• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2017

효율적 물관리란 거대한 물순환 과정에서 인간이 편안한 삶을 사는데 필요한 물의 이용효율을 극대화하는 것이다. 과거의 물관리는 이원화된 수량과 수질관리, 수량중심에서는 용수공급과 홍수조절이 주요한 관심사였다. 현재는 과거의 물관리에 친수와 환경을 더한 복잡한 분야로 확대되고 있다. 통합물관리란 물을 최적으로 관리하기 위해 물관리 이해당사자간의 소통과 물 기술의 고도화를 기반으로 기존에 분산된 물관리 구성요소들(시설 정보, 수량 수질 등)을 권역적으로 관리하는 것을 말한다. 본 연구에서는 대청댐 방류에 따른 금강 하류부의 홍수추적을 위해 수행한 댐하류 소유역별 강우량 빈도분석 과정, 용담댐 방류를 고려한 대청댐 홍수도달시간 검토, Poincare Section과 신경망기법을 이용한 수문자료 예측, 추계학적 다변량 해석과 다변량 신경망해석에 의한 대청댐 유입량 산정과정, 보조여수로 건설에 따른 주여수로와 보조여수로간의 연계운영방안, 단계(관심, 주의, 경계, 심각)를 고려한 대청댐 확보수위 산정, 저수지 중장기 운영계획 수립과 댐 운영 기준수위를 결정하기 위해 누가차분방식으로 적용되는 갈수기 유입량 빈도분석에 대한 실무적용 사례를 소개하고자 한다. 강우량 빈도분석 과정은 L-모멘트방법(Hosking과 Wallis, 1993)을 적용하였고, 홍수도달시간 검토는 평균유속, 하류 수위상승 기점 영향검토, 수리학적 모형(FLDWAV, Progressive lag method 등)을 활용하였다. 카오스 이론을 도입하여 대청댐 수문자료의 상관성 검토 및 추계학적 모형을 이용한 모의발생을 유도하여 수문자료 예측을 시행하였다. 추계학적 모형과 신경망모형 연구의 대상은 대청댐으로, 시계열 자료는 댐의 월강우량, 월유입량, 최고기온, 평균기온, 최소기온, 습도, 증발량 등의 자료를 기반으로 하였다. 적용기간은 1981~2009년의 자료를 이용하여 2010년 1월부터 12월까지 12개월 동안의 월유입량을 예측하였다. 수문자료 해석의 기본이 되는 약 30년간의 자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 대청댐의 유입량 예측을 위해 적용된 모형으로는 추계학적 모형인 ARMA모형, TF모형, TFN 모형 등이 적용되었고, 또한 신경망 모형의 종류인 다층 퍼셉트론, PCA모형 등을 활용하여 실측치와 가장 가깝게 근사화시키는 방법론을 찾고자 하였다. 또한, 기존여수로와 보조여수로 연계운영을 위해 3차원 수치해석을 통한 댐하류 안정성 검토 및 확보수위 산정을 통해 단계(관심, 주의, 경계, 심각)별로 대처가 가능한 수위를 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.448-448
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• 2022

기후변화와 산업의 발달로 필요한 수자원의 양은 증가하고 있지만 수자원의 양은 줄고 있어 가뭄 피해에 대해서 더욱 취약해지고 있다. 특히, 우리나라의 물 공급 소외 지역 중 산간지역은 계곡수 등을 이용한 소규모 용수 공급 시설을 이용하고 있다. 산간지역은 지형적 특성상 수자원의 저류가 힘들어 가뭄 피해에 더욱 취약하다. 산간지역에 적용할 수 있는 수자원 공급방안 중 지형의 경사를 이용하여 샌드댐을 설치하여 수자원을 확보하는 방안은 이에 대한 하나의 대안이다. 본 연구에서는 연구지역인 춘천시 물로리 현장을 모사한 샌드댐 물리 모형을 구축하였다. 샌드댐 물리 모형의 구축은 현장의 경사에 대비하여 1/15 규모로 축소하였으며, 현장의 유하 순서와 동일하게 구성하였다. 춘천 물로리 현장에서는 기존 취수원에서 샌드댐으로 유입되는 수량과 배후 지하수에서 유입되는 수량으로 나누어 샌드댐 모의를 진행하였다. 샌드댐을 이용한 산간지역의 물공급과 운영 방안을 통해 물 공급 소외지역에서 활용가능한 대안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.40-40
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• 2018

