제 출 문

경기도지사·용인시장·남양주시장· 주시장·

이천시장·여주군수·양평군수·가평군수 귀하

본 보고서를 “팔당호 상류 유입지천의 유량 기여도 평가 연구” 용역

(총 연구기 : 2010년 11월 24일～2012년 1월 23일)의 최종보고서(요약보고

서)로 제출합니다.

2012년 1월

연구기 명 : 한국건설기술연구원

연구책임자 : 김남원 선임연구 원

연구참여자 : 정일문 연구 원

김철겸 수석연구원

이정우 수석연구원

이정은 임연구원

이덕수 연구원

신아 연구원

한국건설기술연구원장 우 효 섭

- i -

목 차

제1장 연구의 필요성 목 ···························································1

제1 연구의 필요성 ·························································································1

제2 연구 목 ·································································································1

제3 연구 범 ·································································································1

제2장 연구 수행 방법 ·········································································2

제1 연구 추진 방법 ·······················································································2

제2 유량 기여도 산정 방법 ·········································································3

제3장 연구 결과 고찰 ···································································4

제1 상유역 특성 ·························································································4

1. 유역 일반 황 ········································································································4

2. 유역 수문 황 ········································································································5

제2 유역모형을 이용한 유역 수문 해석 ·················································13

1. SWAT-K 개요 ········································································································13

2. 모형 입력자료 구축 ······························································································14

3. 모형 보정과 검정 ··································································································17

4. 유역 수문 해석 ······································································································24

제3 자연유량 기 갈수량 산정 ···························································26

1. 주요 지 별 자연유량 산정 ················································································26

2. 빈도해석을 통한 기 갈수량 산정 ····································································28

제4 팔당호 상류 유입지천의 유량 기여도 평가 ·························29

1. 발생유량 운송량 ······························································································29

2. 기여도 산정 ············································································································31

제5 인 향에 따른 유황 변화 해석 평가 ·······························40

1. 인 상태에서의 유황 분석 ············································································40

- ii -

2. 인 물이용에 따른 유황 변화 분석 ····························································42

3. 운 에 따른 유황 변화 조 효과 분석 ················································47

제4장 요약 결론 ···········································································49

참고문헌 ································································································51

- iii -

표 목 차

표 3.1 측 유입량 자료를 이용한 지 별 유황 분석(연도별 유황 평균) ·····················6

표 3.2 여주수 표 지 에 해 기존 산정된 평균갈수량 ························································9

표 3.3 용도별 하천수 사용 허가 황(2010년 7월 기 ) ·······················································11

표 3.4 유출량 보정을 한 모형 매개변수 ················································································17

표 3.5 소양강 일 유입량에 한 보정 검정 결과 ··························································19

표 3.6 충주 일 유입량에 한 보정 검정 결과 ······························································21

표 3.7 팔당 일 유입량에 한 보정 검정 결과 ······························································23

표 3.8 자연상태의 연도별 모의 유입량 자료를 이용한 유황분석 ········································26

표 3.9 인 상태의 연도별 모의 유입량 자료를 이용한 유황분석 ··································40

표 3.10 다목 운 에 따른 유출분석 시나리오 ··································································47

표 3.11 상류 다목 운 에 따른 팔당 지 에서의 유황 조 효과 ····························48

- iv -

그 림 목 차

그림 2.1 연구추진 방법 ····················································································································2

그림 2.2 유량 기여도 산정방법 ······································································································3

그림 3.1 상유역에 한 행정구역도 ··························································································4

그림 3.2 한강수계 치도 ··········································································································5

그림 3.3 측 유입량 자료를 이용한 유황 분석( 기간에 한 유황곡선) ·························6

그림 3.4 팔당 의 월 유입량과 방류량(1974~2010년) ·······························································7

그림 3.5 충주 의 월 유입량과 방류량(1986~2010년) ·······························································7

그림 3.6 여주수 표 지 에 한 문헌별 평균갈수량 비교 ····················································8

그림 3.7 한강수계 하천구간별 기 갈수량 황 ······································································10

그림 3.8 용도별 허가비율 계약량 ····················································································11

그림 3.9 한강수계 하천구간별 하천수사용 허가 황(2010년 7월 기 ) ···························12

그림 3.10 SWAT과 SWAT-K의 개발 과정 ················································································13

그림 3.11 SWAT-K 모형 용을 한 소유역 구분 ································································14

그림 3.12 상유역 하천구간별 하천수 취수량 ········································································16

그림 3.13 소양강 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년) ··············································18

그림 3.14 소양강 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년) ··············································18

그림 3.15 소양강 측 모의 월 유입량 비교(2001~2009년) ·········································19

그림 3.16 충주 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년) ··················································20

그림 3.17 충주 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년) ··················································20

그림 3.18 충주 측 모의 월 유입량 비교(2001~2009년) ·············································21

그림 3.19 팔당 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년) ··················································22

그림 3.20 팔당 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년) ··················································22

그림 3.21 팔당 측 모의 월 유입량 비교(2001~2009년) ·············································23

그림 3.22 팔당 유역의 월별 강수량 황(1978~2009년) ·····················································24

그림 3.23 팔당 유역의 월별 유출량 황(1978~2009년) ·····················································24

그림 3.24 연평균 강수량 ················································································································25

그림 3.25 연간 유출량 ····················································································································25

그림 3.26 연간 증발산량 ················································································································25

그림 3.27 연간 지하수 함양량 ······································································································25

그림 3.28 자연상태의 기간 모의 유입량 자료를 이용한 유황곡선 ··································26

- v -

그림 3.29 자연상태 하천구간별 평균갈수량 ··············································································27

그림 3.30 자연상태 하천구간별 10년 빈도 갈수량 ··································································28

그림 3.31 연평균 소유역별 발생 유량 비율 ··············································································29

그림 3.32 팔당 지 까지 운송된 유역별 연간 유량(1978~2009년) ·····························30

그림 3.33 팔당 지 까지 운송된 지역별 연간 유량(1978~2009년) ···································31

그림 3.34 팔당 지 에서의 연간 유입량에 한 상류 소유역별 기여도 ························32

그림 3.35 팔당 지 에서의 유입 갈수량에 한 상류 소유역별 기여도 ························32

그림 3.36 자연상태 팔당 연간 유입량에 한 소유역별 기여도 ······································33

그림 3.37 연도별 팔당 유입량에 한 상류 유역별 기여도 ········································34

그림 3.38 연도별 팔당 유입량에 한 지역별 기여도 ························································35

그림 3.39 연평균 팔당 유입량에 한 경기도 시·군별 기여도 ········································35

그림 3.40 연도별 팔당 유입 갈수량에 한 상류 유역별 기여도 ······························36

그림 3.41 연도별 팔당 유입 갈수량에 한 지역별 기여도 ··············································37

그림 3.42 팔당 유입 갈수량에 한 경기도 시·군별 기여도 ············································37

그림 3.43 팔당 유입량에 한 상류 유역별 월평균 기여도 ········································38

그림 3.44 팔당 유입량에 한 지역별 월평균 기여도 ························································39

그림 3.45 인 상태에서의 기간 모의 유입량 자료를 이용한 유황곡선 ··························40

그림 3.46 인 상태 하천구간별 평균갈수량( 방류/물사용 고려) ·······································41

그림 3.47 방류 하천 취수에 따른 주요 지 별 갈수량 비교 ····································42

그림 3.48 방류 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(팔당 지 ) ·····························43

