KR101840433B1 - 예측 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 따르면, 특정 지역 - 상기 특정 지역은 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 주 수원공 및 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 대체 수원공이 배치됨 - 이 가뭄에 대해서 취약한지 여부를 나타내는 가뭄 취약성 지표를 산출하는 예측 시스템에 있어서, 상기 특정 지역의 강수량에 대한 정보를 제공하는 강우계측기; 상기 강우계측기에서 제공되는 강수량에 대한 정보를 기초로 가뭄 취약성 지표를 산출하는 제어부; 및 상기 제어부에서 산출된 상기 가뭄 취약성 지표를 표시하는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 강우계측기에서 제공된 강수량에 대한 정보를 기초로 상기 특정 지역의 월별 강우의 최대 표준편차, 월별 강우의 표준편차 및 해당 년도 강우량을 산출하며, 상기 월별 강우의 최대 표준편차 및 상기 월별 강우의 표준편차를 기초로 강우편차지표를 산출하고, 상기 제어부에 미리 입력된 상기 특정 지역의 평년 강우량 및 상기 해당 년도 강우량을 기초로 강우지표를 산출하며, 상기 강우편차지표와 상기 강우지표를 서로 비교하여, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 이상인 경우, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Description
본 발명은 예측 시스템에 관한 것으로, 계측된 정보를 기초로 개별적인 지표를 연산하고, 연산된 개별적인 지표를 기초로 하여 가뭄 및/또는 홍수 취약성 지표를 산출하는 예측 시스템에 관한 것이다.
기존과 같은 경향으로 온실가스가 배출될 경우, 우리나라의 기온과 강수량은 2050년에 각각 3.4℃, 15.5%가 증가할 것으로 예상(IPCC 기상청,2013)된다. 또한 내륙을 제외한 대부분이 아열대화되고 폭염, 집중호우 등도 더욱 증가될 것으로 예상되고 있다.
이러한 기후변화는 농작물의 재배적지 변화, 폭염,호우, 기상재해, 병충해 증가 등의 결과를 초래하며 이상고온, 호우 등으로 인해 농축산물 수급불안 및 재해를 야기하게 될 것으로 예측되고 있다. 또한, 대규모 홍수와 게릴라성 집중호우 등으로 홍수발생의 위험은 증가하며 가뭄은 2~3년 주기로 빈발하여 물 부족 가능성이 계속하여 증가할 것으로 예측되고 있다. 더불어 현재의 기온 상승과 강수량 증가로 인하여 감귤, 사과 등의 재배지가 북상하였고 폭염으로인해 가축이 폐사하는 등의 피해가 발생하고 있다.
이러한 기상 변화는 우리나라도 예외가 아니며, 최근 50년 동안의 우리나라 강수량을 분석한 결과 전국적으로 강우일수는 감소하고 일강우량 80 mm 이상인 호우발생빈도는 증가(기상연구소, 2004)하는 경향으로 나타나고 있다. 또한, 남부지방에서는 연강수량이 7% 증가하고 연 강우일수는 14% 감소하며 강우강도는 18% 이상 증가하는 것으로 조사되고 있다.
앞으로의 기후 변화가 농업, 농촌에 크게 영향을 줄 것으로 예상됨에 따라 기후 변화에 따른 수급불안 및 재해에 대응하기 위한 방안이 필요하다. 이를 위해서는 기후변화의 영향 평가가 선행되어야 하는 필요성이 대두되고 있었다. 이하, 기존의 기후변화의 영양 평가와 관련된 기존의 지표에 대해서 설명한다.
(1) 국가지속가능발전지표
환경부(2001)는 우리나라의 지속가능한 발전을 평가하기 위해 국가지속가능 발전지표 개발 및 활용방안에 대한 연구를 수행하였는데, 이 연구는 UNCSD의 지속가능발전지표(Sustainable Development Indicator)와 OECD의 PSR(Pressure -State - Response)모형을 바탕으로 한 지속가능발전지표 등을 검토한 뒤 우리나라에 맞는 지속가능발전지표를 구축하였다.
(2) 수자원장기종합계획
수자원 이용과 관련해서는 수자원장기종합계획의 물이용종합계획 기본방향(국토교통부, 2011)을 통해 전 국토에 대한 수자원 계획을 구축하고 있으며, 물이용뿐 아니라 하천환경의 생태성, 기후변화 대응, 공유하천의 물 안보 등에 대해 다루고 있다.
이는, 수자원장기종합계획 내에서의 수자원 이용에 부정적인 영향을 미치는 홍수의 영향을 평가기 위한 지표인 홍수위험도와, 하천환경의 질적 평가를 수행하기 위한 지표인 하천환경평가지표를 개발하여 일부 유역을 대상으로 수행하였다.
여기서, 홍수 위험도는 기상, 수문지형, 사회경제, 홍수방어 인프라를 반영하여 통합적인 위험도를 평가함으로써 지역별로 홍수피해의 특성을 평가하여 지역별 치수대책을 차별하여 적용하였으며, 수자원장기종합계획에서는 기상, 수문지형, 사회경제, 홍수방어 취약성으로 구성된 지표를 기준으로 평가항목을 구축하였다.
또한, 하천환경 평가지표는 하천의 자연도, 수질, 서식환경, 친수성을 종합적으로 고려하여 평가할 수 있도록 함으로써 하천환경 현황 파악 및 관리 및 개선의 목표를 수립하기 위해 구축되었으며, 하천자연도, 생물서식처, 친수성, 수질로 구성된 지표를 기준으로, 각 지표내의 평가항목을 구축하여 합산한 뒤 점수화하여 5등급으로 구분하였다.
(3) 물 안보지수
물 안보지수는 지속 가능한 물 이용을 물 안보 측면에서 DPSIR 구조에 따라 지표를 구성하였으며, 가중치를 계산하여 통합한 뒤 물이용을 평가하였다.
또한, 수자원이용의 세부분야로 물관련 재해경감, 물분쟁, 안정적 물공급을 위한 지역격차 해소, 친수환경조성, 물재이용을 검토한 뒤 이를 반영하여 물 안보지표를 구성하였다.
또한, 최시중 등 (2005)은 PSR구조에 따라 큰 지표를 구성한 뒤 각각에 세부주제와 세부지표를 구성하여 방대한 범위에서 우리나라의 수자원현황을 평가였다.
(4) 물 빈곤 지수
영국 생태수문센터(Center for Ecology & Hydrology, CEH)에서 개발한 물빈곤지수(WPI)는 개별 가정이나 커뮤니티 수준에서 물 스트레스를 진단하여 국가, 중앙정부, 커뮤니티, 기부자 등의 의사결정자에게 수자원 분야의 우선순위를 결정하는데 필요한 정보를 제공하기 위해 개발된 통합적인 지표이다. (Sullivan, 2002, Sullivan et al., 2003)
이는, 주로 빈곤국가의 물이용을 위한 목적으로 개발된 지표로서, 물빈곤지수(WPI)는 수자원의 이용에 관한 평가를 위해 수문뿐 아니라 사회 및 경제, 환경지표를 통합한 형태이며 수자원의 양(resource), 수자원 공급률(access), 수자원 관리능력(capacity), 수자원이용 효율성(use), 생태에 대한 물의 할당(environment)의 다섯가지 구성요소를 고려하고 있다.
(5) 기후 변동성 지수
기후변동성지수(CVI)는 수자원의 변화에 따른 인간의 취약성을 다각도로 평가하는 총체적인 평가로 사회, 환경, 경제적 정보를 포함하고 있다. (Sullivan and Meigh, 2005)
또한, 기후변동성지수는 물빈곤지수(WPI)와 유사하게 빈곤계층의 수자원 취약성에 초점을 맞추어 개발되어 적용되고 있으며, 물빈곤지수를 심화시켜 다섯 가지 구성요소 내 다양한 변수를 활용함으로써 기후변동성에 따른 물 이용에 미치는 다양한 분야를 고려하고 있다.
