An Analysis of Environmental Water Release Patterns Considering Operation Rules in Enlarged Agricultural Reservoirs

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둑높이기 농업용저수지의 운영기준에 따른 환경용수 방류패턴 분석

An Analysis of Environmental Water Release Patterns Considering

Operation Rules in Enlarged Agricultural Reservoirs

이상현

^*

․유승환

^**

․박나영

^*

․최진용

^***,†

Lee, Sang-Hyun․Yoo, Seung-Hwan․Park, Na-Young․Choi, Jin-Yong

ABSTRACT

The importance of environmental water has been risen in terms of river ecosystem soundness with preventing stream flow depletion in rural area, while enlarging agricultural reservoir project is conducted under the 4 main river restoration project for supplying more water to 4 main rivers. The aim of this study was to estimate the amount of environmental water release and analyze the release pattern during non-irrigation season in enlarged agricultural reservoirs. The 4 reservoirs (Dansan, Samga, Geumbong, Changpyeong) located on the upper region of Nakdong river were simulated applying the operation rule which was determined by release criteria curves. The simulated results indicated that the more environmental water could be released than the spillway release and continuous release was achieved with smaller range of fluctuation. In case of Changpyeong reservoir, average 506.0 thousand m³ environmental water could be released on Feb., and it was about twice as much as the spillway release before the enlargement, and also, the 18 thousand m³/day environmental water could be supplied to a stream consistently after enlargement. From the results, it was expected that the additional environmental water release will improve stream water flow during dry season in terms of quantity and quality of water.

Keywords: Enlarged agricultural reservoirs; environmental water; operational rules; Streamflow depletion

I. 서 론^*

최근 농촌지역의 하천생태계 보전을 위한 최소한의 하천유지 기능을 포함하는 환경용수 (또는 하천유지용수)의 중요성이 거론 되고 있다 (Kim et al., 2011). 특히 농촌지역의 소규모 지류하 천은 농촌마을 주변으로 흐르기 때문에 일정한 유량이 공급될 경우 갈수기 건천화 방지뿐 아니라 농촌어메니티 측면의 친수공 간 확보가 가능해진다 (Ko et al., 2008). 특히 하천으로부터 필 요수량을 지속적으로 제공할 수 없는 건천화가 진행될 경우 하천 수질오염원이 증가하고 하천생태계에 심각한 악영향을 미칠 수 있으며 하천의 정상적인 기능을 저해하는 문제를 초래한다 (Jung et al., 2003; Lee et al., 2006). 이에 따라 농촌 소하천에 공급

* 서울대학교 생태조경 ․ 지역시스템공학부 대학원

** Agricultural and Biological Engineering Purdue University Visiting Scholar

*** 서울대학교 조경 ․ 지역시스템공학부 부교수,

농업생명과학연구원 겸무연구원

† Corresponding author Tel.: +82-2-880-4583 Fax: +82-2-873-2087

E-mail: [email protected] 2013년 3월 25일 투고 2013년 5월 2일 심사완료 2013년 5월 2일 게재확정

되는 환경용수는 하천 생태계 보전을 위한 건천화 방지 차원에 서 중요한 의미를 지닌다.

농촌지역에서 환경용수는 주로 저수지나 보에서 확보된 물을 공급하게 되는데, 최근 농업용저수지의 둑높이기 사업에 의해 추 가적인 저수량이 확보됨에 따라 기존의 농업용수 외에 환경용 수의 공급이 가능해지고 있다 (MLTM, 2009). 이에 따라 농업용 저수지의 농업용수 공급 외의 환경용수 등의 용수공급 기준 및 공급능력을 평가하는 다양한 연구가 이루어졌다. Lee and Noh (2010)는 현재 둑높이기 대상저수지인 백곡저수지를 선정하여 이수관리 곡선을 작성하고 둑높이기 이전의 관개용수 공급 능력 평가 및 확보된 추가저수량에 따른 하천유지유량의 공급 가능성 을 평가한 바 있다. Noh and Lee (2011)는 유역배율이 다른 둑 높이기 저수지를 대상으로 관개용수와 하천유지용수를 동시에 공 급하는 이수관리곡선을 작성하고, 정상운영 및 이수관리 운영에 의한 하천유지용수 공급능력을 추정하였다. 또한 Yoo et. al.