그림 3.49 방류 하천 취수에 따른 유황 변화(팔당 지 ) ·······································43

그림 3.50 방류 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(청평 지 ) ·····························44

그림 3.51 방류 하천 취수에 따른 유황 변화(청평 지 ) ·······································44

그림 3.52 방류 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(여주수 표 지 ) ·····················45

그림 3.53 방류 하천 취수에 따른 유황 변화(여주수 표 지 ) ·······························45

그림 3.54 방류 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(목계수 표 지 ) ·····················46

그림 3.55 방류 하천 취수에 따른 유황 변화(목계수 표 지 ) ·······························46

그림 3.56 운 에 따른 조 효과 평가방법 ··········································································48

- 1 -

제 1 장 연구의 필요성 목

제1 연구의 필요성

○ 팔당호 용수사용료 징수에 해 한국수자원공사와 경기도 7개 시·군간의 갈등 심화로 가

용수자원에 한 정확한 분석과 합리 수리권 배분을 한 제도의 체계화 필요성 두

○ 팔당 상류 다목 건설에 따른 장기 인 하류측 유황개선효과 평가방법에 한 충

분한 분석과 연구 부족

○ 건설 후의 정량 인 수량 변화 해석 자연유량 산정을 해서는, 장기 인 강우-

유출의 해석뿐만 아니라 운 향을 고려할 수 있고, 유역의 기상조건 지형, 토

지이용, 토양 등의 물리 특성과 유역내 물이용과 이동 특성 등을 모두 고려할 수 있는

유역모형의 용을 통한 과학 인 해법 필요

제2 연구 목

○ 팔당 상류지역을 상으로 정교한 수문해석을 통해 다목 운 하천 취수량에 따

른 향을 정량 으로 분석하고, 팔당호 유입 유량에 한 상류 유역 유입지천의

유량 기여도를 평가하고자 함.

제3 연구 범

○ 유역 모형 용을 한 기 자료 수집 분석

- GIS 자료, 기상자료, 유역내 물이용자료, 측유량자료, 제원 수문운 자료

- 기존 기 유량, 기 갈수량, 하천유지유량자료

○ 유역모형 용을 통한 팔당 유역 수문 해석

- 모형 용에 의한 수문 해석 유황 분석 방법론 수립

- 유역수문해석(강수량, 유출량, 증발산량, 지하수 함양량 분석)

○ 팔당 유역 자연유량 기 갈수량 산정

- 주요 지 별, 단 유역별 자연유량 기 갈수량 산정

- 팔당호 상류 유입지천의 유량 기여도 평가

○ 인 향에 따른 유황 변화 해석 평가

- 인 물이용에 따른 유황 변화 분석

- 운 에 따른 수 효과 분석

- 2 -

제 2 장 연구 수행 방법

제1 연구 추진 방법

○ 한국건설기술연구원에서 개발한 SWAT-K 유역모형을 용하여 유역의 물리 특성과 인

인 물순환을 고려한 정교한 수문해석을 통해, 시공간 인 유량 해석 평가 방법론

을 구축하고, 이를 기반으로 팔당호 상류 유입지천의 유량기여도를 평가하고자 함.

자연유량자연유량 해석해석 + + 인위적인위적 물이용물이용//이동이동 파악파악 + + 유지유량유지유량 수립수립 + + 용수용수 배분에배분에 관한관한 제도제도 정비정비

과업범위과업범위 外外

가용수량가용수량 해석해석 용수용수 수리권의수리권의 합리적합리적 배분배분

모델링모델링 기법기법 적용적용 댐운영댐운영((유입유입//방류량방류량))

하천취수량하천취수량//방류량방류량((양수장양수장, , 취수장취수장, , 하수처리장하수처리장))

SWATSWAT--K K 이용이용기상자료기상자료, , 유역특성유역특성(DEM, (DEM, 토지이용토지이용, , 토양자료토양자료))

보정보정//검정검정보정보정//검정검정

모의값에모의값에 대한대한 정확성정확성//신뢰성신뢰성 확보확보

검증된검증된 모형에모형에 의한의한 장기간의장기간의 모의자료모의자료 분석분석

자연상태를자연상태를 가정한가정한 자연유량자연유량 추정추정

갈수량갈수량, , 기준갈수량기준갈수량 산정산정

하천구간별하천구간별, , 지역별지역별 기여도기여도 분석분석

기존기존 연구의연구의 갈수량갈수량

분석분석 과정과정 및및 결과와결과와

비교비교//검토검토

인위적인위적 물이용물이용

((댐운영댐운영//하천수사용하천수사용 등등))에에

따른따른 영향영향 평가평가

그림 2.1 연구추진 방법

- 3 -

제2 유량 기여도 산정 방법

○ 일반 으로 유역에서 발생된 유량은 하천구간을 통과하면서 침투 침루, 증발 등에 의

해 감소되어 하류로 이동하게 되는데, 미국 USDA NRCS(2001)에서는 하천구간에서 운송

시 발생되는 손실을 ‘transmission loss’라 정의하고 있음.

○ 팔당 지 에서의 유입량에 한 상류 소유역 유역의 기여도는 각 소유역

지역에서 발생되는 유량과 하천구간에서의 운송손실(transmission loss)을 이용하여 발생량

실제 팔당 까지 운송되는 양을 산정하여 평가할 수 있음.

하천구간에서의하천구간에서의

운송손실운송손실 고려고려!!상류댐상류댐11

상류댐상류댐22

팔당댐팔당댐

소유역소유역11

소유역소유역22소유역소유역33

상류댐상류댐11상류댐상류댐22

팔당댐팔당댐

소유역소유역11

소유역소유역22소유역소유역33

그림 2.2 유량 기여도 산정방법

- 4 -

제 3 장 연구 결과 고찰

제1 상유역 특성

1. 유역 일반 현황

○ 유역면 : 23,800 km²(팔당 상류, 북한지역 포함)

- 강원 66%, 충북 17%, 경기 16%, 경북 1%

그림 3.1 대상유역에 대한 행정구역도

<자료 : 강원도(2005), 한강상류 수자원이 팔당호 수질개선에 미치는 향성 평가에 한 연구>

- 5 -

2. 유역 수문 현황

○ 기상 황 : 월 평년값(1981~2010년) 분석

- 령, 춘천, 서울, 원주, 월, 충주, 양평, 이천, 인제, 홍천, 제천

- 강수량, 최고·최 기온, 평균풍속, 평균습도, 일조시간

○ 유입량 방류량 : 월별 측자료 분석, 유입량에 한 유황 분석

팔당댐

의암댐

청평댐

춘천댐

도암댐

괴산댐

화천댐

평화의댐

광동댐

횡성댐

충주댐

소양강댐

다목적댐

발전용댐

기타

충주조정지댐

그림 3.2 한강수계 댐 위치도

<자료 : (사)한국향토사연구 국 의회(1999), 한강유역사연구>

- 6 -

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Flo

w (

m�/

s)

Exceedance frequency (%)

팔당댐

충주댐

화천댐

소양강댐

괴산댐

횡성댐

그림 3.3 관측 유입량 자료를 이용한 유황 분석(전기간에 대한 유황곡선)

구분 분석기간유황별 유입량 (m³/s)