(6) 물 스트레스 지수
물 스트레스 지수(WSI)는 Falkenmark(1989)가 개발한 물 부족 지수로서, Falkenmark Indicator로 불리기도 한다. 물 스트레스를 측정하는 가장 기본적인 방법으로 연간 총 지표유출수량 중 인간이 이용할 수 있는 양으로 정의한다.
여기서, 단위는 일 년간 재생가능한 물(지표유출수) 백만m3를 사용할 수 있는 100명 단위의 인구수이며, 지표 값에 따른 스트레스 지수를 제시하고 있다.
다만, 상술한 지표들은 일차원적인 지표로서 수자원 정책의 수립뿐만 아니라 농업용수량을 관리하는 것에는 어려움이 따르고 있다. 따라서 관개 시스템을 구성하는 요소들을 종합적으로 평가할 수 있는 지표 개발의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해서, 관개 시스템을 구성하는 요소들을 이용하여 산출된 가뭄 및/또는 홍수 취약 지표를 산출하는 예측 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템은 특정 지역 - 상기 특정 지역은 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 주 수원공 및 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 대체 수원공이 배치됨 - 이 가뭄에 대해서 취약한지 여부를 나타내는 가뭄 취약성 지표를 산출하는 예측 시스템에 있어서, 상기 특정 지역의 강수량에 대한 정보를 제공하는 강우계측기; 상기 강우계측기에서 제공되는 강수량에 대한 정보를 기초로 가뭄 취약성 지표를 산출하는 제어부; 및 상기 제어부에서 산출된 상기 가뭄 취약성 지표를 표시하는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 강우계측기에서 제공된 강수량에 대한 정보를 기초로 상기 특정 지역의 월별 강우의 최대 표준편차, 월별 강우의 표준편차 및 해당 년도 강우량을 산출하며, 상기 월별 강우의 최대 표준편차 및 상기 월별 강우의 표준편차를 기초로 강우편차지표를 산출하고, 상기 제어부에 미리 입력된 상기 특정 지역의 평년 강우량 및 상기 해당 년도 강우량을 기초로 강우지표를 산출하며, 상기 강우편차지표와 상기 강우지표를 서로 비교하여, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 이상인 경우, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제1 유량계측기; 및 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제2 유량계측기;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 서로 비교하여, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 미만인 경우, 상기 제1 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양인 주 수원공의 용수 공급량을 산출하고, 상기 제2 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양인 대체용수 이용량을 산출하고, 상기 제1 유량계측기에서 제공된 정보 및 상기 제2 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 용수 구역으로 유입되는 물의 양인 용수이용량을 산출하며, 상기 주 수원공의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 용수자급지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 용수자급지표를 산출하고, 상기 대체 수원공의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 대체용수 이용지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 대체용수 이용지표를 산출하며, 상기 제1 용수자급지표 및 상기 제2 용수자급지표를 기준으로 용수자급지표증감값 및 상기 제1 대체용수 이용지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기준으로 대체용수지표증감값을 산출하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 부호 - 상기 부호는 양수, 음수를 나타내는 부호임 -를 서로 비교하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되는 경우, 상기 강우편차지표, 상기 강우지표, 상기 제2 용수자급지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 개폐 정도에 따라 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제1 유량밸브; 및 개폐 정도에 따라 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제2 유량밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 경우, 상기 제1 유량계측기 및 상기 제2 유량계측기에 대한 고장 정보가 상기 디스플레이부에 표시되도록, 상기 디스플레이부를 제어하고, 상기 제1 유량밸브 및 상기 제2 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브 및 상기 제2 유량밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 주 수원공의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제1 수위계측기; 및 상기 대체 수원공의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제2 수위계측기;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제1 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 주 수원공의 수위가 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 제1 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브를 제어하고, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제1 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 주 수원공의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우, 상기 제1 유량밸브가 개방되도록 상기 제1 유량밸브를 제어하고, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제2 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 대체 수원공의 수위가 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 제2 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브를 제어하고, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제2 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 대체 수원공의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우, 상기 제2 유량밸브가 개방되도록 상기 제2 유량밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른 뒤, 상기 제1 유량계측기에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물이 존재하는 경우, 상기 제1 유량밸브의 개방 정보가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하고, 상기 제2 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른 뒤, 상기 제2 유량계측기에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물이 존재하는 경우, 상기 제2 유량밸브의 개방 정보가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 가뭄 취약성 예측 시스템에 따르면, 다각적인 방향으로 가뭄 및/또는 홍수의 취약성을 예측할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 대한 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템이 배치되어 있는 버들저수지 지역을 설명하기 위한 지도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템이 배치되어 있는 무수저수지 지역을 설명하기 위한 지도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 버들 저수지의 가뭄 취약성 지표에 대한 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 버들 저수지의 홍수 취약성 지표에 대한 그래프
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 무수 저수지의 가뭄 취약성 지표에 대한 그래프
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 무수 저수지의 홍수 취약성 지표에 대한 그래프
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 폐쇄하도록 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어한 후, 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정에 대해서 설명하기 위한 도면
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템이 배치되어 있는 버들저수지 지역을 설명하기 위한 지도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템이 배치되어 있는 무수저수지 지역을 설명하기 위한 지도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 버들 저수지의 가뭄 취약성 지표에 대한 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 버들 저수지의 홍수 취약성 지표에 대한 그래프
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 무수 저수지의 가뭄 취약성 지표에 대한 그래프
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 의해 산출된 무수 저수지의 홍수 취약성 지표에 대한 그래프
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 폐쇄하도록 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어한 후, 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정에 대해서 설명하기 위한 도면
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 대한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템은, 특정 지역 - 상기 특정 지역은 물이 수용되며 용수 구역(S10)으로 수용된 물을 제공하는 주 수원공(S20) 및 물이 수용되며 용수 구역(S10)으로 수용된 물을 제공하는 대체 수원공(S30)이 배치됨 - 이 가뭄에 대해서 취약한지 여부를 나타내는 가뭄 및/또는 홍수 취약성 지표를 산출하는 예측 시스템에 있어서, 상기 특정 지역의 강수량에 대한 정보를 제공하는 강우계측기(210); 상기 강우계측기(210)에서 제공되는 강수량에 대한 정보를 기초로 가뭄 취약성 지표를 산출하는 제어부(100); 및 상기 제어부(100)에서 산출된 상기 가뭄 취약성 지표를 표시하는 디스플레이부(300);를 포함할 수 있다.
용수 구역(S10)은 물이 필요한 곳에 용수를 공급하기 위한 구역별, 수계별 단위를 말한다.
여기서, 용수는 농촌용수, 농업용수, 공업용수 등을 포함하는 개념일 수 있다.
또한, 상기 용수 구역(S10)은 농업용 저수지, 양수장, 논지 등을 포함하는 개념일 수 있다.
상기 용수 구역(S10)은 도 1에는 3개의 구역으로 구분되어 있지만, 이에 한정하지 않으며, 상기 용수 구역(S10)의 형태 및 개수는 다양하게 변경이 가능할 수 있다.
주 수원공(S20)은 상기 용수 구역(S10)에 제공되는 물이 수용될 수 있다.
일례로, 상기 주 수원공(S20)은 저수지, 양수장 등일 수 있다.
다만, 이에 한정하지 않고 상기 주 수원공(S20)은 물이 수용될 수 있는 모든 공간을 일컫는 장소를 포함할 수 있다.