현실화된 기후변화로 인하여 강수패턴 및 강수량의 변화가 발생함에 따라 물 관리의 불확실성이 증가하고 있는 실정이며 또한 2014년부터 시작된 극심한 가뭄은 안정적인 용수공급에 많은 어려움을 주고 있다. 예로 보령댐의 경우 저수율이 2015년 19%, 2017년 8.3%로 역대 최저를 기록한 바 있고 2018년 3월 기준 운문댐과 밀양댐의 경우 저수율이 각각 11%(심각), 26.2%(경계)로 극심한 물부족에 시달리고 있다. 이러한 극심한 가뭄에 대응하기 위해서는 시설간 연계 운영, 급수체계 조정, 도수로 가동 등과 같은 구조적 대책과 더불어 저수용량에 따라 용수공급량을 감축하는 형태의 비구조적 대책의 일환인 용수공급 조정기준이 동시에 이루어져야 한다. 용수공급 조정기준은 국토교통부에서 주기적으로 발생하고 있는 가뭄에 대하여 대응하기 위해 만들어진 기준으로 다목적댐의 저수량을 기준으로 단계별(관심, 주의, 경계, 심각) 공급량을 감축하여 장기간 공급함으로써 국가재난을 사전에 예방하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 용수공급 조정기준을 수립하기 위해서는 최소 20년 이상의 과거 관측된 유입량 자료를 모의 발생하여 이수안전도 95%이상을 만족하는 단계별 용수공급 조정 기준선을 작성하게 된다. 하지만 신규 댐의 경우 관측된 유입량 자료가 전무함에 따라 용수공급 조정 기준을 수립하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 신뢰할 수 있는 유입량 자료를 생산하기 위해 첫 번째로 물리적 기반인 분포형 강우-유출 모형을 구축하고 검보정을 수행하였으며 이처럼 구축된 강우-유출모형을 이용하여 다수의 유입량 자료를 생산하였다. 두 번째로 SAMS 2007을 이용하여 유입량 자료를 모의 발생시켰으며 이를 저수지 운영에 활용하여 이수안전도 95%를 만족하는 용수공급 조정기준을 수립하였다. 본 연구의 결과는 극심한 가뭄에 대비하여 안정적인 용수공급 및 수자원 확보 등 이수적인 측면에서 크게 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.33-33
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• 2022

팔당댐 유역은 수도권 2600만 인구의 상수원으로, 수도권 전체 물 소비량의 90.2%에 달하는 물을 공급하고 있어 중요성이 상당히 크다. 하지만 기후변화로 한반도에 극한기후의 발생 빈도가 증가하면서 미래 수자원 관리가 더욱 어려워질 전망이다. 이에 본 연구에서는 모형 구축을 통해 기후변화가 팔당댐 유역의 수자원에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 하였다. 본 연구는 저수량이 높은 다목적댐이자 상류에 위치하는 소양강댐, 충주댐의 유역의 유입량을 수문모형인 VIC model로 모의하였다. 댐의 존재에 따른 하류의 유량 교란을 고려하기 위해 딥러닝 기반의 LSTM 예측 모형을 활용하였고 각 댐의 방류량을 예측하였다. 보정 기간(1986-2019), 검증 기간(2020)에 대한 방류량 예측 모형의 NSE는 0.9407, 0.6449로 높은 예측성능을 보였다. 팔당댐 유입량 예측에도 LSTM이 활용되었고 소양강댐, 충주댐의 방류량과 두 유역을 제외한 잔여유역의 기상변수인 강우량, 온도, 풍속이 입력되었다. 팔당댐 유입량 예측 모형의 NSE는 보정 기간(1986-2019), 검증 기간(2020)에 대해 각 0.9990, 0.7878로 유입량을 정확도 높게 예측하였다. 기후변화의 영향을 평가하기 위해 기상청에서 제공하는 RCP4.5의 상세화된 고해상도(1km) 미래 기상자료를 구축된 모형에 입력하여 미래의 팔당댐 유입량을 모의하였다. 모의 결과, 미래 기간에는 팔당댐 일 유입량의 변동성이 증가하면서 유황이 불안정해지고 극한에 해당하는 빈도 갈수량이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. 따라서 극한기후로 인해 물 공급이 제한되는 재난 상황에 대비하여 물 공급에 대한 자립성을 높일 수 있는 새로운 물관리 정책이 필요할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2022