풍수량 평수량 수량 갈수량

팔당 1974~2010 433.42 249.02 170.98 112.11

충주 1986~2010 119.92 52.88 26.81 10.99

화천 1967~2010 57.36 27.89 15.15 6.40

소양강 1974~2010 51.76 21.41 8.74 1.81

괴산 1982~2010 8.50 3.63 2.15 1.07

횡성 2001~2010 3.63 1.52 0.62 0.11

표 3.1 관측 유입량 자료를 이용한 댐 지점별 유황 분석(연도별 유황 평균)

- 7 -

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

월유

입량

및방류

량(m

³/s)

유입량 방류량

그림 3.4 팔당댐의 월 유입량과 방류량(1974~2010년)

0

500

1000

1500

2000

2500

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

월유

입량

및방류

량(m

³/s)

유입량 방류량

그림 3.5 충주댐의 월 유입량과 방류량(1986~2010년)

- 8 -

○ 기존 갈수량 유지유량 조사

<용어 정의> * 국내에서의 정의

- 갈수량 : 1년(365일) 355일 이상 유지되는 유량, 즉 유황곡선상에서 355일째에 해

당하는 유량(Q355)

- 평균갈수량 : 매년의 갈수량을 산술평균하거나 빈도해석을 통해 산정한 재 기간

2.33년의 확률갈수량

- 기 갈수량 : 재 기간 10년의 확률갈수량

- 유지유량 : 생활·공업·농업·환경개선·발 ·주운 등의 하천수 사용을 고려하여 하천의

정상 인 기능 상태를 유지하기 하여 필요한 최소한의 유량(하천법 제51조)

: 문헌조사를 통해 기존 각 지 별 산정된 갈수량 조사

0

20

40

60

80

100

120

140

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U

평균갈

수량

(m³/s)

관련문헌

충주댐 건설전

충주댐 건설후

그림 3.6 여주수위표 지점에 대한 문헌별 평균갈수량 비교

- 9 -

문헌 자료기간 분석방법평균갈수량

(m³/s)문헌*

A 84년 이 측자료 21.80

건설교통부·서울지방국토 리청

(1998)B 85년 이후 측자료 42.80

C 84년 이 비유량 추정 30.00

D 1917~1940 측자료(Q95) 20.50 건설부·한국수자원개발공사(1971)

E 1963~1977 측자료 20.00 건설부·산업기지개발공사(1978)

F 1966~1984 측자료 18.00 건설부·한국수자원공사(1989)

G 1915~1988 측자료 25.20

한국수자원공사(1990a)H 1915~1984 측자료 26.50

I 1985~1988 측자료 23.00

J 1963~1989 측자료 22.70

한국수자원공사(1990b)K 1963~1984 측자료 21.10

L 1985~1989 측자료 45.50

M - 측자료 21.50 고시 제70호('79.3.5)

N - 측자료 29.50 공고 제196호('93.1.4)

O - 측자료 24.50

건설교통부·한강홍수통제소(2005)

P 1916~1996 측자료 32.50

Q 1919~1984 측자료 30.40

R 1955~1985 측자료 26.30

S 1975~1984 측자료 29.50

T 1985~1996 측자료 49.00

U 1999~2007 측자료 114.71 국토해양부·한강홍수통제소(2009)

*문헌

- 건설교통부·서울지방국토 리청(1998), 한강수계 하천수 사용실태 조사 하천유지유량 산정 보고서: 하천유지유량 산정

- 건설교통부·한강홍수통제소(2005), 한강권역 하천유수사용허가 리시스템 구축 <하천정비기본계획 자료 취합>

- 건설부·산업기지개발공사(1978), 한강유역조사 보고서

- 건설부·한국수자원개발공사(1971), 한강유역조사사업 보고서(부록1)

- 건설부·한국수자원공사(1989), 한강 주운개발사업 타당성조사 보고서

- 국토해양부·한강홍수통제소(2009), 자연.사회환경 개선을 고려한 권역별 하천유지유량 평가, 산정 확보방안(한강권역)

- 한국수자원공사(1990a), 한강 하천유지유량 조사연구보고서

- 한국수자원공사(1990b), 한강유역조사 보고서

표 3.2 여주수위표 지점에 대해 기존 산정된 평균갈수량

- 10 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양

강댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동댐

조정지댐

괴산

댐

횡성

댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천

소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

하천구간별 기준갈수량 *자료: 국토해양부(2009), 하천수 사용허가 업무매뉴얼

(단위: m³/s)

5.545

8.291

8.627

9.492

10.361

10.420

12.008

11.5672.712

5.299

23.297

23.789

0.661

4.642

31.021

0.509

32.442

0.402

0.3252.618

1.2156.584

4.139

1.4181.404

12.548

15.115

18.271

1.309

1.584

2.838

3.779

23.882

0.725 2.504 5.201

0.781

0.237

0.405

30.663

31.8940.411

32.745

0.473

0.167

0.37767.335

24.787

18.398

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

목계

양평

강촌

원주천

그림 3.7 한강수계 하천구간별 기준갈수량 현황

- 11 -

○ 하천수 사용 허가량

- 하천법 제52조(하천수의 사용 리)의 제3항에 따른 하천수 보고 상 시설물은

104개소에 13.46백만 m³/d로서, 생활·공업·농업용수의 허가량의 부분이 보고 상임

- 별 계약량은 소양강 0.51백만 m³/d, 충주 8.28백만 m³/d

구분

허가 황 보고 상 허가 황 보고 상 비율(%) 계약량

(백만m³/d)

개소수허가량

(백만m³/d)개소수

허가량

(백만m³/d)개소수

허가량

(백만m³/d)소양강 충주

생활용수 32 8.40 18 8.39 56.3 99.9 0.44 7.80

공업용수 60 2.62 33 2.60 55.0 99.2 0.01 0.13

농업용수 105 2.58 53 2.47 50.5 95.7 0.06 0.35

발 /기타 7 12.64 - - - - - -

계 204 26.24 104 13.46 51.0 51.3 0.51 8.28

표 3.3 용도별 하천수 사용 허가 현황(2010년 7월 기준)

(a) 용도별 허가비율

0

2

4

6

8

생활 공업 농업

댐계약량

(백만

m³/d)

소양강댐

충주댐

(b) 용도별 계약량

그림 3.8 용도별 허가비율 및 댐 계약량

- 12 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양

강댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동댐

조정지댐

괴산댐

횡성댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

하천구간별 하천수사용 허가량(2010년 7월 기준)

농업 1.753

생활 0.231

공업 26.794

농업 0.001

생활 0.723

공업 0.031

공업 0.000

농업 0.241

기타 0.324

생활 90.120

농업 0.631

생활 0.637

농업 0.927

달천공업 0.094

농업 0.834

농업 1.120

생활 0.115

공업 0.008

농업 0.083

생활 1.277

공업 0.211

농업 0.785

생활 0.035

공업 0.125

농업 0.016

공업 0.037

농업 0.117

생활 0.005

농업 0.009농업 2.131

공업 0.030

농업 1.016

공업 1.765

농업 12.273

목계

양평

강촌

공업 0.002

농업 0.000

기타 6.000

생활 0.995

공업 0.061

농업 0.248

공업 0.094

농업 0.031생활 0.035

공업 0.664

농업 2.493

기타 26.000

생활 3.038

공업 0.042

농업 1.425

생활 0.005

기타 0.003

공업 0.081

농업 0.000생활 0.000

농업 0.352

기타 31.500

공업 0.001

농업 0.020

공업 0.013

농업 0.001

생활 0.007

농업 0.031

기타 10.090

공업 0.004

공업 0.134

농업 0.040

공업 0.114

농업 2.529

기타 72.400

농업 0.266

농업 0.451

공업 0.001

원주천

(단위: m³/s)

그림 3.9 한강수계 하천구간별 하천수사용 허가 현황(2010년 7월 기준)

- 13 -

제2 유역모형을 이용한 유역 수문 해석

1. SWAT-K 개요

○ SWAT-K는 미국 USDA-ARS에서 개발한 유역모형인 SWAT(Soil and Water Assessment

Tool)(Arnold et al., 1993)을 기반으로, 복잡하고 다양한 국내 유역조건에 한 용성을

개선하고 모의 신뢰성을 제고시킨 모형임(한국건설기술연구원, 2007).