대체 수원공(S30)은 상기 용수 구역(S10)에 제공되는 물이 수용될 수 있다.
일례로, 상기 대체 수원공(S30)은, 저수지, 양수장, 관정등일 수 있다.
다만, 이에 한정하지 않고 상기 대체 수원공(S30)은 물이 수용될 수 있는 모든 공간을 일컫는 장소를 포함할 수 있다.
상기 대체 수원공(S30)은 상기 주 수원공(S20)이 수용되는 물이 양이 소정의 기준값 이하보다 적을 경우를 대비하여 물이 수용될 수 있다.
상기 주 수원공(S20) 및/또는 상기 대체 수원공(S30)에 수용되어 있는 물은 수로(L10)를 통해 상기 용수 구역(S10)으로 유동될 수 있다.
상기 수로(L10)는 하천, 수도관 등 물이 유동될 수 있는 모든 로(路)를 포함할 수 있다.
상기 예측 시스템은 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제1 유량계측기(220)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 예측시스템은 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제2 유량계측기(230)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 유량계측기(220)는 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 물이 유동되도록 안내하는 수로(L10) 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 유량계측기(230)는 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 물이 유동되도록 안내하는 수로(L10) 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 유량계측기(220) 및 상기 제2 유량계측기(230)는 유동되는 물의 양을 계측할 수 있는 모든 계측 장치를 포함할 수 있다.
상기 예측 시스템은 개폐 정도에 따라 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제1 유량밸브(410)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 예측 시스템은 개폐 정도에 따라 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제2 유량밸브(420)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 유량밸브(410)는 상기 주 수원공(S20)에 수용된 물이 상기 용수 구역(S10)으로 유동되도록 안내하는 수로(L10) 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 유량밸브(410)는 상기 주 수원공(S20) 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 유량밸브(420)는 상기 대체 수원공(S30)에 수용된 물이 상기 용수 구역(S10)으로 유동되도록 안내하는 수로(L10) 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 유량밸브(420)는 상기 상에 배치될 수 있다.
상기 예측 시스템은 상기 주 수원공(S20)의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제1 수위계측기(240)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 예측시스템은 상기 대체 수원공(S30)의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제2 수위계측기(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 수위계측기(240)는 상기 주 수원공(S20) 상에 배치될 수 있으며, 상기 제1 수위계측기(240)는 수용되어 있는 물의 수위를 검측할 수 있는 모든 검측 장비를 포함할 수 있다.
상기 제2 수위계측기(250)는 상기 대체 수원공(S30) 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2 수위계측기(250)는 수용되어 있는 물의 수위를 검측할 수 있는 모든 검측 장비를 포함할 수 있다.
상기 예측 시스템은 상기 용수 구역(S10)으로부터 배수되는 물의 양과 관련된 정보를 제공하는 배수계측기(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 배수계측기(260)는 상기 용수 구역(S10)으로부터 물이 배수되는 수로(L10) 상에 배치될 수 있거나, 상기 용수 구역(S10) 상에 배치될 수도 있다.
상기 배수계측기(260)는 상기 용수 구역(S10)의 개수에 따라 복수개로 형성될 수 있다.
상기 예측 시스템은 상기 용수 구역(S10)으로 유입되는 물의 양과 관련된 정보를 제공하는 용수계측기(270)를 더 포함할 수 있다.
상기 용수계측기(270)는 상기 용수 구역(S10)으로 물이 유동되는 수로(L10) 상에 배치될 수 있거나, 상기 용수 구역(S10) 상에 배치될 수 있다.
상기 용수계측기(270)는 상기 용수 구역(S10)의 개수에 따라 복수개로 형성될 수 있다.
상기 예측시스템은 개폐 정도에 따라 상기 주 수원공(S20) 및/또는 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제3 유량밸브(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 유량밸브(240)는 개폐 정도에 따라 상기 용수 구역(S10)으로 유입되는 물의 양을 조절할 수 있다.
상기 제3 유량밸브(240)는 상기 상기 용수 구역(S10)의 개수에 따라 복수개로 형성될 수 있다.
디스플레이부(300)는 소정의 정보를 표시할 수 있는 모든 디스플레이를 포함할 수 있다.
제어부(100)는 상기 강우계측기(210), 상기 제1 수위계측기(240), 상기 제2 수위계측기(250), 상기 디스플레이부(300), 상기 제1 유량밸브(410), 상기 제1 유량계측기(220), 상기 제2 유량밸브(420), 상기 제2 유량계측기(230), 상기 제3 유량밸브(240), 상기 용수계측기(270) 및 상기 배수계측기(260)와 유선 및/또는 무선으로 연결되어, 검측되는 정보 및/또는 제어신호 등은 서로 송신하거나 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.
제어부(100)는 수신부(110), 연산부(120), 입력부(130), 송신부(140) 및 저장부(150)를 포함할 수 있다.
상기 수신부(110)는 상술한 시스템의 구성으로부터 정보를 수신할 수 있다.
상기 연산부(120)는 상기 예측 시스템에서 제어를 하는데 필요한 연산이 이루어질 수 있따.
상기 입력부(130)는 상기 예측 시스템에서 필요한 각종 정보가 입력될 수 있다.
상기 송신부(140)는 상기 예측 시스템의 구성으로 정보를 송신할 수 있다.
상기 저장부(150)는 상기 예측 시스템에서 제어하는데 필요한 각종 정보가 저장되어 있을 수 있다.
이하, 가뭄 및 홍수 취약성 지표를 산출하는 과정에 대해서 설명할 수 있다.
가뭄 및 홍수 취약성 지표를 산출하기 위하여, 국내, 외 취약성 평가 지표를 분석한 결과를 바탕으로, 국내 농업기상 및 농업용수, 농업생산기반시설물 등 관련 자료의 조사 현황을 고려하여 가뭄 취약성 지표를 제시하고 대상지구에 적용할 수 있다.
우리나라의 경우 [농업, 농촌 및 식품산업 기본법 제47조의2] 및 [농업, 농촌 및 식품산업 기본법 시행규칙 제5조]에 의거하여 매년 홍수 및 가뭄 취약성 평가를 위한 실태조사를 실시하게 되어 있으며, 5년마다 재해 취약성을 평가한 보고서를 제출하게 되어 있다.
따라서 조사항목을 크게 농업기상 및 농업용수로 분류하고 가뭄취약성 평가를 위한 평가지표 및 그에 따른 실태조사 항목을 제시할 수 있다.
| 조사항목 (고시) |
실태조사 | 영향평가 | |||
| 조사대상 | 공간범위 | 시기/주기 | 평가지표 | 종합평가 | |
| 농업 기상 |
기상(기온, 증발산량 등) | 전국 용수구역 단위 |
연중/1년 | 기후변화율 | 기후변화 추세 분석 |
| 연 강수량 | 강수편차율 | 강수량의 순별/월별/분기별 변동성 정도 분석 |
|||
| 연 평균강수량 | |||||
| 월 강수량 | |||||
| 월 평균강수량 | |||||
| 일 강수량 | |||||
| 연간 무강수 일수 | 연중/1년 | 가뭄발생확률 | 무강수 일수의 월별/관개기별 변동성 정도 분석 |
||
| 월별 무강수 일수 | 관개기/1년 | ||||
| 연간 무강수 최대 지속일수 | 연중/1년 | ||||
| 월별 무강수 최대 지속일수 | 관개기/1년 | ||||
| 농업 용수 |
유입량 | 전국 용수구역 단위 |
연중/1년 | 용수 부존량 | 이용 가능한 용수 부존량 평가 |
| 저수시 저수량 / 저수율 | 관개기/1년 | 단위면적당 가용 용수량 | 공급가능량 변동 분석을 통한 가뭄 대응 능력 평가 | ||
| 취입보 담수율 | 관개기/1년 | ||||
| 공급량 | 관개기/1년 | 용수 자급율 | 단일 용수구역 내에서의 공급 및 이용을 분석함으로서 자급율 평가 | ||
| 양수장 양수량 / 양수능 | 관개기/1년 | ||||
| 수혜 면적 | 연중/1년 | ||||
| 용수 이용량 | 관개기/1년 | 용수 이용량 변화율 | 이용량의 변화 분석 | ||
| 관정 취수량 | 관개기/1년 | 대체 용수 이용량 | 대채 용수 이용 변화 분석 | ||
| 회귀수량 | 관개기/1년 | 공급 절감 가능량 | 회귀수량의 변화 분석 | ||
여기서, 표 1은 '가뭄취약성 실태조사 및 평가지표'이다.
