[표지]
기후변화 대비 수자원 적응 기술 보고서
발간사 / 배덕효
기후변화에 따른 유역건전성 및 수자원취약성 평가를 위한 가이드라인(Guideline for the assessment of watershed health and vulnerability of water resources by climate change)
목차
제1장 유역건전성 및 수자원취약성 평가기술의 정의 17
1.1. 기술의 필요성 18
1.2. 기술의 정의 19
1.2.1. 유역건전성 평가기술 19
1.2.2. 수자원취약성 평가기술 25
1.3. 평가 절차 31
제2장 유역건전성 및 수자원취약성 평가기술 개발동향 33
2.1. 국내외 정책동향 34
2.1.1. 유역건전성 관련 국내 정책동향 34
2.1.2. 유역건전성 관련 국외 정책동향 36
2.1.3. 수자원취약성 관련 국내 정책동향 38
2.2. 국내외 시장현황 40
2.2.1. 국내 시장현황 40
2.2.2. 국외 시장현황 45
2.3. 평가기술 관련 연구동향 분석 46
2.3.1. 유역건전성 관련 국내외 연구동향 분석 46
2.3.2. 수자원취약성 관련 국내외 연구동향 분석 55
2.4. 평가모델 관련 연구동향 분석 60
2.4.1. 국내외 연구동향 분석 60
2.4.2. 국내 논문발표 현황 분석 63
2.4.3. 국외 논문발표 현황 분석 64
2.4.4. 평가모델 관련 연구동향 분석 66
제3장 유역건전성 평가 방법 71
3.1. 유역 수문·수질 모형의 개념적 접근 72
3.2. 유역 수문·수질 모형 적용방법 74
3.2.1. SWAT 모형 구동을 위한 입력자료 구축 74
3.2.2. SWAT 모형의 적용성 평가를 통한 유역 물순환 해석 77
3.3. 유역건전성 통계자료 구축과정 83
3.3.1. 유역건전성 평가기술의 개요 83
3.3.2. 유역환경 측면의 유역건전성 평가 자료 구축 85
3.3.3. 수문/수질 측면의 유역건전성 평가 자료 구축 87
3.3.4. 서식지/수생태 측면의 유역건전성 평가 89
제4장 수자원취약성 평가 방법 93
4.1. 미래 기후 및 토지이용자료 구축방법 94
4.1.1. 미래 기후자료 구축 94
4.1.2. 미래 토지이용자료 구축 97
4.2. 수자원취약성 통계자료 구축방법 99
4.3. 유역의 사회적요인 통계자료 구축방법 102
제5장 유역관리 및 수자원대응 전략 수립 과정 107
5.1. 유역의 회복력 평가방법 108
5.2. 유역의 보호·복구 우선순위 평가방법 110
5.3. 유역단위 대응전략 수립 가이드라인 111
5.3.1. 보호(Protection) 전략 111
5.3.2. 복구(Restoration) 전략 115
제6장 평가기술의 적용사례 – 한강유역 - 121
6.1. SWAT 모형을 이용한 한강유역 물순환 해석 122
6.1.1. SWAT 모형 구동을 위한 입력자료 구축 122
6.1.2. SWAT 모형의 적용성 평가를 통한 유역 물순환 해석 126
6.1.3. 한강유역의 유역건전성 평가 142
6.1.4. 한강유역의 수자원취약성 평가 155
6.1.5. 기후변화에 따른 한강유역의 유역건전성, 수자원취약성, 보호・복구 우선순위 분석 164
제7장 결론 173
참고문헌 176
판권기 185
[뒷표지] 186
표 1.1. 국제 기관별 취약성의 정의 26
표 1.2. 기후변화 취약성 대용변수 정의 30
표 2.1. 대용변수 선정배경 40
표 2.2. 수자원의 지속적 확보기술 개발사업의 추진 현황 47
표 2.3. 물순환 지수의 건전성 등급 48
표 2.4. 수량 및 수질 측면의 유역건전성 관련 연구동향 분석 61
표 2.5. 유역환경 측면의 유역건전성 관련 연구동향 분석 62
표 2.6. 국내 유역건전성 관련 논문발표 현황 63
표 2.7. 국외 유역건전성 관련 논문발표 현황 65
표 2.8. 장기 강우-유출 모형의 비교 67
표 2.9. MODSIM과 WEAP 모형 68
표 3.1. SWAT Output 파일의 종류 78
표 3.2. SWAT의 수문관련 주요 매개변수 81
표 3.3. SWAT의 수질관련 주요 매개변수 82
표 3.4. 유역건전성 평가를 위한 평가요소 84
표 3.5. 하천 유역건전성 평가를 위한 하천 기준조건 87
표 3.6. 수질 유역건전성 평가를 위한 하천수 및 호소수 기준조건 88
표 3.7. 수생태 유역건전성 평가를 위한 생물지수 기준조건 91
표 4.1. 유역취약성 평가를 위한 평가요소 99
표 4.2. 유역 사회경제적 평가를 위한 평가요소 102
표 5.1. 수질개선사업계획 작성편제 117
표 6.1. SWAT 검보정 수문 매개변수 127
표 6.2. 댐유입량 및 저수량 검보정 결과 128