댐 유역의 수문자료는 댐의 효율적인 운영, 중장기 댐 운영 계획, 수자원 관리, 댐 저수량 예보 등을 위해 사용되며, 최근 기후변화로 인해 정밀한 댐 운영에 필요한 유량자료의 필요성은 더욱 커지고 있다. 일반적으로 댐의 주요 수문자료에는 유입량의 요소, 저수량 요소, 유출량의 요소로 구분된다. 현재까지 강수량, 저수위, 방류량 자료는 지속적인 계측 및 품질관리 기술의 발전으로 인해 신뢰도가 점차 향상되고 있으나, 반면 증발량과 침투량 자료는 여전히 정확한 계측에 많은 어려움이 있다. 따라서 우리나라의 댐 유입량은 직접측정의 현실적 제약사항으로 인해, 방류량과 저수위 변화에 따른 저류량의 차를 이용하여 간접적으로 측정하고 있어, 증발량 및 지하수 유출량 등과 같은 복잡한 자연현상을 고려하지 못한 채 저수지 수위의 변화에 따른 민감도가 크게 발생하는 문제로 이어지게 된다. 본 연구에서는 소양강댐 유역의 증발을 고려하는 개선된 물수지 방정식을 제안하였다. 그 결과, 기존의 댐 유입량 자료에서 발생하는 문제점은 증발을 고려한 물수지법 적용을 통해 어느 정도 개선이 가능하다. 즉, 기존의 댐 유입량 산정 시 고려하지 않는 다양한 유출 요인에 대한 과도한 누락은 음유입량 발생문제를 야기하며, 실제 복잡한 자연현상을 설명하기 위해서는 추가적인 유출 요소(증발량)를 물수지 방정식에 포함할 필요가 있다. 이처럼 개선된 물수지법을 적용할 경우, 직접적인 가용수자원을 구성하는 직접 유출량과 간접 유출량이 전체 유입량에 기여하는 정도를 파악할 수 있다. 다만, 여기에서의 증발량은 유역 내 실측자료가 아님과 동시에 수면 증발량을 고려하지 못한 한계가 있으며, 향후 연구에서는 보다 정확도 높은 수문자료의 생산 및 확보를 위한 지속적인 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1860-1864
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• 2009

용담댐 상류에 위치한 양악천 유역에서의 물수지를 파악하기 위하여 관개수로를 통한 유입량, 하류하천에서의 배수량, 양악천 상류 양악호에서의 강수량, 농지에서의 경작현황 및 몽리면적 등을 조사하였다. 경작현황은 현장조사를 통하여 파악한 '인삼 재배 면적'을 수혜지역으로부터 제외하는 방법으로 진행하였으며, 몽리면적은 포털사이트 '다음'에서 제공하고 있는 2007년 11월 7일에 촬영된 위성영상을 이용하여 추정하였다. 또한 유역 외로 공급되는 물의 양을 파악하기위하여 양수장 약 200m 앞에서 수위모니터링을 실시하였으나 양수장 수위증가로 인한 관개용수의 역류 및 유역 외 공급량으로 제외시켰던 용수가 양수장 내 저수지로부터 사전에 파악하지 못했던 또 다른 수로를 통하여 유역내로 재 유입되는 등의 문제점들이 발견되었다. 본 논문에서는 확보된 자료를 최대한 활용하여 농업지역에서의 회귀율을 분석하였으며, 향후 유역단위 물수지 분석에는 '하천으로 회귀하는 관개용수의 배수량 모니터링'에 개선이 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1972-1975
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• 2008

