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농촌소하천 건천화 실태조사를 위한 하천 수문.수질 모니터링 (Rural Stream Monitoring for Investigation of Stream Depletion in Rural Area)

  • 김성민;김성재;김상민
    • 농업생명과학연구
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    • 제46권3호
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    • pp.129-141
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    • 2012
  • 본 연구에서는 농촌 소하천의 적정 환경유지용수 산정을 위한 기초조사로 경상남도 고성군 하이면 와룡리에 위치한 봉현저수지를 수원으로 하는 봉현천과 하이저수지를 수원으로 하는 석지천을 시기적 우기이면서 농번기인 2011년 3월에서 9월까지 총 7회에 걸쳐 8개 지점을 선정하여 하천조사와 수문, 수질 모니터링을 실시하였다. 관개기와 비관개기로 구분하여 유량측정을 분석한 결과, 관개기는 선행강수량이 비교적 많았으나 7월을 제외한 기간에 대부분의 측점지점에서 유량을 측정할 수 없을 만큼 하천이 메말라있었고 비관개기에는 선행강수량이 적거나 없어 전 측점지점의 계측이 불가능했다. 유량의 차이가 수질의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 수질항목들의 변화양상을 살펴보고자 수질관측지점별 pH, BOD, COD, TOC, SS, T-N, T-P 등 총 7항목에 대한 상관분석을 실시하였다. 하이저수지의 경우 탁도와 T-N, 및 탁도와 BOD의 상관계수가 각각 0.771 및 0.781로 유의수준 0.05에서 유의함을 나타내었고, 봉현저수지의 경우 TOC와 T-N의 상관계수가 -0.769로 유의수준 0.05에서 유의한 음의 상관관계를 나타내었다. 그러나 전체 조사기간 중 7월만 전 하천지점에 대해 수질시료를 채취할 수 있었고 그 외 기간은 결측값이 존재하여 정밀한 분석이 불가했다. 이는 농촌 소하천의 건천화 현상으로 하천 유지용수의 부족을 나타내며 향후 지속적이고 장기적인 현장 모니터링을 통해 농어촌환경용수 공급을 위한 적정 유지유량 산정의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

관개방법에 따른 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향 (The Comparison of Water Budget and Nutrient Loading from Paddy Field According to the Irrigation Methods)

  • 전지홍;최진규;윤광식;윤춘경
    • 생태와환경
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    • 제38권1호통권110호
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    • pp.118-127
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    • 2005
  • 관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.

필지논에서의 인(P) 과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성 (Characteristics of Variation of Phosphorus and Redox Potential in an Experimental Paddy Field)

  • 김영현;김진수;장훈
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.602-607
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    • 2009
  • 논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

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새만금유역의 수질을 고려한 환경유지용수의 시나리오 분석 (Analysis of Scenarios for Environmental Instream Flow Considering Water Quality in Saemangeum Watershed)

  • 김세민;박영기;원찬희;김민환
    • 대한환경공학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.117-127
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    • 2016
  • 새만금유역을 대상으로 수질개선을 위한 다양한 방법을 검토하고 환경유지용수 확보에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. 만경강과 동진강의 환경유지용수 확보를 위해 강변저류지설치, 저수지증고, 신규댐 건설, 용수 취배수체계 조정, 용담댐, 섬진강댐 물 이용체계를 조정하는 방안을 선정하였다. 환경유지용수 확보 가능한 방안에 따른 시나리오 구성을 통해 수질개선효과를 예측하기 위하여 유역모형 SWAT과 수질모델 QUAL2K를 연계하여 BOD와 T-P항목에 대해 수질변화를 모의하였다. 시나리오 적용을 통한 모의 결과 총량관리단위유역말단인 만경B 지점의 경우 관개기 BOD 수질개선율은 28.70%, T-P의 수질개선율은 17.09%로 나타났고, 비관개기BOD 수질개선율은 28.51%, T-P의 수질개선율은 28.68%로 나타났다. 동진 A 지점의 경우 관개기 BOD 수질개선율은 14.39%, T-P 수질개선율은 14.59%, 비관개기 BOD 수질개선율은 15.54%, T-P 수질 개선율은 19.46 %로 나타나 환경유지용수가 수질개선에 효과가 있는 것으로 분석되었고 특히, 비관개기 수질개선에 효과가 크다는 것을 알 수 있었다.