(2012)은 방류기준 곡선에 의한 저수지 운영을 중심으로 비관개 기와 관개기 각각의 환경용수 방류기준 곡선과 기준 방류량을 도출하였다. Kim et al. (2011)은 농업용저수지를 대상으로 저수 지 하류 소하천의 수리학적 영향을 고려한 환경용수 방류 능력을 평가하는 연구를 수행한 바 있다.

이와 같은 농업용저수지의 환경용수 공급기준 및 공급능력에

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Fig. 1 Enlarged reservoirs and streams in upper region of the Nakdong river 관한 연구들은 대부분 농업용수의 안정적인 공급과 양적인 측면

에서의 환경용수 방류 능력에 초점을 두고 있다. 그러나 건천화 를 방지하기 위해서는 둑높이기에 따른 추가저수량의 효율적이 고 계획적인 환경용수 활용 가능성을 평가하고, 환경용수의 방류 가능량 뿐 아니라 일정한 유량의 지속적인 공급 가능성을 검토 할 필요가 있다. 그러므로 둑높이기 농업용저수지의 방류기준에 따른 비관개기 갈수기 동안 환경용수의 방류량과 방류패턴을 동 시에 분석하는 연구가 필요할 것으로 판단한다.

본 연구에서는 둑높이기 농업용저수지의 하류 하천 건천화 방 지를 위한 지속적인 환경용수의 방류 가능성을 평가하는 것을 목적으로 기존 연구의 환경용수 방류기준을 적용하여 비관개기 동안 환경용수 방류량과 방류패턴을 분석하고 둑높이기 이전의 무효방류량과 비교하고자 한다. 먼저 과거 기상자료 및 저수지 기초자료, 유역 및 관개지구 자료를 활용하여 1973년부터 2010 년까지 38개년 동안 저수지 물수지 모의 결과를 바탕으로 개별 저수지들의 환경용수 방류기준을 설정하고, 설정된 방류기준을 적용하여 안정적인 저수량과 농업용수 공급량이 확보되는 전제 하에 비관개기인 10월부터 3월까지의 환경용수 방류량과 방류 패턴을 분석하여 하류 하천의 건천화 방지를 위한 지속적인 환 경용수의 방류 가능성을 판단하고자 한다.

II. 둑높이기 저수지의 환경용수 방류기준 설정 1. 대상저수지 선정

본 연구에서는 소규모 지류하천의 건천화를 방지할 수 있는 농

업용저수지의 환경용수 방류 가능량을 분석하기 위하여 하천의 건천화률이 가장 높은 지역의 저수지를 선정하고자 하였다. KRI (2003)의 연구에 따르면 경기도의 498개 지방 2급 하천 중 53 개의 하천이 건천화된 것으로 나타났고, 지역별 지방 2급 하천의 건천화률 조사 결과를 살펴보면 경상북도가 21.8 %로 가장 높은 것으로 나타났다 (KICT, 2000). 이에 본 본 연구에서는 경상북 도의 낙동강 상류지역을 대상으로 최소한 2개 이상의 저수지가 군집되는 지역을 선정하고자 하였다. 특히 현재 영주댐 건설로 인해 하천 건천화의 우려가 있는 낙동강 수계 내성천 상류 지역 의 4개의 둑높이기 농업용저수지를 대상저수지로 선정하였다. 대 상저수지와 수계와의 관계를 Fig. 1에 나타내었다. 단산과 삼가 저수지는 서천 상류에 위치하고 있으며 금봉과 창평저수지는 가 계천 상류에 위치하고 있다. 각 저수지들은 소규모 저수지 군을 형성할 수 있고, 또한 가계천과 서천이 내성천 상류 하천이므로 내성천을 중심으로 대규모 저수지 군을 형성할 가능성도 있다.

대상저수지들이 영주댐 상류에 위치함에 따라 향후 저수지군내 에서 방류되는 환경용수는 저수지 하류 하천의 건천화 방지뿐 아니라 영주댐의 저수량 확보 등을 위하여 활용될 수 있을 것으 로 판단된다.

