[표지]
기후변화 대비 수자원 적응 기술 보고서
발간사 / 배덕효
기후변화 대비 하천환경 및 이수안전도 분석을 위한 미래 갈수량 전망
Low flow projection for analysis of river environment and water supply reliability by climate change
목차
제1장 서론 16
1.1. 배경 및 필요성 17
1.2. 국내외 갈수전망 사례 17
1.2.1. 즉각 대응을 위한 단기 갈수전망 17
1.2.2. 수자원계획을 위한 장기 갈수전망 19
1.3. 주요 다목적 댐 유입량의 유황 분석 19
1.3.1. 확률분포를 통한 Percentile별 유황산정방법 19
1.3.2. 최근(2017년)까지의 주요 다목적 댐 유입량의 유황변화 21
제2장 전지구 순환모형(GCM) 수문전망 및 상세화 24
2.1. GCM 전망자료 수집 26
2.1.1. 기후변화 시나리오 및 모델 26
2.1.2. 대상유역 29
2.2. 기준기간의 GCM 수문자료 지역오차보정 31
2.2.1. 강우 31
2.2.2. 증발산 33
2.3. GCM모델 앙상블의 베이지안 가중치 산정 40
2.3.1. 베이지안 모델 평균(Bayesian Model Averaging ; BMA) 40
2.3.2. BMA를 통한 새로운 시계열 생성 41
2.4. GCM 수문 전망 시나리오 44
2.4.1. 강우 44
2.4.2. 실제증발산 47
제3장 장기유출 전망 50
3.1. 장기유출모형의 선정 51
3.2. IHACRES모형 소개 52
3.2.1. 비선형모듈 52
3.2.2. 선형모듈 53
3.3. 장기유출 검증 및 미래시나리오 전망 54
3.3.1. IHACRES모형의 개선 54
3.3.2. 기준기간에서의 IHACRES모형 구축 55
3.3.3. 미래시나리오의 유입량 전망 57
제4장 유황전망(평수량/저수량/갈수량) 60
4.1. 한강유역(소양강댐/충주댐) 61
4.1.1. 기후변화에 따른 미래 갈수량 전망 61
4.1.2. 미래 평수량, 저수량 전망 62
4.2. 낙동강유역(안동댐/임하댐) 64
4.2.1. 기후변화에 따른 미래 갈수량 전망 64
4.2.2. 미래 평수량, 저수량 전망 65
제5장 이수안전도 전망 68
5.1. 이수안전도의 정의 69
5.1.1. 이수안전도의 평가지표 69
5.1.2. 국내 다목적댐 이수안전도 기준 73
5.2. HEC-ResSIM모형 74
5.2.1. HEC-ResSIM 모형 개요 74
5.2.2. HEC-ResSIM 구축 75
5.3. 이수안전도 전망 93
제6장 결론 및 활용방안 98
6.1. 유황 및 이수안전도 전망 결과 요약 99
6.2. 활용방안 99
참고문헌 101
판권기 106
[뒷표지] 107
표 1.1. 우리나라의 단기 갈수전망 평가 단계 18
표 1.2. 소양강댐 및 충주댐 유입량 K-S검정 결과(Statistics) 21
표 2.1. 본 연구에서 활용된 7 GCMs 26
표 2.2. RCP 시나리오 종류 및 특성 28
표 2.3. 기후변화자료 목록 29
표 2.4. 기상관측소 목록 30
표 2.5. 대상유역의 연자료 기본통계 30
표 2.6. 지역오차보정 후 GCM(SMA) 강우 비교 32
표 2.7. 증발산의 정의 33
표 2.8. 지역오차보정 후 GCM(SMA) 실제증발산 비교 39
표 2.9. BMA적용 후 GCM 강우의 평가지수 42
표 2.10. BMA적용 후 GCM 실제증발산의 평가지수 43
표 2.11. RCP 4.5 시나리오의 강우 전망 결과 46
표 2.12. RCP 8.5 시나리오의 강우 전망 결과 46
표 2.13. RCP 4.5 시나리오의 실제증발산 전망 결과 49
표 2.14. RCP 8.5 시나리오의 실제증발산 전망 결과 49
표 3.1. 장기유출모형의 종류 및 특성 51
표 3.2. IHACRES의 매개변수 추정 결과 55
표 4.1. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 갈수량(Q Low 3%) 선형추세(소양강댐, 충주댐)[이미지참조] 61
표 4.2. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 갈수량(Q Low 25%) 선형추세(소양강댐, 충주댐)[이미지참조] 63
표 4.3. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 평수량(Q 50%) 선형추세(소양강댐, 충주댐) 63
표 4.4. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 갈수량(Q Low 3%) 선형추세(안동댐, 임하댐)[이미지참조] 64
표 4.5. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 저수량(Q Low 25%) 선형추세(안동댐, 임하댐)[이미지참조] 65
표 4.6. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 평수량(Q 50%) 선형추세(안동댐, 임하댐) 66
표 5.1. 국내 다목적댐의 이수안전도 기준 비교 73
표 5.2. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 용수공급능력 전망(소양강댐, 충주댐) 96
그림 1.1. 국외 단기 갈수전망 사례 18
그림 1.2. 기존 유황산정방법에서 갈수량의 오류(소양강댐, 2002) 20
