Water for Future
홍수조절지 활용을 통한 수질개선용수 공급방안
1. 서론
영산강살리기사업 이후 영산강유역은 농업용댐 증고사업, 다기능보 건설 등을 통하여 1.11억㎥의 추가 수자원을 확보 하였으나, 수질부분은 사업 이후 Chl-a의 농도가 증가한 것으로 조사되었다.
이에 영산강수계의 기존 수리시설물을 활용한 수 질개선용수 확보 및 이를 이용한 용수 공급방안을 검토하였다.
본 연구에서는 홍수조절지 담수용량을 활용한 하류하천 용수공급 방안검토를 위해 영산강 유역 내 홍수조절지 현황과 활용 가능성을 살펴보았으 며, HEC-RAS 모델을 이용하여 용수공급에 의한 하류하천의 수리변화를 모의 하였다.
2. 홍수조절지 수질개선용수 공급계획 2.1 홍수조절지 현황
영산강유역의 홍수량 분담을 위하여 영산강유역 에는 표1과 같이 2개의 홍수조절지(담양홍수조절 지, 화순홍수조절지)가 위치하고 있다. 각 홍수조 절지는 조절지 월류제를 통하여 홍수시 하천수를 일시 담수하여 하류 홍수량을 경감하는 시설로 각 각 3.75백만톤, 7.25백만톤을 저류할 수 있는 규 모이다.
2.2 홍수조절지 활용계획
담양홍수조절지는 3개의 조절지가 있으며, 이 중 1, 2조절지는 현재 체육시설 및 주민편의시설 이 설치되어 있으며, 3조절지는 나대지로 운영되 고 있다. 화순홍수조절지는 2개의 조절지가 있으 며, 이중 1조절지는 나대지, 2조절지는 체육시설 엄 장 일 ●●●
K-water 영산강통합물관리센터 차장 [email protected]
이 종 세 ●●●
K-water 영산강통합물관리센터 센터장 [email protected]
류 경 구 ●●●
K-water 영산강통합물관리센터 과장 [email protected]
및 주민편의시설이 설치되어 있다.
금회 검토대상은 화순홍수조절지의 1조절지를 대상으로 하였다. 1조절지의 저류용량은 월류제 마루고 EL.63.7m까지(10년빈도홍수위) 담수시 1.5백만톤으로, 홍수기말 월류제 월류 또는 유출 입수문을 통하여 조절지내로 유입된 하천수를 저 류하여 다음해 하류하천 수질상황을 고려하여 일 시 방류하여, 인위적인 플러싱효과를 통한 하천 수질개선용 용수를 확보하는 것으로 계획하였다.
3. 수질개선용수 공급에 의한 하류하천의 수리특성모의
용수 공급에 의한 하류하천의 수리변화를 모의 하기 위하여 HEC-RAS 모델을 활용하였다. 분석
대상 구간은 지석천(화순홍수조절지~영산강 합류 점구간) 34.6km, 영산강(광주천 합류점 직상류~
고막원천 합류점 직상류) 35.7km, 총 70.3km 구 간을 대상으로 하였다(그림1).
수리특성 분석은 화순홍수조절지 직하류, 영산 강 합류점, 나주수위표, 죽산보 직상류 지점에 대 하여 수행하였다.
3.1 수리모의 초기조건 및 시설물 운영조건
수리모의를 위한 초기조건 결정을 위해 ‘영산강 하천기본계획보고서(2011)’상의 유량자료를 인용 하여 표2, 3과 같이 유량을 산정하였으며, 초기유 량은 평수량을 기준으로 하되, 수리모델의 특성상 저유량의 경우 결과값이 불안정하여 평수량의 10 배를 초기유량으로 선정하였다.
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표1. 홍수조절지 현황
담양홍수조절지 화순홍수조절지
•유역면적/조절용량 : 44㎢/3.75백만㎥
•1, 2조절지 : 축구장, 족구장(2면), 인공습지, 데크 및 산책로 조성/운영
•3조절지 : 나대지(초지)
•유역면적/조절용량 : 106㎢/7.25백만㎥
•1조절지 : 나대지(초지)
•2조절지 : 야구장(2면), 농구장, 족구장, 레일썰매장 등 시설 운영
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그림 1. 수리특성 모의구간
표2. 지석천 주요지점별 유량
표3. 영산강 주요지점별 유량
※ ＃1,2,3 : 비유량법에 의한 유량 산정
※ ＃1,2,3,4,5 : 비유량법에 의한 유량 산정 지 점
[횡단면도번호]
유로연장 (km)
유역면적 (㎦)
면적비 (%)
풍수량 (㎥/s)
평수량 (㎥/s)
저수량 (㎥/s)
갈수량 (㎥/s)
하구 53.0 657.2 100 11.8 5.8 3.4 1.6
남평수위표 45.4 576.2 87.7 10.4 5.0 2.9 1.4
능주수위표＃1 35.5 410.4 62.4 7.4 3.6 2.1 1.0
화순천 합류전＃2 31.8 235.2 35.8 4.2 2.1 1.2 0.6
춘양천 합류전＃3 22.8 144.8 22.0 2.6 1.3 0.7 0.4
지점 유로연장
(km)
유역면적 (㎦)
면적비 (%)
풍수량 (㎥/s)
평수량 (㎥/s)
저수량 (㎥/s)
갈수량 (㎥/s)
죽산보 상류＃1 80.5 2,359.0 68.3 42.5 20.7 12.1 5.7
영산포수위표＃2 72.6 2,154.0 62.3 38.8 18.9 11.0 5.2
본동수위표＃3 61.1 1,327.0 38.4 23.9 11.6 6.8 3.2
마륵수위표＃4 50.9 682.2 19.7 12.3 6.0 3.5 1.7
광주천 합류점＃5 49.4 575.7 16.7 10.4 5.0 2.9 1.4
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담수유량의 산정은 표4의 1조절지 수위-용량 관계에 의거하여 산정하였으며, 1조절지 수문 (H3.0m×B3.0m×3문) 운영조건으로는 하류 하 천의 수충격을 감안하여 시간당 0.5m씩 개방하는
조건으로 모의하였다.
