다목적댐의 비퇴사량 추정식 개발

윤용진 인천대학교 대학원 2011 국내박사

경험적 면적감소법을 이용한 댐의 퇴사분포 장기 예측

이동규 서경대학교 대학원 2012 국내석사

댐은 하천의 흐름을 막아 그 저수를 생활용수 및 공업용수, 농업용수, 발전, 홍수조절 등의 특정용도로 만든 구조물을 일컫는다. 댐 내 저수지에는 상류로부터 유입되는 유사가 저수지 바닥에 가라앉아 쌓이게 되는데 이를 저수지 퇴사(reservoir sedimentation)라 한다. 댐 건설 이후 저수지 내 퇴사량 및 퇴사분포를 산정하여 저수용량과 저수면적의 감소율을 예측하는 것은 효율적인 저수지 장기운영에서 매우 중요한 사항이다. 본 연구에서는 1987~2011년(25년) 기간 동안 충주댐 일유입량 자료를 단순반복 시켜 2011~2060년(50년) 동안의 일유량을 산정하여 CASE 1로, 같은 기간 일단위 모의가 가능한 분포형 장기 강우-유출모형인 SWAT으로 일유량을 산정하여 CASE 2라 하였다. CASE 1과 CASE 2 각각의 일유량 자료를 비교 분석하여 모형의 검증을 하였다. 다음으로 저수지 장기 퇴사량을 산정함에 먼저 ‘한강유역조사보고서(한국수자원공사, 2002)’의 충주댐 상류 정선지점 유량-유사량 관계 곡선식을 이용하여 CASE 1과 CASE 2의 비유사량을 산정한 후, 2007년에 한국수자원공사(2008)에서 실측한 저수지포착률(trap efficiency) 및 저수지 퇴적토의 단위 중량을 적용하여 2011~2060년까지 CASE 1과 CASE 2의 경년별 비퇴사량을 산정한 결과 매우 근접하게 나타났다. 그러나 충주댐 설계 시 조사 성과와 2007년 저수용량을 기준으로 한 퇴사량 산정 결과 및 1996년 충주댐 퇴사량 조사 성과를 이용한 퇴사량 산정 결과 등 다른 퇴사량 산정 방법에 따른 결과와는 차이가 나타났다. 이상의 결과들로 2011년부터 2060년까지 경험적 면적감소법을 이용하여 경년별 CASE 1과 CASE 2의 충주댐 저수지 내 퇴사분포 산정 결과 CASE 1과 CASE 2는 매우 유사한 결과를 보였다. 이 결과를 볼 때 신뢰할 수 있는 유량자료가 있는 경우 먼저 그 유량자료를 이용하고, 유량자료가 없으면 SWAT 등의 유출모형을 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다. 또한, CASE 1과 ‘2007년 충주댐 퇴사량조사 2차(한국수자원공사, 2008)’의 경험적 면적감소법을 이용한 퇴사분포는 약간의 차이를 보이고 있는데 이는 퇴사량 산정 방법이 달라 발생한 것으로 충주댐 저수지 장기 퇴사분포 예측 시 경험적 면적감소법을 이용하는데 큰 문제가 없을 것으로 판단된다. 끝으로 본 연구에서 산정된 CASE 1의 2060년 신퇴사위는 EL. 79.7 m로 용수공급수위 EL. 86.0 m까지는 여유가 있으나 향후 170년 후부터 퇴사위가 용수공급수위를 넘어서면서 용수공급에 문제가 발생할 것으로 판단된다. 앞으로 효율적인 저수지 장기 운영을 위해 더욱 정확한 퇴사량 산정방법에 관한 연구와 저수지 퇴사의 실측 조사가 지속해서 이루어져야 할 것이다.