○ SWAT SWAT-K 모형의 국내 용은 1990년 후반 시작되어 2000년 반까지는

주로 국내 유역에 한 용성 평가 유출량 해석에 한 연구가 많이 수행되었으며,

2000년 후반부터는 국내 수질오염총량 리제의 수행과 함께 비 오염 리를 한 수

질 모의와 모형내 알고리즘 개선, 기후변화 향 평가 등에 한 연구가 활발히 진행되

고 있음.

SWAT

96.2

GLEAMS

CREAMS

EPIC

1980년대

SWAT

94.2

ROTO

Routing

structure

Pesticide

component

Daily rainfall

Hydrology

Component

Crop growth

component

SWRRB (multiple

subbasins other

components)

1990년대 초

QUAL2E

IN-stream

Kinetics

Build up

/wash off

1990년대 말

SWMM

SWAT

99.2

2000년대

Example SWAT

adaptations

ESWAT

SWAT-G

SWIM

SWAT

2000/2005SWAT-K

그림 3.10 SWAT과 SWAT-K의 개발 과정(Gassman et al., 2007)

- 14 -

2. 모형 입력자료 구축

가. 소유역 구분

○ 수자원단 지도상의 권역을 기 으로 주요 합류 을 고려하여 49개로 분할

대관령

춘천

원주

영월

충주

제천

양평

이천

인제

홍천

유역경계도

소유역경계

강/하천

기상관측소

18

12

29

3 4

5

6

7

8

9

10

11

12

1314

15

16

17

19

20

21

22 23

24

25

26

27

28

30

31

32

33

34

3536

37

38

39

40

41

42

43

4445

46

47

48

49

그림 3.11 SWAT-K 모형 적용을 위한 소유역 구분

- 15 -

나. 기상자료

○ 강수량 : 수자원장기종합계획(건설교통부·한국수자원공사, 2006)에서 용한 권역별로

산정된 면 평균강수량 이용

○ 기상자료(최고/최 온도, 평균풍속, 평균상 습도, 일조시간) : 기상청 할의 9개 측소

( 령, 춘천, 원주, 월, 충주, 양평, 이천, 인제, 제천)에 한 지 별 일 측자료 이

용

다. GIS 자료

○ 수치표고모델(DEM) : 환경부 NGIS 수치지도(1/50,000)로부터 등고선도를 구축하여 얻어

진 30 m 격자 크기 DEM

○ 토양도 : 국립농업과학원의 정 토양도(1/50,000)를 이용하여 토양통에 따른 물리 특성

분포도 구축(북한지역의 미계측지역을 제외하고 총 164개 토양통으로 구성)

○ 토지이용도 : 환경부에서 IRS-1C와 Landsat TM 상을 이용하여 1999~2001년을 심으

로 작성한 분류 토지피복도(1/25,000)를 이용하여 구축(물을 포함하여 총 15가지 형태

로 구분)

라. 인 물이용 자료

○ 유역내 각 에서의 측방류량과 취수장·양수장 등으로부터의 실제 취수량 조사하여 모

델링에 고려(월별 취수량의 변화를 고려하여 용)

- 16 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양

강댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동댐

조정지댐

괴산댐

횡성

댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

하천구간별 하천수 취수량*2002~2009년 실제 취수량 자료 분석

14,218

38,936

2,105

3,403,097

9,136

58,408

달천

19,869

12,060

6,091

61,502

741

225

30,023

12,917

181,869

목계

양평

강촌

63,324

원주천

(단위: m³/d)

그림 3.12 대상유역 하천구간별 하천수 취수량

- 17 -

3. 모형 보정과 검정

○ 소양강 , 충주 , 괴산 , 횡성 , 팔당 지 의 측유입량을 이용하여 권역별로 매개

변수 보정 수행

○ 보정 검정 결과 평가를 한 통계치 분석 : 결정계수, 평균 오차, 상 평균 오

차, 모형효율지수

변수명 변수 설명

매개변수 범

기값1) 범 2)

CN2 선행토양함수조건 AMC-Ⅱ에서의 유출곡선지수 - 0~96

GW_DELAY토양수가 근권역 하부를 지나 얕은 수층에 도달하는

데 소요되는 지하수 지체 시간 (days)31 �

ALPHA_BF 지하수 감수곡선부의 감쇄계수 α (days) 0.048 0~1

SLSOIL 간유출의 지표하 흐름에 한 경사길이 (m) � �

ESCO 토양증발 보상계수 0.95 0~1

1) 모형에서 설정되어 있는 기본값

2) SWAT 이론서에서 제시하는 일반 인 값의 범 (Neitsch et al., 2005)

표 3.4 유출량 보정을 위한 모형 매개변수

○ 보정 검정 기간 : 2002~2005년에 해 보정, 2006~2009년에 해 검정

- 18 -

가. 소양강

0

200

400

600

800

1000

12000.01

0.1

1

10

100

1000

100002002-01-01

2002-03-01

2002-05-01

2002-07-01

2002-09-01

2002-11-01

2003-01-01

2003-03-01

2003-05-01

2003-07-01

2003-09-01

2003-11-01

2004-01-01

2004-03-01

2004-05-01

2004-07-01

2004-09-01

2004-11-01

2005-01-01

2005-03-01

2005-05-01

2005-07-01

2005-09-01

2005-11-01

일강

수량

(mm)

일유입

량(m

³/s)

관측

모의

그림 3.13 소양강댐 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년)

0

200

400

600

800

1000

12000.01

0.1

1

10

100

1000

10000

2006-01-01

2006-03-01

2006-05-01

2006-07-01

2006-09-01

2006-11-01

2007-01-01

2007-03-01

2007-05-01

2007-07-01

2007-09-01

2007-11-01

2008-01-01

2008-03-01

2008-05-01

2008-07-01

2008-09-01

2008-11-01

2009-01-01

2009-03-01

2009-05-01

2009-07-01

2009-09-01

2009-11-01

일강

수량

(mm)

일유입

량(m

³/s)

관측

모의

그림 3.14 소양강댐 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년)

- 19 -

구분평균

연강수량(mm)

평균 연유출량 (mm) 결정계수

(R²)

Nash &

Sutcliffe모형효율

평균오차

(mm/d)

상 평균오차

측치 모의치

보정(2002~2005년)

1,445 940 839 0.84 0.83 0.93 0.35

검정(2006~2009년)

1,325 897 823 0.91 0.88 0.83 0.33

표 3.5 소양강댐 일 유입량에 대한 보정 및 검정 결과

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

50000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Jan-01

Jul-01

Jan-02

Jul-02

Jan-03

Jul-03

Jan-04

Jul-04

Jan-05

Jul-05

Jan-06

Jul-06

Jan-07

Jul-07

Jan-08

Jul-08

Jan-09

Jul-09

월강수

량(m

m)

월유

입량

(mm)

