보 영향을 고려한 연속형 저류함수 모형 개발

국문 초록 (Abstract)

최근 국내에서는 국가 수자원 정책의 일환으로 보 건설 사업이 진행 되었으며, 이로 인해 4대강 유역에 보 및 준설이 이루어졌다. 다만, 보 건설사업 이전에 개발된 강우-유출 모형들은 변경된 하천환경을 적절히 반영하지 못하고 있어, 이를 개선하기 위한 모듈 개발이 요구된다.
본 연구에서는 홍수량 산정에 있어 본류 구간에 설치된 보의 영향을 적절히 모의하기 위한 모듈을 개발하고 기존 연속형 저류함수모형과 연계하였다. 대상유역은 보 건설 사업으로 인해 하천환경이 가장 크게 변화된 낙동강유역으로 선정하였으며, 보 운영 기준 및 보 건설 전·후의 수문자료를 수집하였다. 또한, 보 건설 전·후의 모형 매개변수를 추정하였으며, 보 운영 모듈의 적용성을 평가하였다.
보 운영 모듈을 연계한 연속형 저류함수 모형의 정확도를 분석한 결과 보정기간에 유출용적오차가 19.0% 이내, 첨두유량오차가 25.0% 이내의 정확도를 보였으며, 모형효율성계수는 0.74∼0.91의 범위를 갖는 것으로 나타났다. 검정기간은 유출용적오차가 22.0% 이내, 첨두유량오차는 34.0% 이내의 정확도를 보였으며, 모형효율성계수는 0.75∼0.97의 범위를 갖는 것으로 나타났다. 보 지점 직하류에서의 홍수량 변화를 평가하기 위해 보가 건설되기 이전의 호우사상에 보 운영 모듈을 적용하였다. 분석결과, 총 유량의 9.5%의 감소하였으며 특히, 함안창녕보에서 총 유량이 25.0%까지 감소한 것으로 나타났다. 보 건설 및 준설의 영향을 검토하기 위해 동일 호우사상에 대해 보 건설 이후 추정된 매개변수와 보 운영 모듈을 적용하여 유출모의를 수행하였다. 분석 결과, 하류로 갈수록 유량의 지체시간 및 첨두유량의 감소가 커지는 것을 확인 할 수 있었으며, 첨두유량에서 최대 30.0% 유출용적에서 최대 5.0%이상 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 2012년 호우사상에 대해 보정 및 검정을 실시하였으나, 향후 추가적인 자료를 수집하여 모형의 검증을 실시해야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서 개발한 보 운영 모듈은 기존 연속형 저류함수모형을 개선하였으며, 보가 건설된 대유역에서의 정확한 하천유량 모의에 크게 기여할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Weirs were constructed for water resource policy in Korea. Therefore, 8 weirs were constructed in Nakdong river basin and dredging of 4 hundred million was conducted. But the rainfall-runfoll model can't express changed river circumstances. So a module was requested to improve it.
In this research, the weir operation module was developed and combined with continuous model for estimating amount of flowing water. The focus area is Nakdong river basin which was changed largely due to weir construction and standard of weir operation and hydrologic data of before and after weir construction were collected. Also, the model parameters of before and after weir construction were assumed and application of weir operation module was assessed.
As a result of continuous storage function model with weir operation module, REV is 19.0%, REPF is 25.0% and ME is 0.74∼0.91 in calibration period and REV is 22.0%, REPF is 34.0% and ME is 0.75∼0.97 in verification period. Moreover, weir operation module was applied for assessment of changing amount of flowing water in the period of before weir construction. As a result, total discharge was decreasing to 9.5% and also decreasing to 25.0% in Haman weire especially. And weir operation module was applied with new parameters for estimation of weir effect and dredging. At the result, the peak flow was more decreasing in downstream than upstream and volume was decreasing to 5.0% and pick flow was decreasing to 30.0%.
In this study, calibration and verification were conducted in events of 2012, but it should be conducted additionally. The performance of the study which is weir operation module improved existing continuous storage function model.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 2
• 1.3 연구수행 방법 3
• 제 2 장 보 영향을 고려한 연속형 저류함수 모형 이론 5
• 2.1 대유역의 홍수예측모형 구축 5
• 2.2 댐 및 보 운영 기법 7
• 2.2.1 댐과 보의 역할 7
• 2.2.2 댐 및 보 운영 8
• 2.3 연속형 저류함수모형 (SURR) 16
• 2.3.1 수문성분 산정 17
• 2.3.2 유역 및 하도유출량 산정 22
• 2.3.3 유역 및 하도 추적 모형의 매개변수 23
• 제 3 장 대상유역 선정 및 자료 구축 25
• 3.1 대상유역 및 소유역 구분 25
• 3.2 수문기상자료 구축 28
• 3.2.1 기상자료 28
• 3.2.2 유량자료 30
• 3.3 댐 및 보 자료 구축 33
• 3.3.1 댐 제원 33
• 3.3.2 댐의 수위-저수량 관계 34
• 3.3.3 보 제원 36
• 3.3.4 보의 수위-저수량 관계 37
• 제 4 장 모형의 적용 및 평가 40
• 4.1 유역 분할에 따른 모형 매개변수 재 추정 41
• 4.1.1 직접 추정 가능한 매개변수 산정 41
• 4.1.2 매개 변수 보정 및 검증 44
• 4.2 보 건설 및 준설에 따른 매개변수 추정 56
• 4.2.1 SURR 모형의 매개변수 추정 56
• 4.2.2 보 운영을 고려한 홍수예보 모형 평가 65
• 4.3 보 건설 전·후 홍수량 변화 분석 71
• 4.3.1 보 모듈 적용 전·후의 홍수량 변화 71
• 4.3.2 보 운영 및 매개변수(P2) 적용 전·후의 홍수량 변화 77
• 제 5 장 결론 및 향후 계획 87
• 참 고 문 헌 89