각 저수지별 둑높이기 사업 전, 후의 유효저수량 및 추가저수 량, 유역 면적 및 관개 면적은 아래 Table 1에 나타내었다. 단산 저수지의 경우 둑높이기에 따른 추가저수량은 565 천m³으로 기 존 유효저수량의 약 17.5 %의 수량이며, 삼가저수지의 경우 추 가저수량은 약 1,226 천m³으로 나타났다. 금봉과 창평저수지의 경우 둑높이기에 따라 추가저수량이 크게 증가되는 것으로 나타 났다. 금봉저수지의 경우 기존 유효저수량 대비 약 74.8 %가 증

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Fig. 2 Schematic diagram for optimizing rules of environmental water release in enlarged agricultural reservoir (Yoo et al., 2012)

Table 1 Characteristic of study reservoirs

Stream Reservoir

Effective water storage capacity

(1000 m³) Additional water storage (1000 m³)

Watershed area (km²)

Irrigated area

(km²) Simulation Period Exiting Enlarged

Nakdong river

Dansan 3,228 3,793 565 27.5 4.8

1973-2010 (38 years)

Samga 4,063 5,289 1,226 24.3 6.2

Geumbong 1,819 3,293 1,424 9.1 0.9

Changpyoeng 501 2,685 2,184 18.5 1.5

가하였고, 창평저수지의 경우 둑높이기 후 저수량이 둑높이기 전 보다 약 5배 정도 증가한 것으로 나타났다.

2. 환경용수 방류기준 개념

본 연구에서 적용하는 저수지 방류기준은 Yoo et al. (2012) 의 방류기준곡선 개념을 적용하여 설정되었다. 방류기준곡선의 개념은 현 저수량이 기준곡선의 특정 구간에 위치할 경우 각 기 준곡선에 적용되는 환경용수를 차별적으로 방류하는 것으로서, 최대, 최소방류기준곡선 및 방류제한 곡선으로 구성된다. 방류기 준곡선은 먼저 비관개기와 관개기로 구분된다.

비관개기의 방류기준 곡선을 산정할 경우, 먼저 비관개기가 시 작되는 10월 1일의 저수량을 초기저수량으로 설정하고 환경용수 기준방류량을 변화시켜가며 매 38개년 저수량을 모의한다. 모의 결과로부터 관개기 시점인 4월 1일의 매년도의 모의 저수량 중

하위 10 %의 저수량을 산출한다. 산출된 저수량이 목표저수량인 사업 전 만수용량에 가장 근접하게 되는 환경용수 방류량을 도 출하여 이를 환경용수 기준방류량 (criteria release)으로 설정한 다. 이때 초기저수량에 따라 기준방류량 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ이 각각 도출된다. 다음으로 도출된 환경용수의 기준방류량과 초기저수량 을 적용하여 38개년의 저수량 변화를 재모의하고, 저수량 모의 결과로부터 일별 저수량의 하위 10 % 값을 연결하는 저수량 변 화 곡선을 산출하여 방류기준곡선으로 설정한다. 이때 초기저수 량에 따라 최대, 최소방류기준곡선과 방류제한 곡선이 설정된다.

관개기의 경우, 농업용수의 회귀수량 및 우기에 의한 무효방류 등으로 하천수량 확보가 가능하다. 그러므로 비관개기의 집중 방 류를 위하여 둑높이기 전 관개기 평균저수량 곡선만을 방류기준 곡선으로 설정하여 최소한의 환경용수만을 방류한다. 비관개기와 관개기의 운영을 차별적으로 수행함에 따라 농업용저수지의 기 본 목적인 안정적인 농업용수의 공급과 효율적인 환경용수 공급

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(Release curve by criterion releaseⅠ) (Release curve by criterion release Ⅱ)

(Release curve by criterion release Ⅲ) (Release curves)

Fig. 3 Process to extract release curves in Dansan reservoir 이라는 다목적 운영을 동시에 수행 가능할 것으로 판단된다. 비

관개기 및 관개기의 방류기준곡선에 대한 모식도는 Fig. 2와 같다.

3. 환경용수 방류기준곡선 및 기준방류량 설정

앞서 설명된 환경용수 방류기준을 설정하기 위하여 기상자료 와 저수지 및 유역, 관개지구 기초자료를 바탕으로 저수량 변화 를 모의하였다. 둑높이기 전, 후의 모의 결과를 바탕으로 대상저 수지들 각각의 환경용수 기준방류량과 방류기준곡선을 산출하였 고 이를 Table 2와 Fig. 3에 나타내었다.