표 6.3. 증발산량, 토양수분 및 지하수위 검보정 결과 128
표 6.4. SWAT 검보정 수질 매개변수 133
표 6.5. Sediment, T-N, T-P 검보정 결과 135
표 6.6. 한강유역의 과거 30년(1985-2014) 동안의 연평균 및 계절별 물수지 특성 140
그림 1.1. 건강한 유역 관리의 개념적 체계 20
그림 1.2. 물순환(hydrologic cycle) 22
그림 1.3. 물수지 23
그림 1.4. 지표수-지하수 연결 영역 24
그림 1.5. 기후변화 영향, 취약성 및 적응간의 관계 26
그림 1.6. 취약성, 위험요소 및 노출과의 관계도 27
그림 1.7. 취약성의 정의 28
그림 1.8. 기후변화 취약성 산정 방법 29
그림 1.9. 유역건전성, 수자원취약성 평가 절차 31
그림 2.1. 국외 물관리의 변천사 37
그림 2.2. 기후변화 취약성 평가 흐름도 39
그림 2.3. 치수에 대한 취약성 결과 39
그림 2.4. 지하수관리 기본계획과 다른 계획과의 관계 43
그림 2.5. 환경기초조사사업의 추진체계 44
그림 2.6. 수자원 에너지 기반 물순환 기술 연구체계 49
그림 2.7. 유역관리 지표적용을 위한 기초조사 연구 흐름도 50
그림 2.8. 유역의 건전성 평가를 위한 구성 요소 51
그림 2.9. 버지니아 유역의 건전성 평가 결과 52
그림 2.10. 미네소타의 유역 평가 툴에 사용된 유역 건전성 지표 52
그림 2.11. 오리곤 유역평가 방법의 프레임워크 53
그림 2.12. 유역건전성 평가지표를 위한 개념도 53
그림 2.13. 펜실베니아의 유역 보전을 위한 우선순위 선정 결과 54
그림 2.14. VRI와 자연재해에 따른 초과 사망자수 간의 상관분석 결과 55
그림 2.15. 이수에 대한 취약성 결과 56
그림 2.16. 용인시 처인구 수질 및 수생태 취약성 57
그림 2.17. 서울시 양천구의 치수의 취약성(RCP 8.5) 58
그림 2.18. 세계은행의 기후변화 지식포털(CCKP) 화면 59
그림 2.19. 웹기반의 RVAT 분석 화면 59
그림 2.20. EEA의 2050년대 경제성장 우선 시나리오에 따른 100년 단위의 홍수에 의해 영향을... 60
그림 3.1. GIS 자료 74
그림 3.2. 티센망을 활용한 기상관측소 선택 75
그림 3.3. 기상입력자료 예제 75
그림 3.4. 댐 자료 구축 방법 76
그림 3.5. 생성된 Output file 78
그림 3.6. Output File의 정리 79
그림 3.7. Manual Calibration의 실행 79
그림 3.8. Manual Calibration을 이용한 매개변수 보정 80
그림 3.9. 토지피복지도 추출 절차 86
그림 3.10. 유역별 토지이용 면적 산정 절차 86
그림 3.11. 서식지 지수 산정 과정 90
그림 3.12. 통합 유역건전성지수 산정 결과 91
그림 4.1. 기상청 국가기후정보포털 94
그림 4.2. 국가수자원종합정보시스템(WAMIS) 95
그림 4.3. 전국 티센망도 95
그림 4.4. ArcGIS intersect를 이용한 편입비 산정 과정 96
그림 4.5. 표준유역에 대한 기상관측소 티센망의 편입비 산정 결과 96
그림 4.6. 표준유역별 미래기후자료 산정 결과 예 96
그림 4.7. CLUE-s를 이용한 미래 토지이용 자료 구축 과정 97
그림 4.8. CLUE-s를 이용한 미래 토지이용 산출 결과 98
그림 4.9. 미래 토지이용면적 산정결과 98
그림 4.10. 물이용 변화 평가 결과 100
그림 4.11. 최근 토지피복변화 평가결과 101
그림 4.12. 통합 수자원취약성 평가결과 101
그림 4.13. 재정자립도 통계자료 103
그림 4.14. GRDP 통계자료 103
그림 4.15. 환경부 상수도 통계자료-수도운영 관리 현황 항목- 104
그림 4.16. 편입비 산정과정 104
그림 4.17. 편입비 산정 결과 105
그림 4.18. 사회적요인 평가결과 105
그림 5.1. 버블플로팅을 활용한 유역 회복력 평가방법 109
그림 5.2. 회복력 평가를 위한 군집분석 과정 109
그림 5.3. 보호 복구 우선순위 검토 110
그림 5.4. 보호 복구 우선순위 평가 결과 111
그림 5.5. 수도권정비계획법에 의한 권역별 행위제한 113
그림 5.6. 기후변화 적응 대책 개요 114
그림 5.7. 생태하천복원 가이드북 118
그림 5.8. 내륙습지 생태복원 안내서 119
그림 6.1. Study area 122
그림 6.2. GIS 자료 123
그림 6.3. 다목적댐 및 다기능보의 실측 일별 방유량 및 저수량 124
그림 6.4. 다목적댐 및 다기능보의 내용적 곡선 125
