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농업용 저수지 여유수량 산정 및 방류하천 수질개선 효과 분석 방법론 연구

  • 양민지 (YangMinJi, 동신대학교 일반대학원)

초록/요약

본 연구는 농업용 저수지의 농업용수 공급 이후에도 저수지에 잔존하는 수량 중, 저류량·유입량·공급량 간의 상호 관계를 고려한 수문학적 분석을 통해 도출된 방류 가능량을 여유수량으로 정의하고, 이를 정량적으로 산정하여 하류 하천 수질 개선에 적용하는 방법론을 제시하는 데 목적이 있다. 연구 대상은 전라남도에 위치한 농업용 저수지인 나주호로, 농업용수 공급 주기를 고려하여 10월 1일부터 다음 해 9월 30일까지를 농업수문연도로 설정하고, 2015년부터 2024년까지의 장기 수문 자료를 활용하였다. 각 기준월(10월 1일∼9월 1일)을 기준으로 저류량·유입량·공급량을 분석하여 여유수량을 산정하였으며, 산정된 여유수량은 최댓값·중앙값·최솟값으로 구분하였다. 또한 이를 24시간 방류 조건과 6시간 방류 조건으로 구분하여 방류 시나리오를 구성하였다. 하류 하천인 광주천에 대해서는 월별 관측 유량과 BOD 농도를 각각 최댓값·중앙값·최솟값으로 구분하고, 이를 나주 호 방류 조건과 교차 조합하여 총 108개의 방류–수질 시나리오를 설정하였다. 각 시나 리오는 QUAL-MEV 수질 모형에 입력되어 광주천의 BOD 농도 변화를 모의하였 다. 모의 결과, 두 방류 방식 모두 광주천의 BOD 농도를 저감하는 효과가 나타났 으며, 특히 6시간 방류는 상대적으로 더 큰 희석 효과를 보였다. 또한, 나주호 운영 실무자가 방류 의사결정을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 여유수량 산정 결과를 기반으로 한 Excel 기반 Tool-Kit을 개발하였다. 해당 Tool-Kit은 기준월, 공급 일 수, 방류량, 방류 시간, 현재 저수량을 입력하면 선택한 기준월로부터 농업수문연 도 종료 시점까지의 방류 가능 여부를 자동으로 판단할 수 있도록 구성되어, 실제 저수지 운영 과정에서의 활용성을 높였다. 본 연구는 농업수문연도를 고려하여 농업용 저수지 여유수량의 개념을 수문학적으로 정의하고, 이를 하류 하천 수질 개선 분석에 적용함과 동시에 실무적 의사결정을 지원하는 도구를 제시하였다는 점에서 의의가 있으며, 향후 농업용 저수지의 다목적 활용 및 유역 단위 물관리 전략 수립을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

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목차

표 목차 ⅲ
그림 목차ⅳ
초록 ⅴ
Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 및 목적 1
2. 연구 방법3
Ⅱ. 선행 연구 조사5
1. 농업용 저수지 다목적 활용 방안에 관한 연구5
2. 갈수기 유량 확보가 하천 수질 개선에 미치는 영향 관련 연구7
1) 유량-수질 관계 분석 관련 연구7
2) 하천 수질 모의 관련 연구 9
3) 시사점 18
Ⅲ. 여유수량 산정 방법 제시 및 적용19
1. 여유수량 기본 개념 19
1) 여유수량의 정의 19
2. 여유수량 산정 방법론22
3. 시기별 주요 수문요소 분석 24
1) 순별 강우량과 농업용수 공급량의 상관성 분석24
2) 순별 강우량과 유입량의 상관성 분석33
3) 순별 강우량과 저류량의 상관성 분석40
4) 시기별 수문 요소 상관성 분석 결과의 종합적 해석 49
4. 여유수량 산정 방법 제시 및 적용 50
1) 여유수량 산정 기준 및 단계 설정50
2) 유입량·공급량 조합별 여유수량 산정 방법52
3) 기준월별 여유수량 산정 결과 적용 54
Ⅳ. 방류 시나리오 구성 및 수질 개선 효과 분석 59
1. 광주천 방류 시나리오 조건 및 공급 규모 설정 59
2. 방류에 따른 광주천 수질 개선 효과 분석61
1) 방류량 변화에 따른 수질 개선 효과 분석 61
2) Tool Kit 개발71
Ⅴ. 결론73
참고문헌 75
ABSTRACT 78
감사의 글80

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