농업용 저수지의 하한 관리 저수율 설정에 따른 농업용수 및 환경용수 공급 가능성 고찰 :A Study on the Potential of Agricultural Water and Environmental Flow Supply according to regulating lower control storage rate for the Irrigation reservoir

정지연

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정지연 (전남대학교 )

지도교수: 윤광식

발행연도: 2023

저작권: 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

농업용 저수지의 하한 관리 저수율 설정에 따른농업용수 및 환경용수 공급 가능성 고찰

정지연 , 윤광식 한국농공학회논문집 2023.03 학술저널

농업용 저수지의 하한 관리 저수율 설정에 따른 농업용수 및 환경용수 공급 가능성 고찰

정지연 지역·바이오시스템공학과 2023.01 학위논문

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농업용 저수지는 농업용수 공급이 주된 목적이지만, 둑 높이기 사업으로 인한 환경용수 공급을 통해 하천유지용수, 홍수조절 등 저수지의 활용 목적이 확장되고 있다. 용수공급을 위해 풍수기의 유량을 갈수기로 이월(Carry over)하는 기능 수행을 목적으로 준공된 농업용 저수지는 현재까지 Carry over 형식으로 운영되고 있어 영농기 이후 용수 보충이 충분히 이루어지면 그해 농업용수를 충분하게 공급할 수 있지만, 필요시기에 저수율이 충분히 확보되지 못한 경우 농업용수 공급에 어려움이 발생한다. 최근 들어 기후변화로 인한 가뭄빈도가 증가하고 있으며 가뭄은 환경･사회･경제적인 측면에 영향을 미치는 심각한 재해로 인식되고 있다. 기후 의존성이 높은 농업 분야는 농업 수자원 확보와 이용에 큰 영향을 받고 있기에 가뭄을 대비하기 위한 노력이 필요하다. 가뭄의 빈도와 강도가 증가하는 것에 반해 농업용수 사용량은 지속적으로 증가하고 있음에 따라 가뭄에 대비하고 저갈수기 용수 활용을 위한 저수율 관리는 중요하다. 또한, 현재까지 대규모 농업용 저수지는 하한 저수율 규정은 없는 상태로 운영되고 있으므로 효율적인 용수공급을 위한 저수지 운영관리를 모색하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 하한 저수율 설정에 따른 농업용수와 환경용수의 공급능력을 평가하고자 실제 2017년 발생한 가뭄에 의해 저수율이 20%까지 떨어졌던 나주호를 대상으로 물수지 분석을 수행하고, 3가지의 하한 저수율 시나리오에 따른 농업용수와 환경용수 공급량을 모의하였다. 또한, 기후변화 시나리오 적용 통해 하한 저수율의 설정이 미래 1년 및 연속 2년 가뭄에 대응하여 안정적인 용수공급이 가능한지 평가하였다. 과거 자료를 기반으로 3가지 시나리오에 따른 농업용수와 환경용수 공급 가능성을 검토한 결과, 2008년부터 2020년 동안 영농기 초기의 저수율이 예년 평균 저수율 이상일 때 하한 저수율을 30%로 관리하는 것이 용수를 가장 효율적으로 공급할 수 있는 운영기준으로 판단되었다. 하한 저수율을 30%로 관리할 경우, 실제 필요수량보다 부족하게 공급되었던 2016년부터 2018년까지의 필요수량 충족과 환경용수 공급 계획량 충족이 가능하였다. 또한, 하한 저수율 35%, 40%와 비교했을 때 연구기간 동안 농업용수 공급량은 증가하고 무효방류량은 감소하는 결과를 보였다. 기후변화 RCP4.5와 8.5 시나리오를 활용하여 미래 가뭄년도를 구분한 후 하한 저수율을 적용한 결과, 공통적으로 2년 연속 가뭄에 대응하여 농업용수 공급이 가능하였고, 2년 연속 가뭄의 첫 번째 연도에 환경용수 공급이 안정적으로 이루어졌다. 이에 본 연구결과는 효율적인 용수 공급관리 및 가뭄에 대비한 농업용 저수지 운영 연구 등의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