가뭄취약성 지표를 개발하기 위하여, 제시된 평가지표를 토대로 가뭄 취약성 평가를 위한 표준화된 지표로서 강우편차지표, 유역배율지표, 강우지표, 용수자급지표 및 대체용수 이용지표를 사용하였고, 각각의 지표를 산정하는 과정은 다음과 같을 수 있다.
강우편차지표는 강우량의 월별 변동성의 정도를 나타내는 지표로서 강우의 편차를 통하여 수자원 관리의 난이도를 추정할 수 있으며 월별 농업용수의 운영 및 관리에 활용이 가능할 수 있다.
강우편차지표는 0부터 1까지의 수치로 표현되며 1에 가까운 수치일수록 가뭄에 대한 대처 능력이 높은 것으로 판단할 수 있으며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
유역배율지표는 유역 면적을 수혜 면적으로 나눈 값으로 용수 공급의 효율성을 나타낼 수 있는 지표가 되며, 일반적으로 3 이상의 값을 가질 때, 용수 공급에 효율적인 유역배율이라고 판단할 수 있다.
유역배율지표는 유역배율을 이용하여 해당 지역의 용수 공급 효율성을 판단할 수 있는 지표로서 산정식은 다음과 같을 수 있다.
여기서, 유역 면적(drain age area)은 하천의 어떤 지점을 가정할 때, 빗물이 전부 그곳에 모이는 구역을 말하며, 집수 면적이라고도 할 수 있다.
일례로, 도 3 및 도 4에서 Reservoir Watershed 및/또는 Watershed 구역일 수 있다.
또한, 수혜 면적은 배수사업이나 관개사업이 이루어지는 지역에서 상기 사업에 의해 혜택을 받는 면적을 말할 수 있다.
강우지표는 평년 강우량과 해당 년도의 강우량을 비교하여 가뭄대응능력을 나타낼 수 있는 지표일 수 있다.
해당 년도의 강우량이 평년의 강우량보다 적을 경우, 용수 수급에 어렵다고 판단할 수 있으며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
용수자급지표는 해당 용수구역의 주 수원공에서 보유하고 있는 용수로서 수혜지역에 관개용수를 직접 공급할 수 있는지에 대한 지표일 수 있다.
상기 용수자급지표는 주 수원공의 용수 공급 능력을 평가할 수 있는 지표로서 용수자급지표가 높을수록 해당 용수구역의 가뭄을 해소하는데 능동적으로 대처가 가능하다고 판단할 수 있으며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
대체용수 이용지표는 용수 구역(S10)별로 주 수원공 이외의 대체용수(양수장, 관정 등)를 이용하는 비율을 나타내는 지표일 수 있다.
대체용수의 이용율이 높을수록 주 수원공의 용수공급능력이 낮으며, 농업용수의 효율적인 이용 수준이 낮은 지역으로 판단할 수 있으며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
가뭄취약성을 평가하기 위해서 0부터 1까지로 산정되는 각각의 표준화된 지표(상기 강우편차지표, 강우지표, 용수자급지표 및 상기 대체용수 이용지표)에 가중치를 부여하고 합산함으로서 가뭄취약성 평가지표를 산정할 수 있다.
가중치를 부여하기 위하여 Delphi 기법을 사용하였는데, Delphi 기법 은 체계화된 자료가 많지 않고 통계적인 모형을 통한 분석이 어려울 때 해당 분야의 관련 전문가의 의견을 종합하고 반복적인 피드백을 거쳐 합일점을 찾는 기법일 수 있다.
Delphi 기법은 전문가를 선정하고 다단계 연구를 진행하는데 막대한 시간이 필요하며 극단적 의견을 처리하는데 어려움이 있지만 문제를 냉정하고 객관적으로 검토할 수 있다는 장점이 있을 수 있다.
Delphi 기법을 사용한 가뭄취약성 평가 지표의 산정식은 다음과 같을 수 있다.
여기서, α = 분야별 가중치, β = 인자별 가중치, X = 표준화한 지표, Y=최종 가뭄취약성 지표일 수 있다.
홍수취약성 지표를 개발하기 위하여, 국내, 외 취약성 평가 지표를 분석한 결과를 바탕으로, 국내 농업기상 및 농업용수, 농업생산기반시설물 등 관련 자료의 조사 현황을 고려하여 홍수 취약성 지표를 제시하고 대상지구에 적용할 수 있다.
조사항목을 크게 농업기상 및 농업용수로 분류하고 홍수취약성 평가를 위한 평가지표 및 그에 따른 실태조사 항목을 제시할 수 있다.
제시된 홍수취약성 지표를 토대로 가뭄취약성 평가를 위한 표준화된 지표로서 80 mm 이상의 일강우지표, 연강우량지표, 경지비율지표, 하천개수율지표, 홍수대응시설지표를 사용하였고, 각각의 지표를 산정하는 과정은 다음과 같을 수 있다.
| 조사항목 (고시) |
실태조사 | 영향평가 | |||
| 조사대상 | 공간범위 | 시기/주기 | 평가지표 | 종합평가 | |
| 농업 기상 |
일 최대 강수량 | 전국 용수구역 단위 |
연중/1년 | 홍수발생확률 | 강우 강도 및 지속일수 변동성 정도 분석 |
| 강수 지속일수 | |||||
| 일 강수량 80mm이상인 일수 | 강수집중율 | 집중강우 혹은 돌발강우의 변동성 정도 분석 | |||
| 일 강수량 80mm이상의 평균 | |||||
| 일 강수량 80mm이상의 최대값 | |||||
| 농업 용수 |
유입량 | 전국 용수구역 단위 |
연중/1년 | 홍수취약지표 | 유입량 변화 추세를 분석하여 기존 시설물의 배수 능력 평가 |
| 배수장 배수량 / 배수능 | |||||
| 배수로 통수능 | |||||
여기서, 표 2는 '홍수췽약성 실태조사 및 평가 지표'이다.
80 mm 이상 일강우지표는 일 강우량이 80 mm 이상인 일 수를 이용한 지표로서 일 강우가 80 mm 이상인 경우 홍수에 취약하다고 판단할 수 있다.
80 mm 이상 일강우지표는 0부터 1까지의 수치를 가지도록 개발하였으며 일 강우량이 80 mm 이상인 일수와 총 강우일수와의 비율로서 산정할 수 있다.
연강우량지표는 가뭄취약성 지표인 강우지표와 동일한 개념으로, 평년 강우량과 해당 년도의 강우량을 비교하여 홍수취약성을 나타낼 수 있는 지표일 수 있다.