단산저수지의 비관개기 환경용수 방류기준을 설정하기 위하여 먼저 10월 1일의 초기저수량을 사업후 만수용량과 사업전 만수 용량, 사업전 ․ 후의 만수용량의 중간값으로 설정하고 환경용수의 기준방류량을 0 천m³/일부터 증가시켜가며 38개년동안의 저수 량을 모의하였다. 모의 결과로부터 4월 1일의 모의 저수량들의 하위 10 % 저수량이 사업전 만수용량에 근접하는 환경용수 기 준방류량을 각 초기저수량별로 산출하였으며 이는 11.8 천m³/ 일, 11.8 천m³/일, 10.7 천m³/일으로 나타났다. 즉 초기저수량인

10월 1일의 저수량을 사업후 만수용량으로 설정하고, 11.8 천 m³/일의 환경용수를 지속적으로 방류할 경우 4월 1일 저수량의 하위 10 % 값이 사업전 만수용량에 근접하게 된다. 다음으로 각 각의 환경용수 기준방류량과 초기저수량을 적용하여 38개년동안 의 저수량을 재모의하고, 일별 모의 저수량의 하위 10 % 값을 연결하여 최대, 최소 방류기준곡선 및 방류제한 곡선을 나타내었 다. 이는 Fig. 3과 같다. 관개기의 경우 현저수량이 방류제한 곡 선 이상일 경우 최소 환경용수 10.7 천m³/일을 방류하도록 설정 하였다. 이와 같은 과정을 통하여 삼가, 금봉, 창평 저수지의 환

Table 2 Results of estimation of criterion release for environmental water

Reservoir

Criterion release for environmental water (Thousand m³/day) Criterion release Ⅰ

(Maximum release)

Criterion release Ⅱ (Medium release)

Criterion release Ⅲ (Minimum release)

Dansan 11.8 11.8 10.7

Samga 15.1 12.7 9.4

Geumbong 10.7 6.9 3.0

Changpyoeng 18.3 12.8 6.7

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(Dansan reservoir) (Samga reservoir)

(Geumbong reservoir) (Changpyoeng reservoir)

Fig. 4 Release curve for environmental water release

경용수 방류기준을 설정하였고 이는 Fig. 4와 같다.

삼가저수지의 경우 최대, 중간, 최소 환경용수 기준방류량은 각각 15.1 천m³/일, 12.7 천m³/일, 9.4 천m³/일으로 도출되었다.

다음으로 가계천 상류의 금봉저수지는 비관개기 동안에 10.7 천 m³/일, 6.9 천m³/일, 3.0 천m³/일의 환경용수를 최대, 최소 방류 기준곡선 및 방류제한곡선 구간별로 방류하도록 설정하였고, 관 개기의 경우 3.0 천m³/일의 환경용수를 최소한으로 방류하도록 설정하였다. 창평 저수지의 경우 비관개기의 환경용수 기준방류 량은 18.3 천m³/일, 12.8 천m³/일, 6.7 천m³/일으로 설정되었고, 타 저수지들과 비교하여 최대와 최소 환경용수 방류량의 차이가 가장 큰 것으로 나타났다. 이와 같은 환경용수 기준방류량은 기 존의 저수량과 추가저수량에 의하여 다르게 산출된다. 창평저수 지의 경우 기존의 저수량은 가장 적지만 추가저수량이 가장 많기 때문에 최대 환경용수 기준방류량이 가장 크게 나타난 것으로 판 단된다. 단산과 삼가저수지의 경우는 추가저수량은 적지만 기존 의 저수량이 많기 때문에 최소 환경용수 기준방류량이 크게 나 타난 것으로 판단된다.

각 저수지의 환경용수 방류는 현재의 저수량과 방류기준곡선,

환경용수 방류기준량을 적용하여 운영된다. 단산저수지의 경우 현재의 저수량이 방류기준곡선내의 최대방류기준곡선과 최소방 류기준곡선에 중간에 위치할 경우, 기준방류량 Ⅱ인 11.8 천m³/ 일을 방류하게 되고, 현재의 저수량이 방류제한곡선 하위에 위치 할 경우 환경용수의 방류는 제한된다. 본 연구에서는 이와 같이 도출된 각 저수지별 환경용수 방류기준을 적용하여 저수량과 환 경용수 방류량을 모의하고, 하류 하천의 건천화 방지를 위한 환 경용수의 지속적인 방류패턴을 분석하였다.