While the main function of irrigation reservoirs is to supply agricultural water in South Korea, the function of environmental flow and flood control has been expected after heightening of agricultural reservoirs. The agricultural reservoirs have been operated in the form of carry-over system storing the discharge of rainy season until the dry season for water supply. Therefore, the supply of agricultural water is difficult when the storage rate is not sufficiently secured. In recent years, the frequency of droughts has increased due to climate change. Since highly climate-dependent agricultural sector is greatly affected by the availability of agricultural water resources, efforts to prepare for drought are necessary. Irrigation requirement is constantly increasing as drought frequency and intensity increase, so management of storage rate for low dry season is important in preparation for drought. However, large-scale agricultural reservoirs have been operated without a lower storage rate regulation so far, research is needed for efficient water supply. This study aims to evaluate the supply capacity of agricultural water and environmental flow by setting the lower storage rate limit of reservoirs. For this study, the water balance analysis was conducted on Naju reservoir, where the water storage rate dropped to 20% due to drought in 2017, and the changes in the supply of agricultural water and environmental flow were simulated according to the three different lower storage rate limit scenarios. In addition, this study conducted to evaluated whether the application of the lower storage rate is feasible for stable water supply in the future under climate change scenarios. As a result, it was found that managing the lower storage rate of 30% is efficient when the initial storage rate is higher than annual average storage rate of the period. If the lower storage rate is controlled to 30%, the supply of agricultural water increased and non-effective discharge amount decreased compared to other scenarios(35% and 40%). The lower storage rate limit option was applied for the future drought years under the climate change scenarios RCP4.5 and 8.5. The results showed that it is possible to supply agricultural water for most cases due to decreased irrigation requirement by increased effective rainfall. However, environmental flow could not be fully supplied for the second year during two consecutive years of drought. Accordingly, the results of this study would be used as basis of management of agricultural reservoir aiming sufficient water supply and preparation for drought.

#Reservoir Operation #Agricultural Water #Environmental Flow #CAT Model

Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 연 구 사 3
1. 농업용수 공급관리 3
2. 환경용수 공급관리 4
Ⅲ. 연 구 방 법 5
1. 연구의 흐름 5
2. 나주호 현황 8
3. 물수지 분석 11
가. 유입량 12
나. 필요수량 14
4. 농업용수 및 환경용수 공급 기준 설정 18
가. 농업용수 18
나. 환경용수 18
5. 하한 저수율 설정을 위한 시나리오 작성 21
6. 기후변화 시나리오를 통한 자료 구축 22
Ⅳ. 결과 및 고찰 23
1. 나주호 기상 및 저수율 현황 23
가. 기상현황 23
나. 나주호 저수율 현황 25
2. 나주호 용수 공급 현황 27
가. 농업용수 공급량 및 필요수량 27
나. 환경용수 공급량 및 환경용수 공급 계획량 28
3. TANK 모형을 이용한 나주호 유입량 산정 30
4. 관측자료를 이용한 운영 시나리오 적용 결과 35
가. 농업용수 공급 모의 결과 35
나. 환경용수 공급 모의 결과 36
다. 무효방류량 모의 결과 37
라. 시나리오에 따른 저수율 변화 39
5. 기후변화 시나리오에 따른 필요수량 및 유입량 산정 45
가. RCP 시나리오를 활용한 기상자료 구축 45
나. RCP 시나리오를 활용한 미래 가뭄년도 분석 52
다. RCP 시나리오를 활용한 유입량 산정 결과 53
라. 미래 가뭄년도 필요수량 평가 57
6. 미래가뭄에 따른 시나리오별 저수지 모의 운영 결과 61
가. RCP4.5 시나리오 61
나. RCP8.5 시나리오 65
Ⅴ. 요약 및 결론 69
참 고 문 헌 72
Abstract 75

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