해당 년도의 강우량이 평년의 강우량보다 많을 경우, 홍수의 위험성이 있다고 판단하고 이를 지표화하여 홍수취약성을 평가하며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
경지비율지표는 수혜구역 내에 경지가 차지하는 비율이 높을수록 홍수재해에 취약한 것으로 판단할 수 있으며 수혜구역 내 경지 비율을 이용하여 지표를 개발할 수 있다.
또한, 작물의 재배 형태상 논지구가 밭지구에 비하여 홍수재해에 대한 대응이 상대적으로 용이하다고 판단하여 논면적은 가중치를 낮게 주었으며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
하천의 개수율 지표는 홍수대응능력을 평가할 수 있는 중요한 인자로서 하천의 개수율이 높을수록 홍수에 대응할 수 있는 능력이 높은 것으로 판단할 수 있으며, 산정식은 다음과 같을 수 있다.
홍수대응시설 지표는 댐의 홍수대응능력, 배수장의 홍수대응능력을 종합적으로 판단한 지표이며 산정식은 다음과 같을 수 있다.
홍수취약성 지표는 상술한 지표 (80mm 이상 일강우지표, 연강우량지표, 경지비율지표, 하천개수율지표 및 홍수대응시설 지표)를 이용하여 가뭄취약성 평가와 동일한 방법으로 각각의 표준화된 지표에 가중치를 부여하여 합산함으로서 대상지구의 홍수취약성을 평가할 수 있다.
상술한 방법에 의해 대상 지구에 대해서 가뭄 취약성 지표 및 홍수 취약성 지표를 산출할 수 있다.
여기서, 대상 지구를 선정하기 위해서, 용수구역단위에 대한 용수 이용 현황 조사 및 분석을 수행하였으며 대상 지구 선정기준은 1) 용수로와 배수로 조직이 단순하여 관개 및 배수량을 안정적으로 측정할 수 있는 경지 정리지역, 2) 영농방식과 물관리 방법이 동일한 지역, 3) 외부유역으로 부터의 유입이나 지하수 용출이 없는 지역, 4) 구역내 마을이나 특수영농단지 등이 없는 곳을 대상 지구로 선정할 수 있다.
여기서, 상기 선정기준 조건을 만족시킬 수 있는 지역으로 경기도 화성 버들저수지 관개지구와 충북 진천군의 무수저수지 관개지구를 선정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 버들저수지는 경기도 화성시 장안면 석포리에 위치하고 있으며 유역면적은 296.0 ha, 수혜면적은 85.5 ha이이며 버들저수지 수혜구역은 전 지역이 논으로 활용되고 있다.
농업용 저수지인 버들저수지는 경기도 화성시 장안면 석포리에 위치하고 있으며, 유역면적은 296.0 ha, 수혜면적은 85.5 ha로 유역배율이 3.46인 저수지이다.
버들저수지 용수구역에는 농업용저수지와 양수장이 있는데, 버들저수지는 해당 용수구역의 주 수원공으로 이용되고 있으며 총저수량은 284.6 천 톤, 유효저수량은 283.7 천 톤이다.
해당 용수구역의 대체 수원공으로 한국농어촌공사에서 관리하는 석포2 양수장이 운영 중이며, 양수장의 최대양수량은 13.0 m3/min이고, 주민의 요청에 의해서 운영되어 주곡간선과 석포간선의 말단부에 용수를 공급하고 있다.
또한, 버들 저수지의 관개 공급량을 조사하기 위해, 버들저수지는 TM/TC와 같은 자동화 계측 시스템이 구축되지 않은 지구로서 저수지 관리 및 근무일지로부터 2006년부터 2015년도까지의 공급량 자료를 추출하였다.
버들 저수지의 2006년부터 2015년의 관개공급량을 살펴보면 2006년 772천톤, 2007년 628천톤, 2008년 552천톤, 2009년 807천톤, 2010년 571천톤, 2011년 610천톤, 2012년 577천톤, 2013년 710천톤, 2014년537천톤, 2015년 707천톤으로 나타났다.
버들저수지 내 보조 수원공인 석포2 양수장의 양수량을 살펴보면 2006년 70천톤, 2007년 54천톤, 2008년 98천톤, 2009년 78천톤, 2010년 88천톤, 2011년 130천톤, 2012년 165천톤, 2013년 80천톤, 2014년 162천톤, 2015년 336천톤으로 나타났다.
양수량은 저수지의 공급량과 반비례적인 관계를 나타내는데, 2015년은 극심한 가뭄에 의해 양수량이 다른 해 보다 크게 증가하였다.
도 4를 참조하면, 무수저수지는 충청북도 진천군 광혜원면 구암리에 위치하고 있으며 유역면적은 857.0 ha, 수혜면적은 239.0 ha이이며 무수저수지 수혜구역 중 166.7 ha는 논으로 이용되고 있으며 72.3 ha는 밭으로 이용될 수 있다.
농업용 저수지인 무수저수지는 충청북도 진천군 광혜원면 구암리에 위치하고 있으며, 유역면적은 857.0 ha, 수혜면적은 239.0 ha로 유역배율이 3.59인 저수지이다.
무수저수지 용수구역에는 농업용저수지와 양수장, 관정이 있는데, 무수저수지는 해당 농업지구의 주 수원공으로 이용되며 총저수량은 1,370.0 천 톤, 유효저수량은 1,320.0 천 톤이다.
해당 용수구역의 대체 수원공으로 양수장 2개소와 관정 1개소가 운영중이다.
여기서, 양수장은 금곡 1 양수장 및 금곡2 양수장이고, 관정은 금곡 관정이다.
금곡1 양수장은 한국농어촌공사에서 관리하고 있으며, 충청북도 진천군 광혜원면 금곡리에 위치하고 양수장의 최대양수량은 8.4 m3/min이며, 주민의 요청에 의해 금곡간선에 농업용수를 공급하고 있다.
금곡2 양수장은 충청북도 진천군 이월면 신우러리에 위치하고 있으며 최대양수량은 8.4 m3/min이고, 주민의 요청에 의해 금곡간선의 말단부에 농업용수를 공급하고 있다.
금곡 관정은 충청북도 진천군 광혜원면 금곡리에 위치하고 있으며 최대 양수량은 320.0 m3/day, 관정심도는 80 m이다.
또한, 무수 저수지의 관개 공급량을 조사하기 위해, 무수저수지의 2006년부터 2015년의 관개공급량을 살펴보면 2006년 3,540천톤, 2007년 2,313천톤, 2008년 30,99천톤, 2009년 2387천톤, 2010년 1,383천톤, 2011년 2,584천톤, 2012년 2,539천톤, 2013년 3,603천톤, 2014년 2,297천톤, 2015년 2,101천톤으로 나타났다.
최근 10년동안 공급량의 최소 최대 차이가 약 1,502천톤을 나타내었는데 가뭄년도와 홍수년도의 저수지 공급능력이 상이하기 때문인 것으로 판단된다.
무수저수지 내 대체 수원공인 금곡1 양수장의 양수량을 살펴보면 2006년 273천톤, 2007년 334천톤, 2008년 388천톤, 2009년 837천톤, 2010년 973천톤, 2011년 315천톤, 2012년 468천톤, 2013년 280천톤, 2014년 1025천톤, 2015년 1795천톤으로 나타났다.
버들저수지 내 대체 수원공인 석포2 양수장과 같이, 양수량은 저수지 공급량과 반비례적인 관계를 나타냈으며, 2015년은 극심한 가뭄에 의해 2006년보다 양수량이 약 7.5배 크게 증가하였다.