USLE공식의 격자망 크기가 저수지내 퇴사량 산정에 미치는 영향

김남기 仁川大學校 一般大學院 2001 국내석사

현재 국내의 농업용 저수지의 대부분은 해방이전에 설치되어 있어 저수지가 준공된 지 60년 넘었거나 육박하는 경우가 많다. 따라서 그동안 발생된 저수지내의 퇴사량이 상당하며 이러한 저수지의 저수량을 다시 확보하기 위하여 준설 등의 작업을 통해 저수량을 증가시키고 있는 실정이다. 그러나, 준설에 앞서 저수지내에 퇴적된 퇴사량을 산출하기 위해서 저수지의 내용적 측량 등의 구체적인 작업이 선행되지 못하기 때문에 아직까지는 저수지의 유역내에서 발생된 토양 침식량을 범용토양유실공식으로 계산하고 침식된 토사가 저수지로 유입되는 양을 산출하여 저수지의 퇴사량을 계산하는 방법 등을 주로 이용되고 있다. 범용토양유실공식에서 지형인자는 사면길이의 영향을 크게 받는데 최근 들어 GIS의 활용이 활발해지면서 DEM의 격자를 이용한 지형인자 결정이 이루어지게 되었다. 그러나 DEM의 격자크기를 결정함에 있어서 지형에 관계없이 USLE 개발당시 사용된 표준밭의 크기인22.1m와 유사한 크기인 20m, 22m, 30m 등의 크기를 사용하고 있어 적정한 격자크기의 제시가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Wischmeier가 제시한 방법과 McCool이 제시한 방법으로 지형인자를 계산하였으며 USLE로 계산된 토양 침식량에 유사한 전송비와 저수지 포착률을 고려하여 계산된 비퇴사량과 측정된 저수지내의 비퇴사량과 비교하여 유역크기에 따른 적정한 격자크기를 제시하였다. 이 같은 연구를 토대로 향후 저수지내의 준설 우선지구 선정이나 저수지 설계시 퇴사량을 예측하여 사수량이나 저수량 확보 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다. Since most agriculture reservoirs were built before the 1945 Liberation of Korea, those are very old (more than 60 years old). Therefore, we are trying to increase the volume of water kept in those reservoirs by dredging, because there might be a lot of deposited reservoir sediment in those old reservoirs. However, still now Universal Soil Loss Equation is used to measures the amount of soil erosion and the quantity of sedimentation is measured by calculating the inflow of the eroded soil, because a concrete research such as a survey of reservoir capacity, to measure the' quantity of sedimentation under the reservoirs, cannot be preceded. In the Universal Soil Loss Equation, slope-length influences the topographical factors very sensitively. Recently, as Geographical Information System(GIS) is used widly, we can decide the topographical factors could be decided using the grid size of DEM. In the case of deciding of the grid size of DEM, 20m, 22m, or 30m are used which are similar with 22.1m of standard plot that was used in the beginning of USLE. So, an appropriate grid size should be presented. As a result, in this study, A suitable method for the reservoir arear is presented by comparing the method that Wischmeier presented with the method that McCool presented. By considering the soil crosion quantity using each method, sediment delivery ratio, and reservoir trap efficiency and by comparing the calculated specific sedimentation quantity with the real specific sedimentation quantity in the reservoir, the appropriate grid size is suggested. Based on this study, it will be possible to insure reservoir capacity and dead storage by estimating sedimentation quantity when planning reservoirs or deciding prior district to dredge in the future.

