다중목적 최적화 기법을 연계한 농업유역 수문 해석 시스템의 개발

Abstract

본 연구에서는 농업유역의 효율적인 물관리와 용수관리 의사결정에 활용할 수 있도록 다중목적 최적화 기법을 연계하여 농업유역의 수문 현상과 물수지를 해석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 모듈 기반의 농업유역 수문해석 시스템 MASA (Module-based hydrologic Analysis System for Agricultural watersheds)는 Simulink 기반으로 개발되었으며 농업유역을 상류유역과 하류유역으로 구분하여 수문 요소를 해석할 수 있다. MASA는 TPHM, DAWAST, I-3-Tank, 3-Tank 등 4개의 집중형 수문모형과 관개지구 해석 모듈, 저수지 물수지 해석 모듈, 그리고 다중목적 최적화 모듈이 연계되도록 구성하였다. 저수지 상류의 유입량은 저수위 실측 자료의 상승 구간에서 확보한 불연속 유입량 자료를 이용하여 다중목적 최적화 기법 기반으로 수문모형의 매개변수를 추정하여 장기 연속 자료로 변환하였다. 저수지 하류의 하천유량은 저수지 방류량을 물수지식을 이용하여 추정하고, 여기에 관개지구 배수량과 관개지구를 제외한 배후유역으로부터 유출량을 모의하여 합산하였다. 여기서, 관개지구의 침투량은 수문모형의 최하단으로 입력되어 지연회귀수량이 모의되도록 구성하였다. 하천유량의 보정 및 검정은 다중목적 최적화 모듈을 이용하여 고유량·저유량·총량·분산 관련 지표에 가중치를 부여하여 다양한 매개변수 후보군들을 도출하고, 여기에 사용자가 설정한 기준을 적용하여 최적의 매개변수 군이 선택되도록 구성하였다. 다중목적 최적화 모듈은 38개 유역을 대상으로 4개 수문 모형을 적용하였는데, 고유량·저유량·총량·유황곡선의 유사정도가 실측치와 잘 일치하도록 보정 및 검정하였고, 모형의 구조에 따른 비교를 수행하여 수문 해석에 활용할 수 있도록 하였다. MASA를 이동저수지 유역에 적용한 결과, 제한된 실측 자료로부터 상류의 유입량 장기간 자료를 생성할 수 있었고, 하류의 하천유량도 저수지 상·하류의 수문 성분이 복합적으로 연계되어 잘 모의되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 시스템은 저수지 상·하류를 연계하여 복합적으로 수문해석을 가능하게 함으로써 농업유역의 효율적인 물관리와 의사결정에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.