우리 인간이 수원으로 가장 많이 이용하는 지표수의 이동 및 저장 역할을 하는 호소는 자연환경과 인간을 이어주는 중요한 매개체임은 분명하다. 그러나 최근에 경제 성장만을 위주로 발전을 추구해온 결과, 급격한 산업화에 따른 도시지역으로의 인구 집중 현상은 호소에 자연적 혹은 인위적으로 큰 영향을 주고 있다. 하천의 자정능력을 초과하여 발생하는 오염물질이 신갈 저수지로 유입되어 생태계를 파괴하고, 하천의 최종 유입지인 호소의 오염을 가중시켰다. 경기도 용인시, 화성군, 오산시 지역의 농 공업용수의 공급원으로 이용되고 있는 신갈 저수지로 유입하는 하천 역시 도시로의 인구 집중으로 인한 막대한 생활하수와 주변 지역에 조성된 공장에서 발생하는 사업장 배수의 유입으로 인해 심각하게 오염되어 신갈 저수지의 오염을 가중시키고 있다. 현재 용인시에서는 기흥 호수공원을 2010년까지 신갈 저수지 일대 118만평에 여가와 문화, 휴양시설이 연계된 대규모 유원지로 조성한다는 계획을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 신갈 저수지의 퇴적물 오염도를 조사하여 호수공원 조성 시 기초 데이터의 확충 및 현황파악을 위하여 신갈 저수지의 퇴적물에 대한 모니터링을 실시하였다. 측정 시기는 1차(2007년 7월)와 2차(2007년 10월)로 총 2회 실시하였으며, 조사 지점선정은 수역 전체의 특성을 가장 대표할 수 있는 지점(호심 또는 가장 깊은 곳 등), 주요 유입하천수가 유입된 후 충분히 혼합되는 지점, 호수가 유출되는 지점, 폐수나 하수의 유입으로 항상 오염이 인정되는 지점을 고려하여 신갈저수지의 6지점을 선정하여 조사하였다. 퇴적물 분석항목 중 VS, COD, T-N, T-P, 중금속 농도를 중심으로 신갈 저수지의 퇴적물 오염도를 조사하였다. 각 지점별 1차 퇴적물 조사 결과, VS $23.1{\sim}46.6\;g/kg$, COD $8.5{\sim}26.4\;mg/g$, T-N $0.35{\sim}1.52\;mg/g$, T-P $0.60{\sim}1.05\;mg/g$ 등의 농도로 조사되었으며, 중금속은 수은, 시안, 카드뮴은 검출되지 않았고 구리의 농도는 $0.1{\sim}0.6\;mg/kg$, 납의 농도는 $2.1{\sim}3.5\;mg/kg$로 조사되었다. 또한 각 지점별 2차 퇴적물 조사 결과, VS $22.8{\sim}41.4\;g/kg$, COD $7.9{\sim}21.5\;mg/g$, T-N $0.31{\sim}1.44\;mg/g$, T-P $0.82{\sim}1.01\;mg/g$ 등의 농도로 조사되었으며, 중금속은 수은, 시안, 카드뮴은 검출되지 않았고 구리의 농도는 $0.2{\sim}0.7\;mg/kg$, 납의 농도는 $2.4{\sim}3.8\;mg/kg$로 조사되었다. 본 연구의 조사 결과는 앞으로 호수공원이 조성되는 신갈 저수지를 효율적으로 관리함에 있어 중요한 근거자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-12
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• 2007

여자만 내의 봄철 퇴적물 공급원을 파악하기 위하여 만 입구(서수도: M-1, 조발수도: M-2)와 하천 유입구(벌교천: M-3, 동천, 이사천: M-4)에서 부유퇴적물의 유 출입량 변화를 관측하고, 만 내 표층 퇴적물 조성과의 상관성을 비교 검토하였다. 여자만에서 2조석 주기동안 단위 폭 당 부유퇴적물은 M-1(서수도)정점을 통하여 $133.88\;kg{\cdot}m^{-1}$ 유입되고, M-2(조발수도)정점을 통하여 $146.43\;kg{\cdot}m^{-1}$ 유출되며, M-3(벌교천) 정점을 통하여 $23.25\;kg{\cdot}m^{-1}$, M-4(동 이사천) 정점을 통하여 $4,312.31\;kg{\cdot}m^{-1}$ 유입된다. 여자만 내의 봄철 부유퇴적물 유입은 만 입구에서는 거의 없으며 북쪽의 동 이사천에서 주로 유입되고 있음을 알 수 있었다. 그리고 만 내의 표층퇴적물 조성이 건기 때 보다 우기 때가 더욱 조립하게 나타나는 것은 만내 퇴적물 주 공급원인 동 이사천에서 우기시 실트질 퇴적물이 다량 유입되는 것에 기인하는 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2021