농업용 둑높임저수지의 다중 용수공급을 위한 이수운영기준곡선 개발 (Development of Operating Rule Curve for Multipurpose Water Supply in Heightened Agricultural Reservoir)

  • 박종윤;정인균;이광야;김성준
    • 대한토목학회논문집
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    • 제33권4호
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    • pp.1389-1400
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    • 2013
  • 본 연구에서는 농업용 둑높임저수지의 다중용수공급능력(관개 및 하천유지용수) 평가에 따른 이수운영기준곡선을 개발하였다. 20개 둑높이기 사업지구를 대상으로 특성분석에 따른 4개(웅양, 궁촌, 용암, 운암)의 대표 저수지를 선정하고, 이수운영모형을 이용한 물수지분석을 통해 하천유지용수 공급 가능량을 산정하였다. 이수운영기준은 관개기와 비관개기에 대해 방류제한수위(사업전 만수위)에서 상시만수위까지의 저수위구간을 하천유지용수공급 가능 수위로 설정하고 신뢰도, 회복도 및 취약도 지수를 이용하여 각 둑높임저수지 특성별 물공급 능력을 평가하였다. 이수운영기준 적용에 따른 둑높임저수지의 이수운영기준곡선은 과거 이수운영모의결과로부터 일별 저수위를 백분위(Percentile Rank)로 표현하였다. 각 분위별 저수위 구간을 3개의 완충구간(Buffer)으로 나누어 갈수년(5~25%), 평수년(25~75%) 및 풍수년(75~95%)에 해당하는 저수지 운영이 가능하도록 하였다.

벼에 대한 오염관개수(汚染灌漑水) 및 지하수(地下水) 관개시(灌漑時) 규산(珪酸)과 가리(加里)의 시용효과 (Effects of Silicate and Potassium Application on the Yield of Rice Irrigated with Polluted Water and Underground Water)

  • 이기상
    • 한국토양비료학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.304-307
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    • 1993
  • 오수유입답(汚水流入畓)에서 벼에 대한 규산(珪酸) 및 가리(加里) 시용효과(施用效果)를 밝히기 위하여 도시생활오수(都市生活汚水) 및 지하수(地下水)를 관개(灌漑)하여 pot시험(試驗)을 수행(隨行)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 관개수중(灌漑水中) 대부분의 화학성분(化學成分)은 지하수(地下水)보다 도시생활수(都市生活水)에서 높았으며 특히 $NH_4-N$의 경우 지하수(地下水)의 1.4ppm에 비하여 도시생활오수(都市生活汚水)는 10.9ppm이었다. 2. 벼 수량(收量)은 지하수(地下水) 및 도시생활오수(都市生活汚水) 관개시(灌漑時) 규산질비료(硅酸質肥料) 및 가리증시(加里增施)로 증수(增收)되었으며 규산질(硅酸質) 비료(肥料) 및 가리비료(加里肥料) 단용시용(單用施用)보다 이들의 병용시용시(倂用施用時) 효과(效果)가 더 높았다. 3. 수확기(收穫期) 벼 경엽중(莖葉中)의 $SiO_2$/T-N 및 $K_2O$/T-N 비(比)는 규산질비료(硅酸質肥料) 및 가리비료(加里肥料) 증시(增施)로 높아지는 반면 T-N 함량(含量)은 오히려 감소(減少)하는 경향(傾向)이었다 4. 벼의 도복지수(到伏指數)는 지하수(地下水) 관개(灌漑)보다 도시생활오수관개시(都市生活汚水灌漑時) 높았으며, 규산질비료(硅酸質肥料) 및 가리비료(加里肥料) 증시시(增施時)는 낮아지는 경향(傾向)이었다. 5. 시험후(試驗後) 토양중(土壤中)의 pH, Ca, $SiO_2$ 함량(含量)은 규산질비료(硅酸質肥料) 시용(施用)으로 높아졌으며 pH, Na, Cl, $SiO_2$는 지하수(地下水) 관개(灌漑)보다 도시생활(都市生活) 오수관개시 (汚水灌漑時 )더 높았다.

