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SWAT과 CE-QUAL-W2 모형을 연계한 충주호의 기후변화에 따른 탁수 영향평가
유영석 ( Youngseok Yu ),박종윤 ( Jongyoon Park ),장철희 ( Cheolhee Jang ),김성준 ( Seongjoon Kim ),( Sora Ahn ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
본 연구에서는 남한강 상류의 충주댐유역(6642km<sup>2</sup>)을 대상으로 미래 기후변화가 충주호 탁수에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 이를 위해 기상청에서 제공하는 MM5(Mesoscale Model version 5) A1B 자료를 제공받아 인공신경망(ANN: Artificial Neural Network)기법을 이용하여 상세화(Downscaling)에 따른 미래 기온, 강수, 상대습도에 대한 일단위 기후변화 시나리오를 작성하였다. 인공신경망 학습기간은 1991 ~ 2005, 검증기간은 2006 ~ 2010, 예측기간은 2011 ~ 2100년 이다. 충주호 탁수 영향평가를 위한 수질모형으로 횡방향 평균 2차원 수리·수질 해석이 가능한 CE-QUAL-W2 모형을 선정하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 한국수자원공사에서 제공하는 일별 댐 유입량 및 방류량, 호소의 수온 및 탁도 자료를 제공받아 2008, 2010년을 대상으로 보정 및 검증을 실시하였다. 그 결과, 수온은 성층형성시기와 성층형성구간을 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 탁수는 수직분포를 비교적 잘 모의하는 것으로 나타났다. 미래 기후변화에 따른 충주호 경계조건(Boundary Condition)은 수문-수질 모의가 가능한 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하였다. 먼저, 일별 유출량 및 월별 Sediment 자료를 이용하여 모형의 검보정(1998-2010)을 실시하고, 기후변화시나리오 적용에 따른 미래 호소 유입량 및 유입SS 농도를 결정하였다. 여기서, 호소 유입수온은 단계적 선형 회귀분석법으로부터 산정하였다. 기후모형(MM5)과 유역모형(SWAT), 수질모형(CE-QUAL-W2) 연계에 따른 충주호의 미래 탁수거동 분석은 갈수년(2021, 2048, 2073) 풍수년(2027, 2058, 2095)에 해당하는 시나리오를 선택하여 평가했다. 본 연구결과에 의하면 충주호를 대상으로 유역모형과 수질모형을 연계 적용함으로써 미래 탁수관리 방안으로 활용될 수 있음을 검증하였다.
유영석 ( Youngseok Yu ),박종윤 ( Jongyoon Park ),신형진 ( Hyungjin Shin ),김샛별 ( Saetbyul Kim ),정충길 ( Chunggil Jung ),김해도 ( Haedo Kim ),이광야 ( Kwangya Lee ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
기후변화에 의한 미래 기온의 상승과 강수량의 패턴변화는 증발산이나 토양수분 등의 변화로 이어져 궁극적으로는 물 순환의 변화를 초래하며 유출량 변화로 이어지게 된다. 뿐만 아니라 유역의 유출특성변화는 비점오염원에 의한 오염 물질의 거동에 변화를 가져올 것으로 예상되며 그로인한 하천 및 호소 수질, 수생태계에 직접적인 영향을 미칠 것으로 전망된다. 이에 본 연구에서는 충주댐 유역(6,585 km2)을 대상으로 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모형을 이용하여 기후변화가 하천수질에 미치는 영향을 평가하고, 기후변화 적응을 위한 수질개선 방안으로 최적관리기법 적용에 따른 비점오염 저감효과를 모의하고자 한다. 이를 위해 Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에서 제공하는 A1B, B1 배출시나리오를 포함하는 MIROC3.2 hires모형의 결과를 과거 30년(1977-2006, baseline period) 기후 자료를 바탕으로 편이보정(bias correction)과 Long Ashton Research Station - Weather Generator(LARS-WG)를 이용하여 Downscaling 하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위해 6년(1998-2003) 동안의 일별 유출량 및 월별 수질자료(SS, T-N, T-P) 자료를 이용하여 보정 및 검정을 실시한 후, Downscaling된 MIROC3.2 hires의 A1B, B1 시나리오에 대해 2040s, 2080s로 대변되는 미래 기후변화 시나리오를 작성하고 SWAT모형을 이용하여 기후변화가 미래 하천수질에 미치는 영향을 평가하였다. 기후변화 적응을 위한 수질개선 방안으로는 유역의 비점오염 유출 특성에 따른 Best Management Practices(BMPs) 시나리오를 작성하였다. 본 연구에서 적용한 BMP 시나리오는 Streambank Stabilization, Porous Gully Plugs, Recharge Structures, Terrace, Contour Farming이며, 목표수질을 환경부 하천수질환경기준(환경부고시 제2006-227호)의 Ⅰa(매우좋음)~Ⅰb(좋음)으로 설정하여 BMP 시나리오 적용에 따른 하천수질 개선효과를 모의하였다. 본 연구 결과를 통해, 기후변화 영향평가에 의한 수자원의 변동성뿐만 아니라 하천수질 변화를 예측하고, 기후변화 적응을 위한 수질개선 방안을 제시함으로써 미래 기후변화에 능동적으로 대처할 수 있을 것으로 기대된다.