금곡2 양수장의 양수량은 2006년 72천톤, 2007년 96천톤, 2008년 118천톤, 2009년 300천톤, 2010년 357천톤, 2011년 90천톤, 2012년 157천톤, 2013년 78천톤, 2014년 378천톤, 2015년 706천톤으로 나타났으며, 무수저수지 내 대체 수원공인 금곡1 양수장과 비슷한 경향을 보이고 있음
금곡 관정의 양수량은 2006년 45천톤, 2007년 47천톤, 2008년 48천톤, 2009년 58천톤, 2010년 60천톤, 2011년 45천톤, 2012년 43천톤, 2013년 42천톤, 2014년 61천톤, 2015년 63천톤으로 나타났다.
관정의 년도별 양수량은 보조수원공인 양수장의 양수량과의 비슷한 증가 또는 감소 형태를 나타내고 있지만 년도별 양수량 차이가 크게 나지 않는 것으로 나타나는데, 이는 금곡 관정에서의 양수량은 밭용수로서 대부분 이용하기 때문인 것으로 조사 되었다.
대상지구의 필요수량의 실측은 현실적으로 불가능하므로 기존의 모의에 의한 필요수량 산정 방법인 HOMWRS (Hydrological Operation Model for Water Resources System, 수리시설물 모의조작 시스템, 1999)를 이용하여 필요수량을 산정하였다.
HOMWRS에서는 관개용 저수지의 일별 유입량 모의발생(DIROM)연구에서 적용하였던 수정 탱크 모형을 이용하여, 일별유입량을 산정할 수 있도록 하였고 가지야마 공식의 적용을 통하여 순별 유입량도 산정하고 있다.
영농방식은 HOMWRS를 개발할 당시와는 차이를 보이고 있는데, 이상기후변화로 인한 기온 상승, 기계 보급률의 증가, 재배품종의 개량으로 단위면적당 수확량의 증가, 노동인력의 노령화, 부녀화로 인해 많이 부분이 변화되고 있다. 이런 변화는 영농방식에 변화를 가져오게 하고 이로 인하여 농업용수의 사용시기와 양에 변화를 나타내고 있다.
벼 이앙재배 작부시기는 크게 묘대기, 이앙기, 그리고 본답기로 나눌 수 있는데 이러한 시기는 농업용수의 수요와 공급에 기준이 되며, 작부시기를 현행 설계기준과 2003년 한국농어촌공사 조사설계처에서 조사한 자료와 대상지구에서 조사한 자료를 비교한 결과, 대상지구의 작부시기는 현행 설계기준에 비하여 묘대기와 이앙기의 경우 기간이 단축되거나 시기가 앞당겨지고 본답기가 길어지는 것을 알 수 있다.
| 구분 | 묘대기 | 이앙기 | 본답기 | 담수직파 | 건답직파 | |
| 중부 | 현행 (설계기준) |
04/17 ~ 05/31 45일간 |
05/21 ~ 06/10 21일간 |
06/11 ~ 09/11 93일간 |
05/01 ~ 05/31 31일간 |
04/20 ~ 05/20 30일간 |
| 조사설계처조사 (농촌용수체계재편) |
04/17 ~ 05/17 31일간 |
05/13 ~ 05/27 15일간 |
05/28 ~ 09/11 107일간 |
05/01 ~ 05/31 31일간 |
04/20 ~ 05/20 30일간 |
|
| 대상지구 (버들) |
04/23 ~ 05/12 20일간 |
05/11 ~ 05/25 15일간 |
05/26 ~ 09/11 109일간 |
|||
| 대상지구 (무수) |
04/23 ~ 05/12 20일간 |
05/11 ~ 05/25 15일간 |
05/26 ~ 09/09 107일간 |
|||
| 남부 | 현행 (설계기준) |
04/27 ~ 06/10 45일간 |
06/01 ~ 06/25 15일간 |
06/21 ~ 09/21 93일간 |
05/10 ~ 06/10 31일간 |
05/01 ~ 05/31 30일간 |
| 조사설계처조사 (농촌용수체계재편) |
04/27 ~ 05/27 31일간 |
05/18 ~ 06/06 20일간 |
06/07 ~ 09/21 107일간 |
05/10 ~ 06/10 31일간 |
05/01 ~ 05/31 30일간 |
|
여기서, 표 3은 '대상지구 작부시기(설계기준 대비)'이다.
필요수량 산정 절차는 일반적으로 당일의 기상상태에 따라 잠재증발산량을 추정하고 작물계수를 통해 이를 보정하여 실제증발산량을 산출하며 토양조건에 따른 침투손실량 및 유효우량을 고려하여 필요수량을 산정한다.
대상지구의 필요수량을 산정하기 위하여 용수로는 흙수로로 구성되어 있어 통상적으로 적용되는 20 %의 수로 손실율을 적용하였고, 작물계수는 중부지방에 해당하는 값을 적용하였으며, 작부시기는 설계기준 자료를 참조하여 묘대기 4월 17일~5월 31일, 이앙기 5월 21일 ~ 6월 10일, 그리고 본답기는 6월 11일~9월 11일로 모의하였다.
관개지구의 침투손실량은 한국농어촌공사 수리시설물 관리현황 자료 값을 사용하였는데 침투손실량은 4.5~5.0 mm/d의 범위이며 상류유역인 버들 관개구역이 5.0 mm/d의 값을 사용하였다.
관개용수 추정을 위한 기상자료는 수원관측소, 청주관측소(1967~2015년) 자료를 사용하였고, 유효우량은 60 mm 담수심법, 묘대면적은 관개면적의 1/20, 써레질용수는 140 mm로 모의하였다.
버들저수지 지구의 필요수량 및 공급량을 분석한 결과, 필요수량 대비 공급량의 비는 최대 2.35에서 최소 1.18까지의 수치를 나타내었고 특히, 2008년에서 2010년에는 필요수량 대비 약 2배 이상의 관개량이 공급된 것으로 나타났다.
2014년과 2015년의 경우에는 필요수량 대비 공급량이 약 1.2배로서 가뭄이 극심했던 년도를 반영하고 있으나, 필요수량을 초과하여 공급되어 분석 기간동안에는 공급 부족량이 발생하지 않은 것으로 나타났다.
현재시점으로부터 과거의 분석기간에는 강수량의 부족으로 인한 공급량 부족이 발생하지 않았으나, 향후 기후변화 시나리오를 적용하여 미래의 농업용수량을 분석하고 수요공급 효율성을 분석함으로서 농업용수량 이용 효율성 제고 방안을 제시하고자 한다.
| 년 | A : 공급량(mm) | B : 필요수량(mm) | A-B | A/B |
| 2006 | 2,323 | 1,408 | 915 | 1.65 |
| 2007 | 2,893 | 1,375 | 1,518 | 2.10 |
| 2008 | 2,856 | 1,365 | 1,491 | 2.09 |
| 2009 | 3,066 | 1,307 | 1,759 | 2.35 |
| 2010 | 2,981 | 1,337 | 1,644 | 2.23 |
| 2011 | 2,613 | 1,356 | 1,257 | 1.93 |
| 2012 | 3,011 | 1,335 | 1,676 | 2.25 |
| 2013 | 2,339 | 1,325 | 1,014 | 1.77 |
| 2014 | 1,534 | 1,302 | 231 | 1.18 |
| 2015 | 17,07 | 1,400 | 307 | 1.22 |
여기서, 표 4는 '버들저수지 지구 공급량 및 필요수량 비교'이다.
무수저수지 지구의 필요수량 및 공급량을 분석한 결과, 공급량과 필요수량의 비는 최소 1.79에서 최대 2.53까지의 수치를 나타내었고 특히, 2013년도에는 필요수량 대비 약 2.5배의 관개수량이 공급되어 가장 많은 초과 공급량이 발생하였다.