2020년 8월 7일부터 8월 8일까지 호우는 용담댐, 섬진강댐, 합천댐 등 하류 유역의 농경지에 막대한 침수피해를 일으켰다. 특히 논의 인삼재배 지역은 피해가 컸다. 지역에 따라 내수유입, 제방월류, 배수로 역류, 용수로 유입 등 유입량 과다의 침수 현상을 나타냈다. 여기서 이들 다양한 유입량 요소를 고려하여 제내지의 침수심, 침수면적을 모의할 수 있는 물수지 모형을 구축하였고, 하천 수위관측자료가 있는 금산 지역에 적용한 예를 제시하고자 한다. 물수지 모형의 구성은 저류량은 유입량과 방류량으로 구성되며, 유입량은 자체유입, 용수로 유입, 배수로 역류, 제방월류 등으로 구성하였고, 용수로, 배수로의 수문은 원형, 구형 두 가지로 개도에 따라 오리피스 공식을 적용하는 것으로, 제방월류는 여수로 공식의 계수를 조정 적용하는 것으로 하였다. 제내지 내용적은 1:1,000 지형도에서 DEM 자료를 추출하여 생성하였고, 자체유입량은 ONE 모형에 의해 10분 단위로 모의하는 것으로 하였다. 모형 적용 결과는 제원리 제내지 경우이며, 8월 6일 부터 8월 10일 까지 유역면적 322.1ha인 제내지의 10분 간격 물수지 분석 결과, 현장의 침수흔적 조사의 최고수위가 일치하도록 배수문과 배수통관의 방류시 개도율을 조정하며 분석하였다. 이 상태의 침수위 모의 분석결과는 월류고 EL.133.86 m, 월류길이 29m로 나타났다. 10분 최대 강우량 9mm, 1시간 최대 강우량 19mm, 총 강우량 225mm(724,725m³)였고, 10분 최대 유입량 5.619m³/s(3,371m³), 평균 1.264m³/s(758m³), 총545,933m³였다. 용수로 유입은 없었고, 배수문 역류 유입량은 13시간 50분 동안, 10분 최대 6,836m³, 총 28.26만m³였고, 제방월류 유입량은 9시간 30분 동안, 10분 최대 7,212m³, 총 33.15만m³였고, 배수문 방류량은 3일 20시간 20분 동안, 10분 최대 19,932m³, 총 116.13만m³였다. 하천수위는 최고 EL.134.45m, 최소 EL.128.51m, 평균 EL.130.69m였고, 내수위는 최고 EL.134.05m, 최소 EL.129.00m, 평균 EL.131.02m였다. 최고 침수위 EL.134.05m일 때 DEM으로부터 침수면적은 38.88ha로 분석되었다. 내수 유입에 의한 침수면적 19.54ha를 빼면 10.71ha가 배수문과 제방월류를 통해 유입된 수량으로 침수된 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.294-298
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• 2005

신뢰도를 이용하여 댐의 물 공급 안전도를 정의하였다. 그리고 보장 공급량 분석에 의한 댐의 물 공급 안전도 평가 절차를 제안하였고, 소양강댐과 충주댐의 물 공급 안전도를 평가하였다. 여러 묶음의 월 유출 시계열을 모의발생시키기 위하여 SAMS-2000을 사용하였고, 보장공급량 결정을 위한 저수지 모의운영에는 HEC-5가 사용되었다. 50년 계획 기간에 대하여 설계 유출자료에 의한 소양강댐 보장 공급량의 물 공급 안전도는 $80.5\%$로 평가되었고, 준공 후 기록 유입량에 의한 보장 공급량의 물 공급 안전도는 $53.7\%$였다. 기록 유입량 자료의 보장 공급량(15.85억 $M^3/yr$)을 계획 공급량으로 하면 연간 0.94억 $m^3 $의 용수를 추가 공급할 수 있다. 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량 34.22억 $M^3/yr$를 계획 공급량으로 하면 모든 시계열에 대하여 반드시 물 부족이 발생하였다. 이는 설계 당시 유입량의 과대평가에 기인한다. 제안된 절차를 적용하면 보다 객관적으로 댐의 물 공급 안전도를 평가할 수 있다.