관측

모의

그림 3.15 소양강댐 관측 및 모의 월 유입량 비교(2001~2009년)

- 20 -

나. 충주

0

200

400

600

800

1000

12000.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

2002-01-01

2002-03-01

2002-05-01

2002-07-01

2002-09-01

2002-11-01

2003-01-01

2003-03-01

2003-05-01

2003-07-01

2003-09-01

2003-11-01

2004-01-01

2004-03-01

2004-05-01

2004-07-01

2004-09-01

2004-11-01

2005-01-01

2005-03-01

2005-05-01

2005-07-01

2005-09-01

2005-11-01

일강

수량

(mm)

일유

입량

(m³/s)

관측

모의

그림 3.16 충주댐 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년)

0

200

400

600

800

1000

12000.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

2006-01-01

2006-03-01

2006-05-01

2006-07-01

2006-09-01

2006-11-01

2007-01-01

2007-03-01

2007-05-01

2007-07-01

2007-09-01

2007-11-01

2008-01-01

2008-03-01

2008-05-01

2008-07-01

2008-09-01

2008-11-01

2009-01-01

2009-03-01

2009-05-01

2009-07-01

2009-09-01

2009-11-01

일강

수량

(mm)

일유

입량

(m³/s)

관측

모의

그림 3.17 충주댐 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년)

- 21 -

구분평균

연강수량(mm)

평균 연유출량 (mm) 결정계수

(R²)

Nash &

Sutcliffe모형효율

평균오차

(mm/d)

상 평균오차

측치 모의치

보정(2002~2005년)

1,445 1,016 967 0.84 0.83 1.06 0.38

검정(2006~2009년)

1,325 807 784 0.83 0.80 0.93 0.42

표 3.6 충주댐 일 유입량에 대한 보정 및 검정 결과

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

50000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Jan-01

Jul-01

Jan-02

Jul-02

Jan-03

Jul-03

Jan-04

Jul-04

Jan-05

Jul-05

Jan-06

Jul-06

Jan-07

Jul-07

Jan-08

Jul-08

Jan-09

Jul-09

월강수

량(m

m)

월유

입량

(mm) 관측

모의

그림 3.18 충주댐 관측 및 모의 월 유입량 비교(2001~2009년)

- 22 -

다. 팔당

0

200

400

600

800

1000

120010

100

1000

10000

100000

2002-01-01

2002-03-01

2002-05-01

2002-07-01

2002-09-01

2002-11-01

2003-01-01

2003-03-01

2003-05-01

2003-07-01

2003-09-01

2003-11-01

2004-01-01

2004-03-01

2004-05-01

2004-07-01

2004-09-01

2004-11-01

2005-01-01

2005-03-01

2005-05-01

2005-07-01

2005-09-01

2005-11-01

일강

수량

(mm)

일유

입량

(m³/s)

관측

모의

그림 3.19 팔당댐 일 유입량 비교(보정 결과, 2002~2005년)

0

200

400

600

800

1000

120010

100

1000

10000

100000

2006-01-01

2006-03-01

2006-05-01

2006-07-01

2006-09-01

2006-11-01

2007-01-01

2007-03-01

2007-05-01

2007-07-01

2007-09-01

2007-11-01

2008-01-01

2008-03-01

2008-05-01

2008-07-01

2008-09-01

2008-11-01

2009-01-01

2009-03-01

2009-05-01

2009-07-01

2009-09-01

2009-11-01

일강

수량

(mm)

일유

입량

(m³/s)

관측

모의

그림 3.20 팔당댐 일 유입량 비교(검정 결과, 2006~2009년)

- 23 -

구분평균

연강수량(mm)

평균 연유출량 (mm) 결정계수

(R²)

Nash &

Sutcliffe모형효율

평균오차

(mm/d)

상 평균오차

측치 모의치

보정(2002~2005년)

1,445 814 823 0.95 0.94 0.40 0.18

검정(2006~2009년)

1,325 722 718 0.97 0.97 0.30 0.15

표 3.7 팔당댐 일 유입량에 대한 보정 및 검정 결과

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

35000

100

200

300

400

500

600

700

Jan-01

Jul-01

Jan-02

Jul-02

Jan-03

Jul-03

Jan-04

Jul-04

Jan-05

Jul-05

Jan-06

Jul-06

Jan-07

Jul-07

Jan-08

Jul-08

Jan-09

Jul-09

월강수

량(m

m)

월유

입량

(mm) 관측

모의

그림 3.21 팔당댐 관측 및 모의 월 유입량 비교(2001~2009년)

- 24 -

4. 유역 수문 해석

○ 검증된 모델링 결과(1978~2009년)를 이용하여 유역 수문 특성 해석

○ 운 인 인 용수 이용조건을 배제한 자연상태에서의 강수량, 유출량, 증발산량,

지하수 함양량 해석

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월강

수량

(mm/m

on)

최소

평균

최대

표준편차

그림 3.22 팔당댐 유역의 월별 강수량 현황(1978~2009년)

0

100

200

300

400

500

600

700

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월유출

량(m

m/m

on)

최소

평균

최대

표준편차

그림 3.23 팔당댐 유역의 월별 유출량 현황(1978~2009년)

- 25 -

그림 3.24 연평균 강수량

그림 3.25 연간 유출량

그림 3.26 연간 증발산량

그림 3.27 연간 지하수 함양량

- 26 -

제3 자연유량 기 갈수량 산정

1. 주요 지점별 자연유량 산정

○ 자연유량 : 인 인 용수 수요가 무한 상태, 즉 에 의한 류 방류, 용수의 유입

유출, 취수 회귀, 인 인 토지이용 변경에 따른 물 소모 등에 의한 유량 조 이

없는 자연상태에서의 유역에서 나타나는 하천유출량

○ 운 하천으로부터의 취수 등을 배제한 자연상태에서의 별 유입량 분석

(1978~2009년)

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유

입량

(m�/s)

초과확률 (%)

팔당댐

충주댐

화천댐

소양강댐

괴산댐

횡성댐

그림 3.28 자연상태의 전기간 모의 유입량 자료를 이용한 유황곡선

구분유황별 유입량 (m³/s)

풍수량 평수량 수량 갈수량

팔당 490.46 216.92 107.39 47.19

충주 125.28 53.36 24.98 9.54

화천 81.07 43.16 25.00 13.54

소양강 45.20 16.52 6.67 2.16

괴산 9.86 4.38 2.41 1.22

횡성 3.77 1.40 0.66 0.31

표 3.8 자연상태의 연도별 모의 유입량 자료를 이용한 유황분석

- 27 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양강

댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동

댐

조정지댐

괴산

댐

횡성

댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천

소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

(단위: m³/s)

7.73

11.20

11.41

13.54

14.96

15.09

2.55

2.161.03

0.61

19.27

19.77

0.23

2.45

23.81

0.25

24.61

0.17

0.150.90

0.061.81

3.22

1.480.40

6.09

7.55

9.54

1.10

1.22

1.76

2.17

13.11

0.31

1.01

2.09

0.63

0.14

0.33

17.14

18.220.35

19.05

0.69

0.23

0.5647.19

20.48

9.60

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

목계

양평

강촌

자연상태 하천구간별 평균갈수량 *분석기간: 1978~2009년

원주천

그림 3.29 자연상태 하천구간별 평균갈수량

- 28 -

2. 빈도해석을 통한 기준갈수량 산정

○ 49개 소유역의 32년간의 갈수량 자료 계열에 해 재 기간 10년의 빈도해석

○ 정확률분포형으로 갈수빈도해석에 주로 이용되는 GEV(3p) 분포를 사용하 으며, 매개

변수 추정방법으로 L-Moment법을 이용

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양강댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동댐