農業用 貯水地內 堆砂量과 流域의 物理的 變數와의 關係分析

김위식 慶北大學校 1996 국내석사

The purpose of this study is to develope regression equations between annual specific sediment and physical variables of reservoirs watershed. 22 agricultural reservoirs located in Kyungpook province are used in this analysis. Those results should effectively be applied for the new design of reservoir projects, the management and operation of the existing reservoir. The results obtained from this study are as follows ; 1. Watershed characteristics were found as the average catchment area of 14.9 ㎢' main stream length of 6.5 Km, circumfernetial length 17.1 Km, shape factor of 0.381, derainage freguency of 1.10 each/㎢, drainage density of 1.56 Km/㎢, basin relief of 55.18 m/Km, and the capacity-change of agricultural reservoirs were decreased average 12% for forty years. 2. Land use areas were found as the wood and forests of 78.5%, rice paddy field of 10.5%, dry field of 7.1% and the other of 3.9%. Soil types were found as A-type of 81.1%, B-type of 11.2%, C-type of 5.2% and D-type of 2.5%, and the average curve number is 63.1. 3. The results of the simple correlation analyses between annual specific sediments and physical variables of reservoirs watershed, show that curve number, catchment area, main stream length and circumfernetial length are strongly correlated with annual specific sediment (| R | =0.85 ∼ 0.79), while the other sediment factors are weakly 4. The multiple regression analyses between annual specific sediment and physical variables resulted in two variable model ; SS = a X^b_l. X^c_2 in researched reservoirs.

貯水池內의 堆砂量分布豫測에 關한 硏究

안종기 慶熙大學校 1988 국내석사

농업용 저수지의 수위 변동 패턴 변화 분석을 통한 퇴사량 추정

이정은 경상국립대학교 대학원 2025 국내석사

This study proposes a methodology for estimating sediment deposition in aging agricultural reservoirs, where storage capacity has decreased due to sedimentation. The approach is based on the observation that, despite similar inflow and outflow conditions, water level fluctuations differ significantly between past and recent periods. Rainfall events were classified using k-means clustering to group periods with similar rainfall and inflow characteristics. To group events with similar water level fluctuation patterns, Dynamic Time Warping was applied within each cluster. By calculating the Storage Response Index, events showing greater water level fluctuations in recent years under similar inflow conditions were identified. Among these, rainfall events with similar hourly rainfall distribution were selected to compare differences in water storage changes, allowing for an estimation of sediment deposition. As a main result, four events from Groups 3 and 5 were selected. Assuming identical inflow and outflow conditions within each group, the analysis estimated approximately 48,930 m³ of sediment deposition in the 50–60% storage rate range. However, the methodology is subject to limitations, including uncertainties in inflow and outflow data and the limited number of comparable events within specific storage ranges. Future studies should incorporate precise monitoring of reservoir inflow and outflow, as well as bathymetric survey data, to validate the reliability and applicability of this approach.

堆砂量 豫測에 關한 硏究 : 牙山湖流域을 中心으로

김준석 建國大學校 1988 국내석사

淡水湖의 堆砂量 調査硏究 : 南陽湖流域을 中心으로

박동렬 建國大學校 農畜開發大學院 1991 국내석사

The sediment yield of Nam Yang fresh water reservoir was analysed and its amount by the time lapse uas estimated. The results obtained are summarized as follows: 1. The measured total sediment yield of Nam Yang resertoir was 1,749,740 ㎥(109,358 ㎥/year) and the estimated sediment yield after 50 and 100 years was 5,467,900 ㎥ and 10,935,800 ㎥, respectively. 2. The measured internal storage capacity of Nam Yang reservoir had decresed about 5% compare to the initial internal storage (31,459,700 ㎥), and the estimated internal storage capacity after 50 and 100 rears was about 88%(26,021,800 ㎥) and 69%(20,553,900 ㎥), respectively, compare to the initial storage capacity. 3. The surveyed sediment level was 16.0m below sea level and the estimated sediment level after 50 and 100 years was 7.02m and 5.61m below sea level, respectively. Therefore it is suggested to dredge the reservoir at the proper time. 4. The measured thickness of annual sedimentation was 1.4 cm which was close to that of A-san and Sapkyo reservoir. 5. The effective storage of Nam Yang reservoir had decresed by 1,751,400 ㎥ and the loss of irrigation capacity was 23.38 ha. It was estimated that the decrease of effevtive storage and the loss of irrigation capacity after 50 and 100 years will be 3,716,160 ㎥, 42.62 ha, 9,184,060 ㎥ and 112.58 ha respectively.