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관개용수내 염분농도가 벼 생육 및 수량에 미치는 영향 (Salinity Effects on Growth and Yield Components of Rice)

  • 최선화;김호일;안열;장정렬;오종민
    • 생태와환경
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    • 제37권2호통권107호
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    • pp.248-254
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    • 2004
  • 관개용수의 염분농도가 벼 생육, 수량, 미질 등에 미치는 영향에 관한 과학적인 기초자료를 확보하기 위하여 관개용수의 평균 염분농도를 1,000, 2,000, 3,000, 5,000,7,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$의 처리하여 2003년 4월부터 9월까지 벼재배 포트실험을 수행하였다. 실험에서 얻은 주요결과는 다음과 같다. 초장, 분얼수, 엽색도 (SPAD value). 건물중은 관개수의염분농도가 높을수록 감소하는 경향을 보였으며, 염도5,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 와 7,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$처리구의 식물체는 유수형성기 이전에 고사하였다. 특히, 유수형성기 이후부터 3,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 처리구에서는 초장, 분얼수. 식물체 건물중 모두가 대조구에 비해 유의하게 감소하였다. 식물체의 무기성분 (N, P, K)함량은 관개수의 염도가증가함에 따라 크게 감소하는 경향으로 질소는 2,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$와 3,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 처리구에서, 인 함량은 모든 처리구에서, 칼륨함량은 3,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 처리구에서 대조구에 비해 유의하게 낮았다. 수량을 결정하는 이삭당 영화수, 등숙률 및 천립중은 염분농도가 증가함에 따라 감소하였고, 수량 역시 큰 폭으로 감소하여 처리구 모두에서 유의하게 감소하였다. 완전미율은 염도가 높아짐에 따라 증가하였고, 청미는 감소하였으며, 단백질 함량은 염분 농도가 증가할수록 감소하는 경향으로 3,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 처리구에서 대조구에 비해 유의하게 낮았다. 우리나라는 1970년대를 전후하여 관개용수원 확보를 목적으로 서남해안 바다를 간척하여 하구담수호를 다수 조성하였으며, 이는 전체 농업용수원의 약 16%정도를 차지하고 있다. 하지만 우리나라의 하구담수호는 조성 년도가 짧을 뿐만 아니라 바다와 인접한 지형, 지질학상으로 염분농도가 높아 농작물 염해에 대해 우려의 소지가 많다. 우리나라에서는 그동안 간척지인 토양을 대상으로 하여 수확량 확보를 목적으로 염분 농도와 벼 생육에 대한연구가 지속되어 왔다. 그러나 염분 농도가 높은 물을 관개용수로 이용시 벼 생육과 수량, 미질 등에 미치는 영향 등에 대한 연구는 소수에 불과하여 기초자료 확보차인에서 본 연구가 시도되었다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 관개수의 염분농도가 1,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 이상에서는 수량감소를 가져오고, 특히3,000 ${\mu}s\;cm^{-1}$ 이상에서는 절대적인 벼 생육 피해뿐만 아니라 식물체 고사까지 초래하고 있다. 따라서 염도가 높은 물을 관개용수로 이용시 사용 전에 충분한 제염이 이루어져야 할 것으로 사료되며, 염분 농도에 대한 허용한계농도 수질기준이나 관개용수 수질기준 마련이 시급하다 하겠다. 본 연구는 단지 1년간의 포트실험의 결과이므로 자연환경에서의 재배실험과는 상당히 다를 수가 있다. 따라서 자료에 대한 신뢰성 확보를 위해서는 포장실험을 비롯하여 향후 지속적인 생육실험으로 자료를 축적하는 것이 바람직하다고 판단된다.

한발기 벼 재배시 하수종말처리장 방류수 관개에 따른 논의 수질 및 벼 생육에 미치는 영향 (Effects on Water Quality and Rice Growth to Irrigation of Discharge Water from Municipal Waste Treatment Plant in Rice Paddy during Drought Periods)

  • 신중두;이종식;김원일;정구복;김진호;윤순강;최철만
    • 한국환경농학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.225-230
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    • 2008
  • 하수종말처리장 방류수를 이용한 포장적응시험에서 토양 검정시비량의 50%시비수준에서 대체용수원 20일 관개구의 벼 생육 및 수량은 비교적 대조구와 비슷하게 나타났다. 표면수의 수질에 대한 $EC_i$ 및 SAR값은 하수종말처리장 방류수 관개구가 지하수 관개구에 비해 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 관개기간별 하수종말처리장 방류수 10일과 20일 관개구의 표면수 $EC_i$ 및 SAR값은 유의차가 없었지만, 생육초기 단계에서 30일간 관개구에서 가장 높게 나타났다. 그리고 침출수중의 $EC_i$ 및 SAR값은 비료시용 수준별 및 대체용수 관개기간에 따라 일정한 경향을 보이지 않았다. 결론적으로 이앙기의 한발기 20일 동안은 검정시비량의 50% 시비수준으로 하수종말처리 방류수를 관개할 수 있는 것으로 판단된다. 그리고 한발 20일 동안 대체용수 관개 이용 효율성은 벼 재배기간 동안 총 관개량에 비교하여 32.7%인 것으로 나타났다.

