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SSP 기후변화 시나리오에 따른 농업용 저수지 홍수조절능력 분석
김지혜 ( Kim¸ Jihye ),곽지혜 ( Kwak¸ Jihye ),황순호 ( Hwang¸ Soonho ),전상민 ( Jun¸ Sang Min ),이성학 ( Lee¸ Sunghack ),이재남 ( Lee¸ Jae Nam ),강문성 ( Kang¸ Moon Seong ) 한국농공학회 2021 한국농공학회논문집 Vol.63 No.5
The objective of this study was to evaluate the flood control capacity of the agricultural reservoir based on state-of-the-art climate change scenario - SSP (Shared Socioeconomic Pathways). 18 agricultural reservoirs were selected as the study sites, and future rainfall data based on SSP scenario provided by CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project 6) was applied to analyze the impact of climate change. The frequency analysis module, the rainfallrunoff module, the reservoir operation module, and their linkage system were built and applied to simulate probable rainfall, maximum inflow, maximum outflow, and maximum water level of the reservoirs. And the maximum values were compared with the design values, such as design flood of reservoirs, design flood of direct downstream, and top of dam elevation, respectively. According to whether or not the maximum values exceed each design value, cases were divided into eight categories; I-O-H, I-O, I-H, I, O-H, O, H, X. Probable rainfall (200-yr frequency, 12-h duration) for observed data (1973∼2020) was a maximum of 445.2 mm and increased to 619.1∼1,359.7 mm in the future (2011∼2100). For the present, 61.1% of the reservoirs corresponded to I-O, which means the reservoirs have sufficient capacity to discharge large inflow; however, there is a risk of overflowing downstream due to excessive outflow. For the future, six reservoirs (Idong, Baekgok, Yedang, Tapjung, Naju, Jangsung) were changed from I-O to I-O-H, which means inflow increases beyond the discharge capacity due to climate change, and there is a risk of collapse due to dam overflow.
기후변화와 강우분포 및 CN의 수정에 따른 미래 홍수량 변화 분석
곽지혜 ( Jihye Kwak ),김지혜 ( Jihye Kim ),전상민 ( Sang Min Jun ),황순호 ( Soon Ho Hwang ),조재필 ( Jaepil Cho ),강문성 ( Moon Seong Kang ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