조정지댐

괴산댐

횡성댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천

소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

(단위: m³/s)

3.30

4.98

5.06

6.05

6.50

6.55

0.85

0.600.25

0.17

8.11

8.30

0.06

1.16

10.87

0.08

11.26

0.07

0.080.36

0.000.46

1.50

0.720.09

2.76

3.37

4.26

0.53

0.60

0.85

1.04

6.06

0.17

0.51

0.99

0.08

0.01

0.05

8.20

8.680.10

8.86

0.23

0.08

0.1824.79

8.68

4.27

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

목계

양평

강촌

자연상태 하천구간별 10년 빈도 갈수량 *분석기간: 1978~2009년

원주천

그림 3.30 자연상태 하천구간별 10년 빈도 갈수량

- 29 -

제4 팔당호 상류 유입지천의 유량 기여도 평가

○ 에서의 방류 하천 취수 등 인 인 물이용을 배제한 자연상태에서의 소유역별 발

생유량과 하천구간별 운송 특성을 고려하여 팔당 유입량에 한 각 소유역별 유량 기

여도 산정(1978~2009년의 모의자료 기반으로 분석)

1. 발생유량 및 운송량

가. 소유역별 발생유량

○ 하천구간에서의 운송 손실을 고려하지 않은 각 소유역별 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

400

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849

소유역

면적

비율

(%)

소유역

발생

유량

비율

(%)

소유역번호

그림 3.31 연평균 소유역별 발생 유량 비율

- 30 -

나. 지역별 운송량

○ 하천구간에서의 운송율을 기반으로, 각 소유역에서 발생된 유량 팔당 까지 운송되는

양을 검토(1978~~2009년의 강우 기상특성에 따라 모의된 연간 운송량을 크기순으로

정리하여 비교)

○ 유역별 운송량

- 연도별 변화 : 충주 26,902~103,300 m³/s, 화천 23,128~77,096 m³/s, 소양강

13,047~42,023 m³/s, 괴산 2,836~9,449 m³/s, 횡성 949~3,424 m³/s

- 평균 운송량 : 충주 63,184 m³/s, 화천 40,924 m³/s, 소양강 23,182 m³/s, 괴산

5,651 m³/s, 횡성 1,905 m³/s

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100

팔당댐까지의

총운송량

(1,0

00

m³/s)

초과확률 (%)

화천댐상류

소양강댐상류

충주댐상류

괴산댐상류

횡성댐상류

기타

그림 3.32 팔당댐 지점까지 운송된 댐 유역별 연간 유량(1978~2009년)

○ 지역별 운송량

- 연도별 변화 : 강원도 81,366~267,605 m³/s, 경기도 17,899~62,594 m³/s, 충청북도

13,395~48,235 m³/s, 경상북도 648~2,283 m³/s

- 평균 운송량 : 강원도 148,682 m³/s, 경기도 31,665 m³/s, 충청북도 30,044 m³/s, 경상

북도 1,454 m³/s

- 31 -

0

50

100

150

200

250

300

0 20 40 60 80 100

팔당댐까지의

총운송량

(1,0

00

m³/s)

초과확률 (%)

경기 강원

경북 충북

그림 3.33 팔당댐 지점까지 운송된 지역별 연간 유량(1978~2009년)

2. 기여도 산정

가. 소유역별 기여도

○ 팔당 지 에서의 연간 유입량에 한 상류 소유역별 기여도

- 유역면 이 가장 큰 17번 소유역( 강산 상류)의 기여도가 12.0%로서 가장 높으

며, 6번 소유역(홍천강), 11번 소유역(평창강), 29번 소유역(내린천), 49번 소유역( 강

산 ~평화의 상류) 등이 각각 7.1%, 5.7%, 4.7%, 4.1%로서 상 으로 기여도가

높게 나타남. 유역면 이 작은 9번, 14번 소유역의 기여도는 각각 0.12%와 0.13%로

서 매우 낮게 나타남.

○ 팔당 지 에서의 유입 갈수량에 한 상류 소유역별 기여도

- 유역면 이 가장 큰 17번 소유역( 강산 상류)의 기여도가 20.8%로 상 으로

높게 나타났으며, 49번 소유역( 강산 ~평화의 상류), 6번 소유역(홍천강), 18번

소유역(평화의 ~화천 상류), 11번 소유역(평창강)이 각각 8.8%, 5.9%, 4.8%, 4.1%

로서 상 으로 높은 기여도를 나타냄.

- 32 -

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

500

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849

소유

역면적

비율

(%)

팔당댐

유입량에

대한

소유역

기여

도(%

)

소유역번호

그림 3.34 팔당댐 지점에서의 연간 유입량에 대한 상류 소유역별 기여도

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

500

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849

소유

역면적

비율

(%)

팔당댐

갈수량에

대한

소유역

기여

도(%

)

소유역번호

그림 3.35 팔당댐 지점에서의 유입 갈수량에 대한 상류 소유역별 기여도

- 33 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양

강댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동댐

조정지댐

괴산

댐

횡성

댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천

소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

팔당댐 연간 유입량에 대한 소유역별 기여도

(단위: %)

12.07

4.09

0.39

2.95

2.91

0.19

0.36

2.64 3.56

4.67

0.48

0.83

1.38

7.10

0.51

1.20

1.72

0.82

0.653.71

2.184.12

5.72

3.721.86

0.19

2.98

2.05

1.80

2.68

1.52

1.18

1.78

0.90

2.04

2.95

2.11

0.61

1.06

0.67

1.011.27

0.79

0.41

0.71

0.860.12

0.36

0.13

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

목계

양평

강촌

원주천

그림 3.36 자연상태 팔당댐 연간 유입량에 대한 소유역별 기여도

- 34 -

나. 유역 지역별 기여도

○ 팔당 지 에서의 연간 유입량에 한 상류 유역별 기여도

- 연도별 변화 : 충주 상류 23.4~40.2%, 화천 상류 12.9~25.9%, 소양강 상류

8.3~14.2%, 괴산 상류 1.9~3.7%, 횡성 상류 0.6~1.2%

- 평균 기여도 : 충주 상류 29.8%, 화천 상류 19.5%, 소양강 상류 10.9%, 괴산

상류 2.7%, 횡성 상류 0.9%

0

10

20

30

40

50

60

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

유량

기여도

(%)

화천댐상류 소양강댐상류 충주댐상류

괴산댐상류 횡성댐상류 기타

그림 3.37 연도별 팔당댐 유입량에 대한 상류 댐 유역별 기여도

○ 팔당 지 에서의 연간 유입량에 한 행정구역별 기여도

- 연도별 변화 : 강원도 66.0~74.9%, 경기도 12.7~17.7%, 충청북도 9.3~18.3%, 경상북도

0.4~0.9%

- 평균 기여도 : 강원도 70.3%, 경기도 14.9%, 충청북도 14.1%, 경상북도 0.7%

- 35 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

유량

기여도

(%)