또한, 죽산보 운영조건은 보 월류를 기준으로 하였다.
표4. 1조절지 수위-용량관계 [화순홍수조절지 건설사업 기본 및 실시설계 보고서]
수위(EL) 누계담수용량(천㎥) 수위(EL) 누계담수용량(천㎥)
59.38m 0.0 63.0m 940.5
62.0m 311.6 63.5m 1,257.8
62.3m 499.5 63.7m 1,513.0
62.5m 625.1 - -
3.2 수리모의 결과
1조절지 유출입수문 방류에 따른, 하류하천 수 위변화는 그림2와 같으며, 순간 최대방류량은 표5
에서와 같이 수문개방 후 3 ~ 4시간대, 수문개도 고 2.0m 구간에서 99.42㎥/s이 발생하였으며, 수 문개방 6시간 경과 후 저류용량의 93%인 1,408㎥
/s이 방류 되었다.
[영산강구간 수위분석 결과] [지석천구간 수위분석 결과]
그림2. 수위 Profile
표5. 1조절지 유출입수문 방류특성 운영시간
(hr)
수문개도고 (m)
평균방류량 (㎥/s)
시간방류량 (천㎥)
누계방류량 (천㎥)
0 ~ 1 0.5 24.65 88.57 88.57
1 ~ 2 1.0 47.72 255.43 344.00
2 ~ 3 1.5 67.99 246.18 590.18
3 ~ 4 2.0 84.34 304.8 894.98
4 ~ 5 2.5 52.37 432.97 1,327.95
5 ~ 6 3.0 22.40 80.0 1,407.95
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조절지 방류에 의한 주요지점별 수리특성 분석결과는 아래 표6과 같다.
＃1 : 홍수조절지 방류전 주요지점 하천유량
＃2 : 홍수조절지 방류시 주요지점 최대하천유량
＃3 : 방류량의 각 지점별 첨두량 도달시간 전후 각3시간 평균 유량
＃4 : 방류량의 각 지점별 첨두량 도달시간 전후 각6시간 평균 유량
지점 유량(㎥/s) 수위(EL. m) 유속(m/s)
화순조절지 직하류 초기 13.08 56.16 0.30
최고 95.41 56.86 1.07
지석천 하구 초기 58.18 4.22 0.27
최고 83.24 4.31 0.37
나주수위표 초기 161.69 4.21 0.16
최고 198.92 4.29 0.19
죽산보 직상류 초기 219.16 4.06 0.15
최고 288.27 4.15 0.19
지 점 분석유량
(㎥/s)
도달시간 (hr)
실제유량 (㎥/s)
증가량 (㎥/s)
화순조절지 직하류
초기＃1 13.08 - 1.31 -
최고＃2 95.41 4 83.64 82.33 (6394%)
평균1＃3 56.78 - 45.01 43.70 (3441%)
평균2＃4 - - - -
지석천 하구
초기 58.77 - 5.88 -
최고 85.33 13 32.44 26.56 (552%)
평균1 81.93 - 29.04 23.16 (494%)
평균2 76.61 - 23.72 17.84 (404%)
나주수위표
초기 170.48 - 17.05 -
최고 200.06 14 46.63 29.58 (274%)
평균1 197.47 - 44.04 26.99 (258%)
평균2 192.69 - 39.26 22.21 (230%)
죽산보 직상류
초기 206.19 - 20.62 -
최고 230.33 16 44.76 24.14 (217%)
평균1 228.58 - 43.01 22.39 (209%)
평균2 225.02 - 39.45 18.83 (191%)
표6. 1조절지 방류에 따른 주요지점 수리특성(a)
표6. 1조절지 방류에 따른 주요지점 수리특성(b)
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4. 결론
화순홍수조절지 담수 용량을 활용한 하류하천의 수리특성 변화에 대한 모의결과 주요지점의 수리 특성은 다음과 같다.
• 지석천 하구 유량 증가량 : 초기유량 대비 최고유량은 26.56㎥/s(552%), 평균1유량 은 23.16㎥/s(494%), 평균2유량은 17.84㎥/
s(404%) 증가
• 죽산보 직상류 유량 증가량 : 초기유량 대 비 최고유량은 24.14㎥/s(217%), 평균1유량 은 22.39㎥/s(209%), 평균2유량은 18.83㎥/
s(191%) 증가
수질관리를 위해서는 오염원 관리가 근본적인 해결방안이나 이에 대한 관리시설의 설치이전에는 통합수자원관리 측면에서 기존 유역내 수리시설물 연계운영을 통한 수질관리도 병행해야 될 것이다.
연구 결과, 조절지 담수 용량을 이용한 하류 하천 의 유량 증가에 의해 수질개선에 기여할 수 있을 것으로 사료되나, 향후 수질예측모델을 적용한 정 량적 수질개선 효과 및 조절지 방류방식에 대한 추가 연구가 필요할 것이다.
국토해양부(2011), 영산강 하천기본계획 보고서
국토해양부(2010), 화순홍수조절지 건설사업 기본 및 실시설계 보고서 4대강사업조사평가위원회(2014), 4대강사업 조사평가 보고서
참고문헌