우리나라는 일관적인 설계홍수량의 산정방법을 위해 표준지침을 따르고 있다. 그러나 표준지침은 과거 강수를 토대로 설계홍수량을 산정하여 최근 기후변화로 인한 기상 패턴의 변화를 반영하지 못하고 있다. 한편, 홍수량 산정지침이 신규간행되었으며, Huff와 CN (Curve Number)이 수정 제안됨에 따라 준공된 저수지들의 설계홍수량과 새로운 표준지침에 의한 설계홍수량이 상이할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 통해 미래 확률강수량을 산정하고, 수정 전, 후의 Huff와 수정 전, 후의 CN을 적용하여 홍수량을 산정함으로써 이들 요소가 미래 홍수량에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 연구대상지는 예당저수지 상류 유역으로, 산림 54%, 농업지역 24%로 유역 대부분이 산림 및 농업지역으로 본 연구에 적합하다고 판단하였다. 최근 SSP 시나리오의 일별 기상데이터를 이용할 수 있게 됨에 따라 RCP 시나리오와 SSP 시나리오를 모두 활용하여 확률강수량을 산정하였다. 본 연구의 결과는 기후변화 및 강우분포, CN의 변화에 따른 유역 단위에서의 홍수량 변화를 분석함으로써 농업용 저수지의 방재 계획 수립 및 미래 극한 홍수 대비 정책수립에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
농업 유역 통합 홍수 모의 시스템을 이용한 농업용 저수지 유역의 미래 홍수 위험 평가 방법론 구축
곽지혜 ( Jihye Kwak ),김지혜 ( Jihye Kim ),이현지 ( Hyunji Lee ),김석현 ( Seokhyeon Kim ),김시내 ( Sinae Kim ),강문성 ( Moon Seong Kang ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
농업용 저수지 유역은 기후변화 및 다양한 농업용 수리구조물이 존재하여 효과적인 홍수 위험 분석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오의 낮은 시간 해상도 문제를 해결하고, 농업 유역의 정량적인 홍수 위험 평가 방법론을 구축하기 위하여 홍수확률 개념을 도입하였다. 홍수 위험 평가 방법론은 다음과 같이 구성된다. 첫째로, 기후변화 데이터의 불확실성을 충분히 반영하기 위하여 강우 시간 분해 모델로 Multiplicative Random Cascade 모델을 활용하였다. 둘째로, 홍수 확률 기반 위험 평가를 위하여 한계 상태 방정식을 이용한 신뢰성 분석을 수행하였다. 농업 유역이 일반적으로 농업용 저수지와 저수지 하류에 위치한 농경지로 구성되어 있음을 감안하여 본 연구에서는 상류 농업용 저수지부터 유역 하단에 위치한 농경지까지를 통합적으로 모의하기 위한 수리 수문학적 연계 모델 (이하 농업 유역 통합 홍수 모의 시스템)을 개발하였다. 홍수 위험 평가를 위하여 Shared Socio-economic Pathways (SSP) 기후변화 시나리오를 활용하였으며, 구축한 홍수 위험 평가 방법론을 예당저수지 유역에 적용하였다. 적용 결과, 하천의 경우 미래 강우 지속기간이 24시간인 경우 빈도에 관계없이 거의 100%의 확률로 홍수가 발생하는 것으로 나타났다. 하천에 비해 낮지만, 농경지의 경우 평균 홍수 확률은 50%에 달하였다. 본 연구에서 개발한 홍수 위험 평가 방법론은 기후변화의 영향을 받는 농업 유역에 위치한 각 수리구조물별 미래 홍수 위험 평가가 가능하므로 향후 홍수 대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
농업용 저수지의 이수안전도 및 치수안전도를 이용한 최적의 홍수기 제한수위 결정
김지혜 ( Jihye Kim ),곽지혜 ( Jihye Kwak ),전상민 ( Sang-min Jun ),강문성 ( Moon Seong Kang ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
최근 기후변화로 인해 홍수 피해가 커짐에 따라 농촌 유역의 홍수 방재 대책 마련이 시급한 실정으로, 농업용 저 수지는 대부분의 농촌 유역에 설치되어 있어서 홍수 방재에 주축으로 활용이 가능하다. 다만, 농업용 저수지의 본래 기능은 이수 기능이므로 이를 충족하면서 치수 기능을 제대로 발휘하기 위한 최적의 운영 기법이 필요하다. 홍수기 제한수위는 이·치수 기능의 균형 지점으로서 저수지마다 설정되어 운영되고 있으나, 저수지별 특성을 고려하지 않고 일정 저수율 기준이 적용된 경우가 대부분으로 저수지의 최적 운영을 위해서는 합리적인 제한수위의 설정이 필요하다. 이에 본 연구에서는 농업용 저수지의 이·치수 기능을 균형 있게 고려하여 최적의 홍수기 제한수위를 설정하는 방법을 개발하였다. 저수지의 이·치수 특성을 정량적으로 분석하기 위해 이수안전도 및 치수안전도 지표를 개발하고, 시기별 제한수위 시나리오에 따라 안전도 값을 산정하였다. 좌표평면에 시나리오별 (이수안전도, 치수안전도)를 점으로 도시하여 형성된 군집에 대해 Pareto front를 도출하고 도식적 해법을 통해 최적의 제한수위를 결정하였다. 수계 및 특성이 다양하게 분포된 16개 농업용 저수지에 적용하여 저수지별 이·치수 특성에 따른 군집의 형태/분포/위치와 Pareto front의 형태를 비교·분석하였고, 이로부터 각 저수지의 시기별 최적의 제한수위 를 결정하였다. 본 연구에서 개발한 이수안전도와 치수안전도는 저수지의 이·치수 특성을 정량적으로 분석하고 도식적으로 해석하는 데에 활용할 수 있으며, 이를 통해 이·치수 기능을 균형 있게 고려하여 홍수기 제한수위를 설정함으로써 합리적인 저수지 운영이 가능할 것으로 기대된다.