경기 강원 경북 충북

그림 3.38 연도별 팔당댐 유입량에 대한 지역별 기여도

- 경기도 기여도를 시·군별로 세분화 : 가평·양평 4%, 여주·이천 2%, 주·남양주·용인

1% , 성남·안성·포천·하남 1% 미만의 기여도

그림 3.39 연평균 팔당댐 유입량에 대한 경기도 시·군별 기여도

- 36 -

○ 팔당 유입 갈수량에 한 상류 유역별 기여도

- 연도별 변화 : 화천 상류 17.8~54.0%, 충주 상류 7.2~43.3%, 소양강 상류

1.0~12.4%, 괴산 상류 0.6~6.1%, 횡성 상류 0.2~2.3%

- 평균 기여도 : 화천 상류 34.8%, 충주 상류 20.7%, 소양강 상류 5.4%, 괴산

상류 3.1%, 횡성 상류 0.8%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

유량

기여

도(%

)

화천댐상류 소양강댐상류 충주댐상류

괴산댐상류 횡성댐상류 기타

그림 3.40 연도별 팔당댐 유입 갈수량에 대한 상류 댐 유역별 기여도

○ 팔당 유입 갈수량에 한 행정구역별 기여도

- 연도별 변화 : 강원도 45.5~83.5%, 충청북도 7.6~26.3%, 경기도 5.5~44.8%, 경상북도

0.2~0.9%

- 평균 기여도 : 강원도 70.9%, 충청북도 15.0%, 경기도 13.5%, 경상북도 0.6%

- 37 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

유량

기여도

(%)

경기 강원 경북 충북

그림 3.41 연도별 팔당댐 유입 갈수량에 대한 지역별 기여도

- 경기도 기여도를 시·군별로 세분화 : 가평·양평 3%, 여주·이천 2%, 주·남양주·용인

1% , 성남·안성·포천·하남 1% 미만의 기여도

그림 3.42 팔당댐 유입 갈수량에 대한 경기도 시·군별 기여도

- 38 -

다. 월별 기여도

○ 팔당 유입량에 한 상류 유역별 월평균 기여도

- 충주 상류 21.6~35.2%, 화천 상류 16.9~32.5%, 소양강 상류 5.1~12.5%, 괴산

상류 2.2~3.9%, 횡성 상류 0.7~1.1%

- 기타지역 화천 상류지역은 겨울철 갈수기에 기여도가 상 으로 높게 나타나

며, 충주 상류 소양강 상류지역은 과 여름철에 기여도가 높게 나타남. 반

면, 괴산 상류와 횡성 상류지역은 월별로 큰 차이가 없음.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

유량

기여

도(%

)

화천댐상류 소양강댐상류 충주댐상류

괴산댐상류 횡성댐상류 기타

그림 3.43 팔당댐 유입량에 대한 상류 댐 유역별 월평균 기여도

○ 팔당 유입량에 한 행정구역별로 월별 기여도

- 강원도 66.9~73.8%, 충청북도 13.3~15.9%, 경기도 10.5~16.8%, 경상북도 0.6~0.8%

- 강원도는 철의 기여도가 높게 나타나며, 경기도는 가을철과 겨울철에 상 으로

높은 기여도 보임. 반면, 충청북도와 경상북도는 월별 기여도 차이가 크지 않은 것

으로 분석됨.

- 39 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

유량

기여도

(%)

경기 강원 경북 충북

그림 3.44 팔당댐 유입량에 대한 지역별 월평균 기여도

- 40 -

제5 인 향에 따른 유황 변화 해석 평가

1. 인위적 상태에서의 유황 분석

○ 상류 방류량과 하천 취수량을 용한 상태(2001~2009년 분석)

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유

입량

(m�/s)

초과확률 (%)

팔당댐

충주댐

화천댐

소양강댐

괴산댐

횡성댐

그림 3.45 인위상태에서의 전기간 모의 유입량 자료를 이용한 유황곡선

구분유황별 유입량 (m³/s)

풍수량 평수량 수량 갈수량

팔당 487.87 265.46 178.66 132.03

충주 124.25 48.15 22.16 7.96

화천 78.64 30.55 13.12 5.14

소양강 45.75 15.40 5.41 1.68

괴산 9.67 3.75 2.00 0.92

횡성 3.77 1.25 0.56 0.25

표 3.9 인위적 상태의 연도별 모의 유입량 자료를 이용한 유황분석

- 41 -

금강산댐

북한강

평화의댐

춘천댐

소양강

댐

의암댐

팔당댐

도암댐

청평댐

화천댐

충주댐

광동

댐

조정지댐

괴산

댐

횡성

댐

송천

골지천

오대천

영월평창강

주천옥동천

영춘

장회나루터

제천천

원서천

음성천

달천달천

섬강간현 문막

강천

우만

여주

청미천

양화천

복하천

흑천흑천

경안천

오산천

곤지암천

우산천

경안

양구서천

인북천

내린천

소양강

홍천

가평천

조종천

청평

홍천

가평

(단위: m³/s)

6.15

2.54

1.19

5.14

4.01

1.63

15.72

1.680.89

0.48

39.15

38.18

0.16

1.77

48.90

0.21

46.70

0.18

0.151.63

0.052.18

2.31

1.060.28

5.35

6.51

7.96

0.89

0.92

1.16

1.51

54.50

0.25

2.68

3.63

0.11

0.07

0.08

60.99

62.000.19

62.76

0.43

0.16

0.36132.03

40.69

49.38

국 가 하 천

지방1급하천

지방2급하천

수위관측소

소유역 말단

범

례

목계

양평

강촌

원주천

인위상태 하천구간별 평균갈수량*분석기간: 2001~2009년

(댐방류량 및 물사용량 고려)

그림 3.46 인위상태 하천구간별 평균갈수량(댐방류/물사용 고려)

- 42 -

2. 인위적 물이용에 따른 유황 변화 분석

○ 다음의 시나리오 상태에 따른 유출량 모의 결과 비교

· 자연상태 : 방류량 하천 취수량을 모두 용하지 않은 경우

· 인 상태1 : 방류량 하천 취수량을 모두 용한 경우

· 인 상태2 : 방류량만 용하고, 하천 취수량은 용하지 않은 경우

· 인 상태3 : 다목 (소양강·충주·횡성) 방류량만 용하지 않은 경우

<분석 방법>

자연상태와 인 상태1의 비교 → 방류량 하천 취수량 향 평가

인 상태1과 인 상태2의 비교 → 하천 취수량 향 평가

인 상태1과 인 상태3의 비교 → 다목 향 평가

0

20

40

60

80

100

120

140

160

팔당댐 북한강종점 청평댐 의암댐 소양강종점 양평수위표 여주수위표 섬강종점 목계수위표 달천종점

평균

갈수

량(m

³/s)

자연상태

인위상태1

인위상태2

인위상태3

그림 3.47 댐 방류 및 하천 취수에 따른 주요 지점별 갈수량 비교

- 43 -

가. 팔당 지

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월평

균유

량(m

³/s)

자연상태

인위상태1

인위상태2

인위상태3

그림 3.48 댐 방류 및 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(팔당댐 지점)

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유량

(m³/s)

초과확률 (%)

자연상태

인위상태1

인위상태3

31.8%31.8%

382 m382 m³³/s/s

그림 3.49 댐 방류 및 하천 취수에 따른 유황 변화(팔당댐 지점)

- 44 -

나. 청평 지

0

200

400

600

800

1,000

1,200

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월평

균유

량(m

³/s)

자연상태

인위상태1

인위상태2

인위상태3

그림 3.50 댐 방류 및 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(청평댐 지점)

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유량

(m³/s)

초과확률 (%)

자연상태

인위상태1

인위상태3

28.4%28.4%

186 m186 m³³/s/s

그림 3.51 댐 방류 및 하천 취수에 따른 유황 변화(청평댐 지점)