그림 1.3. 소양강댐 및 충주댐 유입량의 풍·평·갈수기 20
그림 1.4. 주요 다목적 댐 유입량 유황분석(2017년까지) 22
그림 2.1. 갈수전망 흐름도 25
그림 2.2. 한반도 내 7 GCMs의 격자분포 27
그림 2.3. 대상유역 29
그림 2.4. 정상성 분위사상법 모식도(문수진, 2013) 31
그림 2.5. 지역오차보정 후 GCM(SMA) 강우 비교 32
그림 2.6. 증발산 보완관계 모식도(Ning Ma et al., 2015) 33
그림 2.7. 기존 및 재산정된 계수를 적용한 용담댐 유역에서의 증발산 보완관계 비교(2012~2015) 35
그림 2.8. 관측 증발산을 통한 용담댐 유역에서의 증발산 보완관계 검증 36
그림 2.9. 대상유역의 일단위 증발산 보완관계 그래프 37
그림 2.10. 기준기간에서 GCM의 월단위 증발산 보완관계 재현성 평가 38
그림 2.11. 지역오차보정 후 GCM(SMA) 실제증발산 비교 38
그림 2.12. 지역오차보정 후 GCM의 증발산 보완관계 39
그림 2.13. BMA 모식도(문수진, 2014) 41
그림 2.14. 지역오차보정 후 MPI-ESM-MR의 증발산 보완관계 42
그림 2.15. BMA의 증발산 보완관계 44
그림 2.16. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 대상유역의 강우 전망 결과 45
그림 2.17. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 대상유역의 실제증발산 전망 결과 48
그림 3.1. 관측값과 IHACRES모형 결과의 scatter plot(Daily) 56
그림 3.2. 관측값과 IHACRES모형의 연간 댐 유입량 시계열 비교 56
그림 3.3. RCP 4.5 시나리오에 따른 BMA 댐 유입량 전망 결과 57
그림 3.4. RCP 8.5 시나리오에 따른 BMA 댐 유입량 전망 결과 57
그림 4.1. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 갈수량(Q Low 3%) 전망 결과 (소양강댐, 충주댐)[이미지참조] 61
그림 4.2. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 저수량(Q Low 25%) 전망 결과(소양강댐, 충주댐)[이미지참조] 62
그림 4.3. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 평수량(Q 50%) 전망 결과(소양강댐, 충주댐) 63
그림 4.4. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 갈수량(Q Low 3%) 전망 결과(안동댐, 임하댐)[이미지참조] 64
그림 4.5. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 저수량(Q Low 25%) 전망 결과(안동댐, 임하댐) 65
그림 4.6. RCP 4.5, 8.5 시나리오에 따른 평수량(Q 50 전망 결과(안동댐, 임하댐) 66
그림 5.1. HEC-ResSIM 모델 개념도 74
그림 5.2. 미육군공병단 수자원엔지니어링센터 홈페이지 내 HEC-ResSim 메뉴 75
그림 5.3. HEC-ResSim 다운로드 페이지 76
그림 5.4. 시스템 언어 변경(한국어→영어(미국)) 76
그림 5.5. HEC-ResSim 화면 및 HEC-DSSVue 실행[이미지참조] 77
그림 5.6. DSS 파일 생성 77
그림 5.7. 시계열 자료 입력 78
그림 5.8. HEC-DSSVue 내 Plot 및 Tabulate 기능 78
그림 5.9. HEC-ResSIM 모델의 경로 지정 79
그림 5.10. 새 유역(분석대상유역) 생성 80
그림 5.11. 유역도 및 하천도를 추가하기 위한 사전작업 80
그림 5.12. 유역도 및 하천 추가 80
그림 5.13. 하천 그리기 81
그림 5.14. 댐 그리기 81
그림 5.15. Configuration 생성하기 82
그림 5.16. Network 생성 83
그림 5.17. Reservoir Editor 83
그림 5.18. 댐의 물리적 제원 입력(수위-저수용량 관계, 댐 표고 및 길이) 84
그림 5.19. 댐의 시설물 추가(여수로 및 발전기) 84
그림 5.20. 여수로 방류정보 입력 85
그림 5.21. 발전정보 입력 86
그림 5.22. Operation Rule 생성 및 운영수위 입력 87
그림 5.23. 운영방식(Rule) 추가 87
그림 5.24. 계획홍수위 및 상시만수위에 대한 운영방식 추가 88
그림 5.25. 댐 방류 할당방식 설정 88
그림 5.26. 유입량 적용 정보 입력 89
그림 5.27. 댐 모의운영 세부옵션을 위한 Alternative 생성 및 설정 89
그림 5.28. Alternative 내 Time-Series 탭에 DSS 파일 불러오기 90
그림 5.29. Simulation 생성 91
그림 5.30. Simulation 실행 91
그림 5.31. 모의기간에 대한 수위, 유입량, 방류량 변화 그래프 92
그림 5.32. 초기조건에 대한 모의결과 및 이수안전도 95%를 만족하는 모의결과의 비교 92
그림 5.33. RCP4.5, 8.5 시나리오에 따른 용수공급능력 전망 결과(소양강댐) 93
그림 5.34. RCP4.5, 8.5 시나리오에 따른 용수공급능력 전망 결과(충주댐) 95