농업용 저수지 둑높이기에 따른 하류 홍수저감효과 분석

Abstract

현재 둑높이기에 따라 제체 증고 및 제체 덧쌓기 등을 통해 추가 저류공간 확보와 수문 등의 홍수조절기능을 갖는 시설을 설치함으로써 홍수기시 치수 역할을 수행할 것이라 기대한다. 따라서 농업용 저수지의 둑높이기를 통해 추가 확보되는 저류 공간을 활용하고, 저수지 운영에 따른 홍수기시 홍수저감효과 등에 대한 분석을 통해 농업용 저수지의 홍수 방어 대안으로서의 치수 역할에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 황룡강 유역 내 장성저수지, 수양저수지, 왕동저수지, 유탕저수지 등 둑높이기 저수지를 대상으로 상류 유역에 대한 홍수량을 산정하고 저수지 홍수추적을 통해 빈도별 방류량을 산정하였다. 이를 통해 둑높이기에 따른 홍수저감을 모의 및 평가하였고, 하류하천 설계 빈도인 100년 빈도 및 200년 빈도에 대한 홍수저감 모의 수행 결과 하도에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과 장성저수지와 수양서주지의 경우 50년 빈도, 100년 빈도, 200년 빈도 홍수 유입시 홍수조절률은 둑높이기 전에 비해 크게 나타났으나 500년 빈도 및 가능최대홍수량 (PMF) 유입시는 오히려 홍수조절률이 낮아진 것으로 나타났다. 장성저수지의 경우 홍수조절을 위한 수문이 설치되어 있고, 저수지 운영방식을 Auto ROM 방식과 더불어 Rigid ROM 방식을 검토한 결과 홍수조절률이 둑높이기 전에 비해 개선되는 것으로 나타났다. 따라서 장성저수지와 수양저수지의 경우 첨두홍수량 저감은 저빈도의 홍수 유입시 더 큰 역할을 할 것이라 기대되며, 고빈도 홍수 유입시는 첨두홍수량을 저감하기 위한 저수지 운영 (운영방식 검토 및 관리 수위 조정 등)이 필요하다. 왕동저수지와 유탕저수지의 경우는 연구를 수행했던 모든 빈도에 대해서 둑높이기 후 홍수조절률이 개선되는 것으로 나타났다. 농업용 저수지 둑높이기에 의한 홍수저감효과가 하류하천에 미치는 영향을 분석하였다. 둑높이기에 따라 기본홍수량에도 하천 제방을 월류하는 일부 구간에 대해 홍수 저감을 통해 제방보다 낮은 수위를 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 둑높이기를 통해 확보할 수 있는 추가 저류공간에 대해서 제한수위 관리 등의 홍수기시 운영을 통해 위험기준 상태를 변화시킬 수 있는 것으로 나타났다.

The objective of study was to analyze of the impacts of reservoir dam heightening on downstream flood alleviation. Total 113 reservoirs over the country have been dam-heightened. Dam heightened reservoir projects have dual purposes: flood risk reduction by securing additional storage volume and river ecosystem conservation by supplying stream maintenance flow. Using the additional storage volume and flood control facilities, dam heightened reservoirs were expected to play role in flood control during the flood periods. So, it is necessitated to analyze the impacts of flood control effects by dam heightened reservoirs. The Hwangryong river watershed was selected as the study watershed. Four reservoirs including Jangsung, Wangdong, Yutang, Suyang reservoirs, of which dams were dam heightened, were evaluated in terms of their impacts on downstream flows. The HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System) model was used for estimating flood discharge, while HEC-5 (Hydrologic Engineering Center-5) was used for reservoir routing. The HEC-RAS model was used for river routing. A flood control ratio was used to evaluated the effects of peak flood reduction, while risk state classification criteria was used to evaluate the impacts of dam heightened reservoir on downstream flows. Based on this study, the flood control ratios of the Jangsung and the Suyang reservoirs after dam heightening were greater than before dam heightening for 50yr, 100yr and 200yr frequencies flood. However, the flood control ratios of the Jangsung and the Suyang reservoirs after dam heightening were smaller than before dam heightening for 500yr frequency and probable maximum flood. So, the Jangsung and the Suyang reservoirs would be good role to flood control for relatively low frequencies floods, however require appropriate reservoir operation methods for reduction peak flood of the greater flood events. Flood control ratios of the Yutang and the Wangdong reservoirs after dam heightening were greater than before dam heightening for all frequencies flood. As a results of river routing simulations, it is possible to alleviate risk state by dam heightening. Through effective reservoir management and operations during the flood periods, the flood alleviation effects seemed to be even greater on downstream of dam heightened reservoirs.