경험적 면적감소법을 이용한 댐의 퇴사분포 장기 예측 = Long-term Prediction of Dam Sedimentation using the Emprical Area Reduction Method

국문 초록 (Abstract)

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.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목차 ⅰ
• 표 차례 ⅲ
• 그림 차례 ⅴ
• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 국내외 연구동향 3
• 1.3 연구 내용 8
• Ⅱ. 본론 10
• 2.1 저수지 일유입량 산정 10
• 2.1.1 SWAT 모형의 개요 10
• 2.1.2 SWAT 모형의 구성 12
• 2.1.3 유역 개황 15
• 2.1.4 수문․기상자료 17
• 2.1.5 GIS 자료 구축 19
• 2.1.6 매개변수 추정 및 모형의 검증 26
• 2.1.7 저수지 장기 일유입량 32
• 2.2 저수지 퇴사량 산정 35
• 2.2.1 경년별 유사량 산정 35
• 2.2.2 경년별 퇴사량 산정 40
• 2.3 저수지 퇴사분포 예측 43
• 2.3.1 경험적 면적감소법 43
• 2.3.2 경험적 면적감소법을 이용한 경년별 퇴사분포 예측 49
• 2.3.3 충주댐 퇴사분포 예측 결과 72
• Ⅲ. 결론 74
• 참고문헌 78
• ABSTRACT 84