분석기간 대부분의 년도에서 모두 약 2배 이상의 초과 공급량이 발생하였다.
| 년 | A : 공급량(mm) | B : 필요수량(mm) | A-B | A/B |
| 2006 | 2,556 | 1,319 | 1,237 | 1.94 |
| 2007 | 2,418 | 1,218 | 1,200 | 1.99 |
| 2008 | 2,587 | 1,351 | 1,236 | 1.91 |
| 2009 | 2,625 | 1,376 | 1,249 | 1.91 |
| 2010 | 2,506 | 1,306 | 1,200 | 1.92 |
| 2011 | 2,392 | 1,113 | 1,279 | 2.15 |
| 2012 | 2,413 | 1,351 | 1,062 | 1.79 |
| 2013 | 3,325 | 1,313 | 2,012 | 2.53 |
| 2014 | 2,712 | 1,327 | 1,385 | 2.04 |
| 2015 | 2,802 | 1,388 | 1,414 | 2.02 |
여기서, 표 5는 '무수저수지 농업지구 필요수량 및 용수 공급량'이다.
이하, 상기 대상지구(버들저수지 및 무수저수지)에 대해서 상술한 가뭄 취약성 지표 및 홍수 취약성 지표를 산출하였다.
이하, 버들저수지의 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하였다.
| 년도 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
| 강우지표 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.91 | 0.76 | 0.56 |
| 강우편차지표 | 0.47 | 0.71 | 0.61 | 0.53 | 0.70 | 0.59 | 0.64 | 0.69 | 0.68 | 0.71 |
| 용수자급지표 | 1.00 | 0.98 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.92 | 0.74 | 1.00 | 0.74 | 0.63 |
| 대체용수이용지표 | 1.00 | 0.99 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.94 | 0.79 | 1.00 | 0.79 | 0.70 |
| 유역배율지표 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
여기서, 표 6은 '버들저수지의 가뭄취약성 평가지표'이다.
강우지표는 2006년부터 2012년까지는 평년강우 이상의 강우량이 발생하여 1의 값을 나타내고 있으며, 2013년도부터 감소하기 시작하여 2015년도에는 0.56의 값을 나타내어 2014년과 2015년에 발생한 가뭄을 반영하고 있다.
용수자급지표는 2006년부터 2013년도까지 약 1에 가까운 값을 유지하다가 2014년도와 2015년도에 급격하게 저하되었고, 대체용수이용지표 역시 2014년과 2015년도에 낮은 값을 보이고 있어 해당 년도의 가뭄을 반영하고 있다.
유역배율지표는 해당 용수구역의 유역면적이 수헤면적보다 3배이상이므로 분석기간동안 모두 1의 값을 나타내고 있는데, 이는 농경지의 면적이 증가하지 않고 있음을 나타내고 있다.
대부분의 지표들은 가뭄이 심화됨에 따라 가뭄에 대한 취약성을 반영하고 있는 반면, 강우편차지표의 경우에는 연강우량 및 여름철 강우량이 평년보다 감소하여 월별 강우편차가 줄어들어 지표값이 증가하는 추세를 보이고 있다.
도 5를 참조하면, 표준화된 지표들을 Delphi기법을 사용하여 가중치를 부여하고 종합한 결과, 도출된 가뭄취약성 지표는 시간의 경과에 따라 가뭄에 취약해지는 경향을 보이고 있고, 2014년과 2015년에 발생했던 가뭄을 반영하고 있다.
이하, 버들저수지의 상기 홍수 취약성 지표를 산출하였다.
| 년도 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
| 80mm 이상 일강우 지표 | 0.96 | 0.99 | 0.96 | 0.93 | 0.98 | 0.94 | 0.95 | 1.00 | 0.98 | 1.00 |
| 연강우량지표 | 0.93 | 0.97 | 0.96 | 0.82 | 0.88 | 0.52 | 0.71 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 경지비율지표 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| 하천개수율지표 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 |
| 홍수대응시설지표 | 0.15 | 0.47 | 0.17 | 0.10 | 0.28 | 0.10 | 0.10 | 1.00 | 0.33 | 1.00 |
여기서 표 7은 '버들저수지의 홍수취약성 평가지표'이다.
경지비율지표와 하천개수율지표는 연도별로 동일한 값을 나타내었으며 이는 분석기간 동안 경지의 면적이 동일하고, 하천개수를 위한 사업이 이루어지지 않았기 때문이다.
80 mm 이상 일강우지표는 분석기간 동안 대부분 1에 가까운 수치를 나타내고 있는데, 이는 80 mm 이상의 강우가 발생한 일수가 총 강우 일수보다 현저하게 작기 때문이며, 2013년과 2015년도에는 80 mm 이상의 강우가 발생한 일수가 없는 것으로 나타났다.
연강우량 지표는 2011년도에는 약 0.5의 값을 보이고 있고, 대부분의 년도에서 1에 가까운 값을 나타내고 있는데, 2011년도에는 평년강우량보다 약 1.5배의 강우량이 발생하였으며 대부분의 년도에서는 평년강우량과 비슷한 강우가 발생된 것으로 나타났다.
홍수대응시설지표는 대상지구 배수장의 배수능력이 홍수가 발생하였을 경우 즉, 일강우량이 80 mm 이상이 발생하였을 때 홍수량을 배제할수 있는 능력으로서, 2013년도와 2015년도에는 일강우량이 80mm 이상인 일수가 없으므로 1을 나타났다.
도 6을 참조하면, 대상지구의 홍수취약성을 평가한 결과, 가뭄이 발생했던 2013년~2015년에는 높은 수치를 나타내었고, 연 강우량이 많고 집중 강우가 발생했던 2011년도에 0.5에 가까운 가장 낮은 수치를 나타내어 홍수재해에 대한 취약성을 반영하고 있다.
이하, 무수저수지의 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하였다.
| 년도 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
| 강우지표 | 0.86 | 1.00 | 0.71 | 0.82 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.97 | 0.72 | 0.60 |
| 강우편차지표 | 0.56 | 0.68 | 0.65 | 0.68 | 0.69 | 0.68 | 0.67 | 0.77 | 0.76 | 0.81 |
| 용수자급지표 | 0.94 | 0.79 | 0.82 | 0.61 | 0.28 | 0.97 | 0.75 | 1.00 | 0.56 | 0.11 |
| 대체용수이용지표 | 0.96 | 0.84 | 0.85 | 0.69 | 0.43 | 0.98 | 0.80 | 1.00 | 0.65 | 0.29 |
| 유역배율지표 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
여기서 표 8은 '무수저수지의 가뭄취약성 평가지표'이다.
강우지표는 2006년부터 2013년까지는 대부분 1의 값을 나타내고 있으며, 2014년도와 2015년도에는 감소하여 2014년과 2015년에 발생한 가뭄을 반영하고 있다.
용수자급지표는 2010년도와 2015년도에 매우 낮은 값을 나타내고 있는데 이는 저수지로부터의 공급량이 현저하게 줄어들었기 때문이며 대부분의 년도에서는 1에 가까운 수치를 나타내고 있다.
대체용수이용지표 역시 2010년과 2015년도에 낮은 값을 보이고 있어 해당 년도에는 주수원공보다는 양수장이나 관정에서의 공급량이 많아지고 있음을 나타낸다.
유역배율지표는 해당 용수구역의 유역면적이 수헤면적보다 3배이상이므로 분석기간동안 모두 1의 값을 나타내고 있는데, 이는 농경지의 면적이 증가하지 않고 있음을 나타내고 있다.
버들저수지와 마찬가지로 대부분의 지표들은 가뭄이 심화됨에 따라 가뭄에 대한 취약성을 반영하고 있는 반면, 강우편차지표의 경우에는 연강우량 및 여름철 강우량이 평년보다 감소하여 월별 강우편차가 줄어들어 지표값이 증가하는 추세를 보이고 있다.
