earth pressure at spillway transitional zone by overtopping increased a rapidly with the expansion of seepage erosion, but the crest showed a smally change due to effect of the inclined core type. And it is considered an useful data that can accurately estimate the possibility of failure of the reservoirs. A settlement at overtopping decreased a rapidly due to failure of crest. The relative settlement difference due to change of the water level at the upstream and downstream slope cause increase largely crack of crest. The behavior of failure by overtopping was gradually enlarged towards reservoirs crest from the bottom of the spillway transition zone, the inclined core after the raising the embankment was influenced significantly to prevent the seepage erosion.
In this study, an overtopping model experiments and three dimensional seepage characteristics at the deteriorated homogeneous reservoirs were performed to investigate the behavior of failure for embankment and spillway transitional zone due to overtopping. The failure pattern, pore water pressure, earth pressure and settlement by overtopping were compared and analyzed. The pattern of the failure by overtopping was gradually enlarged towards reservoirs crest from the spillway transition zone at initial stage. In the rapid stage and peak stage, the width and depth of failure gradually increased, and the pattern of the failure appeared irregular and several direction of the erosion. In the early stage, the pore water pressure at spillway transitional zone was more affected as its variation and failure width increased. In the peak stage, the pore water pressure was significantly increased in all locations due to the influence of seepage. The earth pressure increased gradually according to overtopping stage. The pore pressure by the numerical analysis was larger than the experimental value, and the analysis was more likely to increase steadily without any apparent variation. The horizontal and vertical displacements were the largest at the toe of slope and at the top of the dam crest, respectively. The results of this displacement distribution can be applied as a basis for determining the position of reinforcement at the downstream slope and the crest. The collapse in the overtopping stage began with erosion of the most vulnerable parts of the dam crest, and the embankment was completely collapsed as the overtopping stage increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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