III. 둑높이기 저수지의 환경용수 방류 가능량 및 방류패턴 분석

1. 환경용수 방류기준에 따른 저수량 모의 결과

환경용수 방류기준을 적용하여 둑높이기 전, 후의 1973년부터 2010년의 저수량 및 환경용수 방류량을 모의하였다. 둑높이기 전의 경우 환경용수를 방류하지 않는 것으로 설정하였고, 둑높이 기 후에만 환경용수 방류기준을 적용하였다. 이에 따라 둑높이기

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Fig. 5 Simulation of reservoir storage before and after enlargement (Dansan reservoir)

Fig. 6 Simulation of reservoir storage before and after enlargement (Samga reservoir)

이전의 기존 저수지의 경우 만수용량을 초과하여 여수토를 통하 여 방류되는 유량을 무효방류량으로 설정하였다. 둑높이기 이후 의 경우 무효방류량과 방류기준에 의한 환경용수 방류량을 동시 에 고려하여 저수량 변화를 모의하였고 이는 Fig. 5～Fig. 8에 나타나 있다.

단산저수지의 경우 방류기준을 적용하여 저수지를 운영할 경

우, 둑높이기 이전보다 안정적인 저수량 변화를 나타내는 것으로 모의되었다. 모의 기간 동안 약 2 백만m³이하의 저수량이 4회 정도로 나타났고, 이는 둑높이기 이전의 약 17회 보다 훨씬 적은 경우이다. 즉, 농업용수를 안전하게 공급할 수 있는 이수안전의 측면에서 안정적인 저수량이 확보되는 것을 확인할 수 있다. 삼 가저수지 역시 둑높이기 전, 후의 만수용량 사이에 대부분의 저

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Fig. 7 Simulation of reservoir storage before and after enlargement (Geumbong reservoir)

Fig. 8 Simulation of reservoir storage before and after enlargement (Changpyoeng reservoir)

수량 변화가 모의 되었고, 이에 따라 환경용수를 방류할지라도 관개기 동안 원활한 농업용수의 공급이 가능할 것으로 판단된다.

또한 둑높이기 전, 후의 만수용량 사이 구간의 저수량 변동이 심 한 것은 저수량의 환경용수 활용 효율이 높은 것을 의미할 수 있다. 금봉과 창평저수지와 같은 기존 저수량 대비 추가저수량의 비율이 큰 저수지의 경우 방류기준에 의한 이수안전 효과 및 환

경용수 방류 효율은 더 높게 나타난다. 금봉저수지의 경우 둑높 이기 이전 만수용량 이하의 저수량이 모의되는 경우가 2회 정도 만 나타났고, 추가저수량이 가장 많은 창평저수지의 경우 또한 환경용수를 방류할지라도 대부분의 저수량이 둑높이기 이전의 만 수용량을 초과하는 것으로 모의 되었다.

본 모의 결과는 환경용수 방류기준을 적용할 경우 관개기 동안

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Fig. 9 Comparison of average monthly water release during non-irrigation season before and after applying enlargement and release rule

의 안정적인 농업용수 공급을 전제로 비관개기 동안 최적의 환 경용수의 방류가 가능함을 보여준다. 이에 따라 본 연구에서 설 정한 환경용수 방류기준을 적용하여 저수지별 환경용수 방류량 및 방류패턴을 도출하고, 하류 하천 건천화 방지에 미치는 영향 을 분석하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

2. 환경용수 방류기준에 따른 방류 가능량 및 방류패턴 분석

환경용수 방류기준에 따른 비관개기 동안의 연평균 월 환경 용수 방류량과 시기별 방류패턴을 분석하여 하류 하천의 건천 화 방지에 미칠 수 있는 효과를 분석하였다. 먼저 연평균 월 환 경용수 방류량 산정 결과를 Fig. 9에 나타내었다.