소하천유역의 퇴사량 변화 연구

권회상 順天大學校 産業大學院 2004 국내석사

The characteristics of sediment phenomena and the sediment variation by the extension of channel box installed at the studied for Bi-Wol stream, a small stream in Sunchon area. The design frequency of the steam basin was checked with 5, 10 and 25 year and the concentration time was estimated as 15 minutes. The design floods were estimated as 4.20, 4.68 and 5.58 ㎥/s, respectively. And the hydraulic analysis for the channel box extension using an hydraulic simulation program named HEC-RAS showed minor velocity variation and detention time increase about 2.4 sec. The sediment yield of the basin was estimated as 496.7 ton/yr using Dendy-Bolton method, channel character method and the estimate for Sum-Jin river basin. The sediment load was estimated as 15.1 ton/yr using Yang formula selected from the various sediment load formulas in the facility criteria of small stream, grain size analysis and hydraulic analysis. The specific sediment yield was checked with various method by the application of sediment delivery ratio and sediment trap efficiency to the sediment yield. With the consideration of sediment delivery ratio 15∼34% and trap efficiency 0∼39%, the sediment deposit until February 2002 was too much as the accumulated sediment and the fact was checked by the field investigation as the results of stream barrier collapse. From the feasibility test of settling basin installation, a simple storage reservoir was suitable to reduce the sediment deposit in the channel box. A storage reservoir located at the close upstream of the box and sized with B × L × H=8.0m × 8.0m × 8.0m was examined. The storage of this reservoir needs 2 year period dredging with the annual occurrence assumption of 25 year frequency flood. To check the influence of reservoir installation to the channel flow, a hydraulic numerical model was applied for the typical flow with 1 day continue 25 year frequency. The stage increase of 5 cm and velocity decrease of 0.02 m/s were appeared at the channel section from the channel box to 32 m upstream site. So, it can be said that the reservoir will not make any hydraulic problem to harm the sediment control of Bi-Wol stream.

국내 다목적 댐의 저사댐 설치에 따른 퇴사저감 효과

김광남 인천대학교 대학원 2011 국내석사

현재 국내에는 수자원의 안정적인 공급과 이수, 치수적인 문제를 완화화기 위해 많은 다목적 댐을 건설하여 운영 중에 있다. 그러나 범지구적인 기후변화 등의 이유로 점점 증가하는 물 문제들을 해결하기 위해 추가적인 댐 건설이 필요한 실정이지만, 시민들의 환경에 대한 관심이 증가함에 따라 댐 건설로 인한 생태계 파괴 가능성 등의 이유로 인하여 신규댐 건설은 점점 더 어려워지고 있다. 이러한 여건에서 기존댐의 효율적 이용에 필요한 저수지 퇴사저감에 대한 연구가 필요하지만, 국내에는 다목적댐과 같은 대규모 댐에 관한 연구와 실험이 미흡하여 판단기준이 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 퇴사량 저감을 위하여 상류에서 유입되는 퇴적토를 본댐에 유입되지 않도록 저사댐을 설치하여 퇴적토를 포착하는 방법을 검토하기 위해 문헌연구를 통해 국내·외 사례 및 효과를 조사하였으며, 퇴적물의 특성을 분석하였고 하천 규모에 따른 효과를 분석하여 저사댐 설치 위치 선정기준을 마련하였다. 또한 국내 10개 다목적 댐을 대상으로 저사댐을 설치할 경우 댐별 퇴사량 저감 효과에 대하여 분석하였다. 연구결과 저사댐 설치시 지류유역에 비해 유역면적이 큰 본류에 설치하였을 경우, 퇴사저감효과가 더 큰 것으로 판단되었으며, 댐별 퇴사저감효과 분석 결과 대청댐에 저사댐 설치할 때 퇴사저감 효과가 가장 큰 것으로 판단되었다. 이때, 저사댐 설치에 따른 수명연장효과는 미설치시 댐의 수명보다 약 60%가 연장되는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 토대로 향후 저사댐 설치시 우선지구 선정이나 설치위치 검토를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 대상유역의 특성을 고려하거나, 경제성 분석에 대한 항목을 추가한다면 효과적인 저사댐 설치가 가능할 것으로 판단된다.