저류조를 이용한 밭지대 용수공급 방안 (Supply of Water in a Field Area using a Storage Tank)

  • 신형진;박찬기;이재남;한경화;강문성
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.182-182
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    • 2019
  • 논에서의 밭작물 재배면적은 점점 늘어나는 추세이며, 저수지에 용수가 있음에도 불구하고 논 위주의 용수공급체계로 인하여 가뭄이 심한 경우에 일반 밭지대에도 용수공급이 용이하지 않다. 지표수를 밭 관개용수로 사용함으로써 기존 수리시설의 활용도를 제고하고 농업용수의 사용 절감 및 신규 개발비 절약 등의 효과를 얻게 될 수 있도록 농업용수의 다목적 이용방안이 필요하다. 밭작물의 용수확보는 대부분 개인관정을 이용하여 밭지대에 관개용수를 공급하고 있으나, 최근 지하수는 전국적으로 수위가 낮아지고 있으며, 특히 가뭄시 지하수위 저하에 따른 용수공급이 어려울 것으로 예상된다. 지표수는 저수지, 양수장, 취입보를 활용하여 공급하고 있으며, 송수시설은 관수로 및 용수간선을 활용하여 저류시설로 공급되고 있다. 저류조 설치는 산중턱 및 고가저류조와 평지 설치로 수원별 하천수의 경우 송수는 펌프를 이용하여 저류조에 송수하여 관수로를 적용한다. 급수방법은 자연유하 방식 기능을 선택한다. 저수지 경우 송수는 수원으로부터 직접 공급시 자연유하 방식이 가능하고 고가저류조의 경우 펌프를 이용하여 저류조에 공급한다. 평지설치시 기존 개수로를 적용하면 펌프로 유입수를 취수할 수 있는 조치가 필요하다. 평지설치 급수는 펌프를 이용하여 관개장치에 공급한다.

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안전율(MOS) 개념을 고려한 탄력적 하천수 사용허가 기준유량 산정 (Estimation of Resilient River Water Use Criteria Using Margin of Safety(MOS))

  • 류경식;박정은;임광섭
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.359-359
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    • 2017
  • 하천관리청은 유량변동이 큰 환경에서도 평상시 하천의 기능을 유지하고 안정적인 용수공급이 이루어지도록 하천수 허가관리를 수행하고 있다. 이때, 하천수 사용허가 검토시 기준으로 사용되는 유량은 자연상태의 기준갈수량에서 하천유지유량을 감안하여 적용하고 있는데, 이는 하천유량의 변동에도 최대 용수수요를 만족할 수 있게끔 관리하기 위한 것으로 최대 사용량일 때의 물의 과부족을 계산하여 허가 여부를 결정한다. 본 연구에서는 Park et al.(2016)이 제안한 시기별(홍수기/이수기, 비관개기/관개기 고려) 하천수 사용허가 기준유량 설정방법을 기반으로, 수질오염총량제(Total Maximum Daily Loads, TMDLs)에서 적용하는 안전율(Margin of Safety, MOS)의 개념을 접목하여 허가기준유량의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 방법을 제시하였다. 허가기준 유량은 수문모델에 의해 자연상태의 모의유량을 유황분석하여 도출하게 되므로 유량의 연도별 변도성(Margin of Variability, MOV)과 예측모델 매개변수의 불확실성(Margin of Uncertainty, MOU)을 고려하는 Walker Jr.(2003)의 안전율 산정방법을 적용하였다. 본 연구에서는 금호강 유역을 대상으로 시기별 자연유량 산정시 고려한 SWAT 모형결과를 기반으로 하였으며, 모의자료의 변이계수를 산정하여 시간적 변동성에 의한 불확실성을 도출하고 SWAT-CUP모형을 활용하여 모형의 불확실성을 도출하여 안전율을 계산하였다. 단, 기준갈수량이 허가기준유량으로 사용되는 기간(1월 1일~3월 31일)에는 안전율까지 고려할 경우 지나치게 보수적이라고 판단되어 적용에서 제외하였다. 본 연구에서 제안된 불확실성을 고려한 하천수 관리방법론은 시기별 하천수 허가기준유량 설정에 대한 의사결정자들의 판단을 지원하는데 기여함으로써 정책적 활용도를 높일 뿐만아니라 탄력적인 하천유량관리를 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것이며, 타 분야 기술과의 융합이라는 점에서도 의의를 가질 수 있을 것으로 생각된다.

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