단산저수지의 경우 하천이 갈수기인 1～3월 동안의 둑높이 기 이전의 무효방류량은 320.7, 405.6, 777.5 천m³으로 산정되 었고, 10월의 무효방류량은 1003.9 천m³으로 비관개기 동안 최 대값을 나타내었다. 둑높이기 이후 방류기준에 따른 환경용수의 방류량 산정결과를 살펴보면 1～3월의 환경용수 방류량이 각각 330.9, 290.8, 266.3 천m³으로 나타났고, 무효방류량을 합산한 전체 월 방류량은 둑높이기 이전과 동일하게 10월에 가장 많은 방류가 일어나는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 추가저수량 의 규모가 작기 때문에 환경용수 방류를 제한하는 기준저수량 이 크게 설정되어 10월에 저수량을 초과하는 무효방류가 타 저 수지들과 비교하여 자주 발생하기 때문으로 사료된다. 갈수기인 2월의 경우 둑높이기에 따른 전체 방류량은 둑높이기 이전의 무 효방류량 보다 약 70 천m³증가하는 것으로 나타났다. 삼가저수

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Table 3 Results of estimation of water release before and after enlargement

Drought season Reservoir type Release type Water release during non-irrigation season

Oct. Nov. Dec. Jan. Feb. Mar. Total

Dansan

Existing Spillway overflow 1003.9 648.2 367.4 320.7 405.6 777.5 3523.2

Enlarged

Environmental water 116.5 223.8 318.7 330.9 290.8 266.3 1547.0

Spillway overflow 873.2 460.9 130.7 103.9 184.5 374.0 2127.3

Total release 989.7 684.8 449.3 434.9 475.3 640.3 3674.3

Samga

Enlarged

Total release 859.2 629.7 498.5 492.1 462.3 530.4 3472.3

Geumbong

Enlarged

Total release 439.0 345.4 336.9 334.1 296.0 324.2 2075.6

Changpyoeng

Enlarged

Total release 820.2 616.5 579.8 579.5 508.3 556.0 3660.3

지의 경우 방류기준을 적용할 때 11～2월까지 전체방류량은 둑 높이기 이전과 비교하여 증가하는 것으로 나타났고, 둑높이기 이 후에도 무효방류량보다 환경용수의 방류량의 비중이 훨씬 큰 것 을 확인할 수 있다. 특히 2월과 3월의 경우 둑높이기 사업후 환 경용수 방류량은 395.8, 415.2 천m³으로 전체 방류량의 85.6 % 와 78.3 %를 차지한다. 이와 같은 결과는 방류기준에 따라 저수 량의 계획적인 환경용수 활용을 의미하며, 갈수기일 때 적절한 환경용수 방류로 인하여 하류 하천의 건천화의 피해를 최소화할 것으로 판단된다. 추가저수량이 많은 금봉저수지의 경우 둑높이 기 이후 비관개기 기간 동안 최대 환경용수 방류량은 3월의 324.2 천m³으로 나타났고, 최소 방류량은 10월의 276.8 천m³으로 나 타났다. 특히, 2월의 경우 둑높이기 이전의 무효방류량보다 약 166.1 천m³ 많은 환경용수가 방류되는 것으로 산정되었다. 또한 2월 3월의 경우 방류기준에 따른 둑높이기 이후 계획적인 환경 용수 방류로 인하여 무효방류량이 없는 것으로 모의되었다. 창평 저수지의 경우 둑높이기 이전의 비관개기 동안 평균 무효방류량 은 2225.5 천m³으로 나타났으나 둑높이기 이후 환경용수와 무 효방류량을 합산한 총 방류량은 3660.3 천m³으로 약 1434.8 천 m³의 추가적인 방류가 가능할 것으로 나타났다. 또한 둑높이기 이후 방류기준에 의해서 2월과 3월의 무효방류량은 2.3 천m³과 4.7 천m³으로 상당히 작은 양으로 나타났고, 10월을 제외한 비 관개기 동안 전체방류량 중 환경용수의 비율이 모두 83 %를 초 과하는 것으로 나타났다.