그림 6.5. 실측 및 모의 댐유입량 비교(2005-2014) 129
그림 6.6. 실측 및 모의 댐저수량 비교(2005-2014) 130
그림 6.7. 실측 및 모의 증발산량 비교(2005-2014) 131
그림 6.8. 실측 및 모의 토양수분 비교(2005-2014) 131
그림 6.9. 실측 및 모의 지하수위 변동량 비교(2009-2013) 132
그림 6.10. 실측 및 모의 sediment 비교(2005-2014) 136
그림 6.11. 실측 및 모의 T-N 비교(2005-2014) 137
그림 6.12. 실측 및 모의 T-P 비교(2005-2014) 138
그림 6.13. 한강유역 30년(1985-2014) 유역평균 물수지 139
그림 6.14. 한강유역 홍수년/가뭄년 유역평균 일별 물수지 140
그림 6.15. 한강유역 30년(1985-2014) 월평균 총 유출 패턴 141
그림 6.16. 한강유역 월평균 지표수-지하수 상포작용 및 지하수 충진량 142
그림 6.17. 유역건전성 평가를 위한 토지피복/식생(landscape) 관련 평가요소 143
그림 6.18. 토지피복/식생(landscape) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 143
그림 6.19. 유역건전성평가를 위한 하천(geomorphology) 평가요소 144
그림 6.20. 하천(geomorphology) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 145
그림 6.21. 유역건전성 평가를 위한 수문(hydrology) 관련 평가요소 146
그림 6.22. 수문(hydrology) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 146
그림 6.23. 과거 30년간 수문(hydrology) 유역건전성의 변화분석 147
그림 6.24. 과거 수문(hydrology) 건전성의 변화정도 148
그림 6.25. 수질(water quality) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 149
그림 6.26. 과거 30년간 수질(water quality) 유역건전성의 변화분석 150
그림 6.27. 과거 수질(water quality) 유역건전성의 변화정도 150
그림 6.28. 과거 수문 및 수질 유역건전성의 변화 분석 151
그림 6.29. 유역건전성 평가를 위한 서식지(aquatic habitat condition) 관련 평가요소 152
그림 6.30. 서식지(aquatic habitat condition) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 152
그림 6.31. 유역건전성 평가를 위한 수생태(biological condition) 관련 평가요소 153
그림 6.32. 수생태(biological condition) 평가요소에 대한 유역건전성 평가 154
그림 6.33. 통합유역건전성 평가 지수 155
그림 6.34. 불투수 면적 평가요소에 대한 유역취약성 평가 156
그림 6.35. 기후변화 평가요소에 대한 유역취약성 평가 157
그림 6.36. 물 이용변화 평가요소에 대한 유역취약성 평가 158
그림 6.37. 최근 토지피복변화 평가요소에 대한 유역취약성 평가 158
그림 6.38. 통합 유역취약성 평가 159
그림 6.39. 사회적요인 평가 160
그림 6.40. 회복력 평가 결과 161
그림 6.41. 복구 우선순위 평가 결과 162
그림 6.42. 회복력 복구 우선순위 검토 163
그림 6.43. 기후변화에 따른 수문 변화 분석(Bad Case) 164
그림 6.44. 기후변화에 따른 수질 변화 분석(Bad Case) 165
그림 6.45. 기후변화에 따른 회복력 변화분석(HadGEM3-RA) 166
그림 6.46. 기후변화에 따른 회복력 변화분석(HadGEM2-ES) 167
그림 6.47. 기후변화에 따른 회복력 변화분석(INM-CM4) 168
그림 6.48. 기후변화에 따른 회복력 변화분석(FGOALS-s2) 168
그림 6.49. 기후변화에 따른 회복력 변화분석(전체) 169
그림 6.50. 기후변화에 따른 복구우선순위 변화분석(HadGEM3-RA) 170
그림 6.51. 기후변화에 따른 복구우선순위 변화분석(HadGEM2-ES) 170
그림 6.52. 기후변화에 따른 복구우선순위 변화분석(INM-CM4) 171
그림 6.53. 기후변화에 따른 복구우선순위 변화분석(FGOALS-s2) 171
그림 6.54. 기후변화에 따른 복구우선순위 변화분석(전체) 172