- 45 -

다. 여주수 표 지

0

200

400

600

800

1,000

1,200

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월평

균유

량(m

³/s)

자연상태

인위상태1

인위상태2

인위상태3

그림 3.52 댐 방류 및 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(여주수위표 지점)

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유

량(m

³/s)

초과확률 (%)

자연상태

인위상태1

인위상태3

24.8%24.8%

231 m231 m³³/s/s

그림 3.53 댐 방류 및 하천 취수에 따른 유황 변화(여주수위표 지점)

- 46 -

라. 목계수 표 지

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

월평

균유

량(m

³/s)

자연상태

인위상태1

인위상태2

인위상태3

그림 3.54 댐 방류 및 하천 취수에 따른 월별 유량 변화(목계수위표 지점)

1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

일유

량(m

³/s)

초과확률 (%)

자연상태

인위상태1

인위상태3

24.6%24.6%

177 m177 m³³/s/s

그림 3.55 댐 방류 및 하천 취수에 따른 유황 변화(목계수위표 지점)

- 47 -

3. 댐 운영에 따른 유황변화 및 조절효과 분석

○ 소양강 , 충주 , 횡성 의 운 이 하류부에 미치는 조 효과를 분석

○ 3개 다목 이 모두 운 되고 있는 재의 유역상황과 소양강 , 충주 , 횡성 이 각

각 없는 경우를 가정하여 유출분석 수행(Kim et al., 2012)

시나리오댐별 모형 적용자료

운 유무소양강 충주 횡성

재상황 방류량 방류량 방류량소양강 , 충주 , 횡성 의 운 이

이루어지는 경우

시나리오1 유입량 방류량 방류량 소양강 이 없는 경우

시나리오2 방류량 유입량 방류량 충주 이 없는 경우

시나리오3 방류량 방류량 유입량 횡성 이 없는 경우

시나리오4 유입량 유입량 유입량소양강 , 충주 , 횡성 이 모두

없는 경우

표 3.10 다목적댐 운영에 따른 유출분석 시나리오

○ 조 유량 : 상류부 다목 이 없는 경우를 모의한 자연유량(실선)과 상류부 다목 에

의해 조 된 유량( 선)과의 차이

○ 조 기간 : 그림의 오른쪽 두 곡선 사이의 면 은 하천의 입장에서 이 운 되기 에

는 없었던 양, 즉 운 에 의해 하천에 추가된 유량이므로 양(+)의 부호를 붙 으며,

이 기간을 조 기간(regulated duration)으로 정의

- 48 -

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

초과확률 (%)

일 유

량 (

m3/s

)현재상황

시나리오

조절기간

조절효과(+)

조절효과(-)

그림 3.56 댐 운영에 따른 조절효과 평가방법(Kim et al., 2012)

유황자료

소양강 충주 횡성 다목

조 기간(일)

조 용량(억m³)

조 기간(일)

조 용량(억m³)

조 기간(일)

조 용량(억m³)

조 기간(일)

조 용량(억m³)

2001년 316 9.13 292 9.07 325 0.57 334 18.14

2002년 313 9.02 319 9.89 286 0.56 312 16.95

2003년 280 13.92 251 14.10 278 1.17 290 27.88

2004년 300 13.20 352 28.10 282 0.66 348 38.55

2005년 254 11.98 306 15.39 279 0.60 272 26.56

2006년 335 12.31 333 17.85 288 1.13 352 29.49

2007년 276 10.89 242 9.80 262 0.64 252 20.39

2008년 300 10.47 336 15.93 314 0.73 330 26.30

2009년 347 11.19 332 9.46 307 0.61 347 20.76

연도별평균 302 11.35 307 14.40 291 0.74 315 25.00

기간자료 304 10.26 336 11.89 303 0.53 333 22.51

표 3.11 상류 다목적댐 운영에 따른 팔당댐 지점에서의 유황 조절효과

- 49 -

제 4 장 요약 결론

팔당 상류지역을 상으로 SWAT-K 유역모형의 용에 의한 정교한 수문해석을 통해

운 하천으로부터의 취수 등 인 물이용에 따른 향을 정량 으로 분석하고, 팔당호

로 유입되는 유량에 한 상류 지역 유입지천의 유량 기여도를 평가함.

○ 최신 유역 모델링 기법(SWAT-K)을 용한 유역 수문 해석

- 유역의 기상·지형 등 물리 특성, 인 물이용 고려

- 매개변수의 공간 보정을 통한 시·공간 인 모형 용성 검증

- 합리 인 자연유량 추정 기 갈수량 산정 기반 구축

○ 32년간(1978~2009년)의 모의자료를 이용한 자연유량 기 갈수량 산정

- 평균갈수량 : 팔당 47.19 m³/s, 충주 9.54 m³/s, 화천 13.54 m³/s, 소양강 2.16

m³/s, 괴산 1.22 m³/s, 횡성 0.31 m³/s

- 기 갈수량(10년 빈도 평균갈수량) : 팔당 24.79 m³/s, 충주 4.26 m³/s, 화천

6.05 m³/s, 소양강 0.60 m³/s, 괴산 0.60 m³/s, 횡성 0.17 m³/s

○ 팔당호 유입량에 한 상류 하천구간별/지역별 유량 기여도 평가

- 소유역별 발생유량과 하천구간별 운송 특성을 이용한 기여도 산정

- 팔당 갈수량에 한 유역별 기여도 : 화천 상류 34.8%, 충주 상류 20.7%,

소양강 상류 5.4%, 괴산 상류 3.1%, 횡성 상류 0.8%

- 팔당 갈수량에 한 경기도 지역 기여도 13%(가평·양평 3%, 여주·이천 2%, 주·

남양주·용인 1% , 성남·안성·포천·하남 1% 미만)

- 팔당 연간 유입량에 한 경기도 지역 기여도 15%(가평·양평 4%, 여주·이천 2%,

주·남양주·용인 1% , 성남·안성·포천·하남 1% 미만)

- 팔당 유입량에 한 경기도 지역의 월별 기여도 10.5~16.8%

○ 인 물이용( 운 , 하천취수)에 따른 유황 변동 분석

- 상류 방류량 하천 취수량에 따른 향 분석

- 하천 취수량에 따른 향 미미

- 상류 다목 운 에 따른 갈수량 증가 : 팔당 지 102.5 m³/s, 북한강 종

33.1 m³/s, 양평수 표 지 50.6 m³/s

- 50 -

○ 다목 운 에 따른 팔당 유입지 의 유황 조 효과 분석

- 소양강 조 효과 10.3억m³(304일), 충주 조 효과 11.9억m³(336일), 횡성 조

효과 0.53억m³(303일), 3개 다목 의 조 효과 22.5억m³(333일)

팔당 상류지역에 해 자연유량에 한 합리 인 추정과 다목 운 하천 취수 등

을 고려한 장기간에 걸친 유량 변화를 정량 으로 해석함으로써 재의 가용수자원에 한

정확한 산정은 물론 향후 상유역에서의 물리 환경의 변화에 한 응 유역내 시공간

으로 다양한 특성을 반 한 수문순환의 신뢰성 있는 해석을 한 기반을 구축하 다고

단됨. 아울러, 국가 차원에서의 수자원 계획 합리 인 배분과 효율 인 리방안의 수립

을 한 기 자료로서 활용될 수 있을 것으로 기 됨.

- 51 -

참고문헌

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