월평균 방류량 모의 결과를 전체적으로 살펴보면, 4개의 저수

지 모두 3월을 제외하고 총 방류량은 둑높이기 이전과 비교하 여 증가하는 것으로 나타났다. 또한 둑높이기 이후 무효방류량 과 환경용수 방류량의 비율을 살펴보면, 10월을 제외하고 대부 분의 비관개기 기간 동안 환경용수의 방류비율이 높은 것을 확 인할 수 있다. 추가저수량이 많은 금봉, 창평저수지의 경우 총 방류량의 80 % 이상이 방류기준에 의한 환경용수 방류로 나타 났다. 이는 환경용수 방류기준을 적용할 경우 비계획적인 무효방 류가 아닌 방류기준에 의한 계획적인 환경용수의 방류가 가능해 지는 것으로 판단된다. 10월의 경우 관개 종료이후 저수량이 확 보됨에 따라 만수용량을 초과하는 무효방류가 자주 발생하여 환 경용수 방류보다 무효방류의 비율이 높게 나타나는 것으로 판단 된다.

그러나 이와 같은 결과는 비관개기 동안의 총 방류량만을 비 교한 결과로서 단순히 양적인 우위만으로는 효과적인 하류 하천 의 건천화 방지를 설명하기에는 부족하다. 하천의 건천화를 방 지하기 위해서는 대량의 환경용수를 방류하는 부분도 필요하지 만 일정한 유량을 지속적으로 방류할 필요가 있다. 이에 따라 둑높이기 이후 비관개기 기간 동안 환경용수의 방류패턴을 Fig.

10～Fig. 13에 나타내었다.

단산저수지의 경우 둑높이기 이전의 경우 무효방류의 심한 변 동이 모의되었다. 그러나 Fig. 9에서 보는 바와 같이 둑높이기 이후 방류기준에 따라 10월을 제외한 기간에서 12 천m³/일 정 도의 환경용수가 지속적으로 방류되는 것으로 모의되었다. 특히 일부 극심한 가뭄년도를 제외하고는 대부분의 연도에서 비관개

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Fig. 10 Simulation of water release during non-irrigation season (Dansan reservoir)

Fig. 11 Simulation of water release during non-irrigation season (Samga reservoir)

기 동안 일정 유량의 환경용수가 하류 하천으로 공급 가능한 것 을 확인할 수 있다. 삼가저수지 역시 유사한 방류패턴을 보이고 있다. 약 15 천m³/일의 유량이 지속적으로 하류하천으로 공급가 능한 것을 확인할 수 있다. 이처럼 방류기준은 환경용수 방류패 턴을 일정유량의 지속적인 공급으로 변화시키고 있으며 이는 하 류 하천의 건천화 방지를 위한 중요한 요소로서 작용될 것으로 판단된다. 금봉과 창평저수지의 경우 환경용수의 방류패턴의 모 의 결과를 살펴보면 효과적인 건천화 방지가 가능할 것으로 판 단되었다. 금봉저수지의 경우 둑높이기 이전의 무효방류량은 특 정일에 최대 방류가 발생하는 불규칙적인 방류패턴을 보여준다.

또한 불규칙한 방류패턴에 따라 무효방류가 발생할 경우도 적은 유량만이 방류되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 둑높이기 이후 방류기준을 적용할 경우 대표적인 가뭄기간인 1983～1984년에 도 일정 유량의 환경용수가 방류 가능한 것을 확인할 수 있다.

창평저수지 역시 유사한 방류패턴을 보이고 있으며 약 18 천m³/ 일의 환경용수가 지속적으로 방류 가능한 것으로 모의되었다. 이 와 같은 방류기준에 따른 환경용수 방류패턴에 따라 단산과 삼 가저수지 하류의 서천, 금봉과 창평저수지 하류의 가계천의 경우 비관개기 갈수기 동안 지속적인 환경용수의 공급으로 하천의 건 천화 방지 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

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Fig. 12 Simulation of water release during non-irrigation season (Geumbong reservoir)

Fig. 13 Simulation of water release during non-irrigation season (Changpyoeng reservoir)

IV. 요약 및 결론

본 연구에서는 농촌 소하천의 생태계 보전 및 건천화 방지를 위하여 둑높이기 농업용저수지에서 방류되는 환경용수의 비관개 기동안의 방류 가능량 및 방류패턴을 분석하였다. 하천 건천화률 이 높은 경상북도 낙동강의 서천과 가계천 상류에 위치한 단산 과 삼가, 금봉과 창평저수지를 대상으로 환경용수 방류기준을 적 용하여 과거 38개년동안의 저수지 물수지 분석을 수행하였다. 물 수지 모의 결과를 바탕으로 저수지 방류기준에 따른 비관개기 동 안의 환경용수 방류 가능량을 추정하였고 방류패턴을 분석하였다.

