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최적화기법을 이용한 금강상류지역 지표수-지하수 연계운영 및 갈수기 용수공급방안 검토
차기욱(Cha Keeuk),정태성(Cheong Tae Sung),고익환(Ko Ickhwan) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 B Vol.27 No.5B
금강유역 상류에 용담댐이 건설되면서 댐 저수량의 대부분을 생공용수로 사용하는 전북권과 댐하류 생활ㆍ공업ㆍ농업용수 및 하천생태계를 위한 적정 하천유지용수를 요구하는 충청권사이에 용수이용에 대한 마찰이 발생하고 있다. 앞으로 이러한 수리권문제는 우리나라와 같이 가뭄이 주기적으로 반복되는 상황에서 수계별로 자주 발생할 수 있는데, 이러한 수리권 및 가뭄 문제를 해결하는 방안으로 저수지를 포함한 지표수-지하수의 연계운영은 하나의 대안이 될 수 있다. 본 연구는 용담댐에서 가뭄 또는 갈수로 인한 물부족 발생이 예상되거나 댐하류 하천환경용수의 증가가 필요한 경우 사용 가능한 지표수-지하수 연계운영방안을 제시하기 위한 것이다. 모의를 위하여 최적화방법을 토대로 한 LINGO 프로그램을 이용하여 산정된 용담댐 저수지 운영율, 미국 USGS에서 사용하는 RORA 프로그램으로부터 산정한 금강상류지역의 지하수 함유량과 지하수 펌핑에 의한 하천수 저감(stream depletion)은 지하수모델링 프로그램인 MODFLOW로부터 산정한 결과를 적용하였다. 지표수-지하수-저수지 연계운영을 모의하기 위하여 용담댐 저수지 운영율과 지하수 취수에 의한 하천수 손실 및 회귀수 등 지체 시간과 관련된 계수들을 미국 Colorado State University와 공동으로 개발한 KModSim에 적용하였으며, KmodSim에 의한 연계운영모형 수행 결과 갈수나 가뭄에서 저수지와 하천수-지하수를 적절하게 이용할 경우 물부족과 댐하류지역의 하천유지용수 부족을 현저히 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 용담댐에 적용한 저수지운영율과 댐하류 하천수 및 지하수를 연계하여 관리한다면 효율적인 수자원관리가 시행될 수 있을 것으로 분석되었다. There are conflicts between Junbuk area where the municipal and industrial waters are supplied from Yongdam reservoir and Chungchung area located in downstream of Yongdam reservoir which reservoir supplies the municipal, the industrial, the agricultural water, and the instreamflow for river habitat after Yongdam reservoir construction in upper region of Geum River Basin. The interactions between the surface and ground waters within the reservoir operation is an alternative plan as a solution of these conflicts problems in the area where drought are repeated periodically. The objective of this study is for suggesting the surface water and the ground water interactions which management scenarios are used in the cases of respecting to the water supply deficits for drought season or increasing of instreamflow in downstream of Yongdam reservoir. For the test simulation, the operation rules of the Yongdam reservoir is developed from LINGO optimization model, ground water recharge is estimated from the RORA method used in USGS, and stream depletion by pumping is estimated from the ground water modeling such as MODFLOW. The optimized reservoir operation rules, lag coefficients related in the interactions between the surface water and the ground water, and lag time intervals of return flow are used in KModSim developed in collaboration with Colorado State University. The KModSim simulation results show that the effective operations for the reservoir and ground water and surface water interactions significantly reduce the deficits of water supplies and instreamtlow in downstream of Yongdam reservoir. Thus, the effective water resources management is proven with the optimized reservoir operation rules applied in Yongdam reservoir and interaction between the surface water and ground water.
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