환경용수의 방류 가능량 추정 결과, 단산저수지의 경우 하천이 갈수기인 2월의 둑높이기 이전의 무효방류량은 405.6 천m³으로 산정되었으나, 둑높이기 이후 방류기준에 따라 환경용수와 무효 방류량에 의한 전체 방류량은 약 70 천m³증가하는 것으로 나타 났다. 총 방류량만을 고려할 경우 단산저수지의 경우 둑높이기 이전과 큰 차이를 보이지 않는데 이는 추가저수량의 규모가 작 기 때문에 따라 환경용수 방류제한 저수량이 크게 설정되기 때 문이다. 삼가저수지의 경우 2월과 3월의 둑높이기 사업후 환경 용수 방류량은 395.8, 415.2 천m³으로 전체 방류량의 85.6 % 와 78.3 %를 차지하는 것으로 모의되었다. 금봉저수지의 경우 2

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월에 둑높이기 이전의 무효방류량보다 약 166.1 천m³ 많은 환경 용수의 방류가 가능한 것으로 나타났다. 창평저수지의 경우 10 월을 제외하고 비관개기 동안 둑높이기 이후 전체방류량 중 환 경용수의 비율이 모두 83 %을 초과하는 것으로 나타났다. 이에 따라 하천이 갈수기일 때 상당량의 환경용수 공급이 가능할 것 으로 판단된다.

본 연구에서는 둑높이기 이후 환경용수량의 양적 변화뿐 아니 라 비관개기 기간 동안의 환경용수의 방류패턴을 분석하였다. 단 산저수지의 경우 둑높이기 이전 무효방류량의 불규칙한 변동성 이 나타났으나 둑높이기 이후 방류기준에 따라 12 천m3/일 정 도의 일정한 유량이 지속적으로 하류 하천으로 방류 가능한 것 으로 모의되었다. 삼가저수지 역시 지속적인 방류패턴을 보이고 있다. 추가저수량이 많은 금봉과 창평저수지의 경우 둑높이기 이 전의 무효방류량은 특정일에 최대 방류가 나타나고 무효방류가 발생할 때 역시 적은 유량만이 방류되는 불규칙적인 방류패턴을 보이고 있다. 그러나 둑높이기 이후 방류기준을 적용할 경우 대 표적인 가뭄기간인 1983～1984년에도 일정 유량의 환경용수의 지속적인 공급이 가능할 것으로 모의되었다.

본 연구 결과를 요약하면 둑높이기 농업용저수지의 환경용수 방류기준을 적용할 경우 둑높이기 이전보다 비관개기의 총 방류 량은 증가하고, 특히 무효방류보다 계획적인 환경용수의 방류비 율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 비관개기 기간 동안의 일 별 환경용수 방류 가능량을 분석한 결과, 둑높이기 이전에는 특 정시기에 방류가 집중되는 불규칙적인 방류패턴이 나타났으나 둑높이기 이후 환경용수 방류기준에 따라 지속적으로 환경용수 의 방류가 가능해질 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 환경용 수 방류량 및 방류패턴에 따라 둑높이기 농업용저수지 하류 하 천의 경우 비관개기 갈수기 동안 지속적인 환경용수를 공급받을 수 있을 것으로 기대되며, 이는 하천 건천화 방지를 위한 중요한 요소로서 작용될 것으로 판단된다. 본 연구는 대상저수지들의 둑 높이기가 진행 중이기 때문에 모의 결과만을 분석하였으나 추후 둑높이기가 완료된 후 방류량에 대한 실측자료와의 비교가 필요 할 것으로 판단된다. 그러나 본 연구 결과는 농업용저수지의 환 경용수 공급이라는 추가적인 기능의 수행 가능성을 평가한 것에 의의가 있으며, 향후 농업용저수지의 적극적인 활용을 위한 계획 수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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