도 7을 참조하면, 각각의 표준화된 지표들을 Delphi기법을 사용하여 가중치를 부여하고 종합한 결과, 도출된 가뭄취약성 지표는 시간의 경과에 따라 가뭄에 취약해지는 경향을 보이고 있고, 2014년과 2015년에 발생했던 가뭄을 반영하고 있다.
무수저수지는 버들저수지와 달리 2009년과 2010년도에 발생한 중부지방의 가뭄 발생 상황을 반영하고 있는 것으로 평가되었다.
이하, 무수저수지의 상기 홍수 취약성 지표를 산출하였다.
경지비율지표와 하천개수율지표는 버들저수지 용수구역과 마찬가지로 연도별로 동일한 값을 나타내었다.
80 mm 이상 일강우지표는 분석기간 동안 대부분 1에 가까운 수치를 나타내고 있고, 연강우량 지표와 홍수대응시설지표는 2011년도를 제외하고 모두 1에 가까운 수치를 나타내고 있다.
| 년도 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
| 80mm 이상 일강우지표 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.98 | 0.98 | 0.99 | 0.99 | 1.00 |
| 연강우량지표 | 1.00 | 0.81 | 1.00 | 1.00 | 0.92 | 0.65 | 0.98 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 경지비율지표 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | 0.21 |
| 하천개수율지표 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 |
| 홍수대응시설지표 | 0.83 | 1.00 | 0.65 | 1.00 | 0.60 | 0.47 | 0.35 | 0.82 | 1.00 | 1.00 |
여기서, 표 9는 '무수저수지의 홍수췽약성 평가지표'이다.
도 8을 참조하면, 무수저수지 용수구역에 대하여 홍수취약성을 평가한 결과, 2011년을 제외하고 대부분 1에 가까운 값을 나타내어 홍수재해에 대한 취약성은 버들저수지에 비하여 낮은 것으로 평가되었다.
이하, 가뭄취약성 평가지표를 산출하는 방법으로 상술한 방법과 다르게 산출하는 방법에 대해서 서술한다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 버들저수지 지역과 무수저수지 지역과 달리 일반적인 농업지역에서는 용수자급지표 및 대체용수이용지표를 산출하기가 힘들다.
그 이유는 주 수원공(S20)으로부터 용수구역으로 제공되는 물의 양 및 대체 수원공(S30)으로부터 용수구역으로 제공되는 물의 양을 계측하는 설비가 완비되어 있지 않기 때문이다.
즉, 일반적인 농업지역에서는 도 1에 도시된 예측시스템과 같이, 제1 유량계측기(220) 및 제2 유량계측기(230)를 통해 주 수원공(S20)의 용수 공급량 및 대체용수 이용량을 정확하게 계측할 수 있는 시스템을 구축하지 못하고 있다.
또한, 가뭄에 취약하지 않는 지역까지 포함하는 모든 농촌 지역에 대해서 가뭄 취약성 및 홍수 취약성 지표를 산출하기 위해서 도 1에 도신된 예측시스템을 구축하는 것은 국가 재정 환경 상 무리일 수 있다.
따라서, 용수자급지표 및 대체용수이용지표를 산출하지 않고도, 간이하게 가뭄 취약성 지표를 산출하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 간이하게 가뭄 취약성 지표를 산출하는 과정에서 일정한 조건을 만족하는 지역에 대해서만 예측시스템을 구축하여, 이를 통해 산출된 용수자급지표 및 대체용수이용지표를 이용하여 더욱 정확한 가뭄 취약성 지표 및 홍수 취약성 지표를 산출하고자 한다.
상기 제어부(100)는 상기 강우계측기(210)에서 제공된 강수량에 대한 정보를 기초로 상기 특정 지역의 월별 강우의 최대 표준편차, 월별 강우의 표준편차 및 해당 년도 강우량을 산출하며, 상기 월별 강우의 최대 표준편차 및 상기 월별 강우의 표준편차를 기초로 강우편차지표를 산출(P10)하고, 상기 제어부(100)에 미리 입력된 상기 특정 지역의 평년 강우량 및 상기 해당 년도 강우량을 기초로 강우지표(P20)를 산출하며, 상기 강우편차지표와 상기 강우지표를 서로 비교(P30)하여, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 이상인 경우, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출(P40)하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 상기 디스플레이부(300)를 제어(P50)할 수 있다.
여기서, 가뭄 취약성 지표는 상기 강우편차지표와 상기 강우지표를 이용하여 상술한 산정식 (식 1-9)을 이용하여 산출될 수 있다.
여기서, 월별 강우의 표준편차는, 특정 지역의 해당 년도를 기준으로 각각의 월강우량의 표준편차들의 평균값일 수 있다.
또한, 월별 강우의 최대 표준편차는, 특정 지역의 해당 년도를 기준으로 각각의 월강우량의 표준편차 중에서 최대 표준편차일 수 있다.
또한, 평년 강우량은 특정 지역의 년도를 기준으로 한 연강우량들의 평균값이다.
또한, 해당 년도 강우량은 특정 지역의 해당 년도의 연강우량이다.
일례로, 소정의 기준값(a)은 상기 제어부(100)에 미리 입력된 기준값으로, 우리나라 특정 지역들에서 그 동안에 검측되고 조사된 값들을 기초로 산출된 정해진 값일 수 있다.
상기 강우편차지표는 년도 마다 차이가 있지만, 그 변화의 폭이 작을 수 있다. 이는 우리나라의 강우는 대부분 여름철에 집중되는 특징에 기인할 수 있다.
따라서, 기준 년도에 강수량의 변화와 관계없이 상기 강우편차지표는 일정 범위 내의 값을 가질 수 있다.
상기 강우지표는 당해 년도에 비가 많이 올 경우 1의 값을 가지며, 비가 적게 올수록 1 보다 작은 값을 가지게 된다.
여기서, 비가 적게 올수록, 상기 강우지표는 점점 작아지게 되어 상기 강우편차지표와의 차이가 점점 작아질 수 있다.
따라서, 상기 강우지표와 상기 강우편차지표의 차이의 절대값이 소정의 기준값(a) 이상일 경우, 특정 지역에 비가 많이 온 것으로서, 특정 지역은 가뭄에 취약하지 않다는 것을 예측할 수 있으며, 정밀한 가뭄 취약성 지표를 산출한 필요가 없을 수 있다.
다만, 상기 강우지표와 상기 강우편차지표의 차이의 절대값이 소정의 기준값(a) 이하인 경우, 특정 지역에 비가 많이 오지 않은 것으로서, 가뭄에 취약할 가능성이 함유하고 있으므로, 정밀한 가뭄 취약성 지표를 산출할 필요가 있을 수 있다.
상기 제어부(100)는, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 서로 비교하여, 상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값(a) 미만인 경우, 상기 제1 유량계측기(220)에서 제공된 정보를 기초로 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양인 주 수원공(S20)의 용수 공급량을 산출하고, 상기 제2 유량계측기(230)에서 제공된 정보를 기초로 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양인 대체용수 이용량을 산출하고, 상기 제1 유량계측기(220)에서 제공된 정보 및 상기 제2 유량계측기(230)에서 제공된 정보를 기초로 상기 용수 구역(S10)으로 유입되는 물의 양인 용수이용량을 산출하며, 상기 주 수원공(S20)의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 용수자급지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 용수자급지표를 산출하고, 상기 대체 수원공(S30)의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 대체용수 이용지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 대체용수 이용지표를 산출(P61)하며, 상기 제1 용수자급지표 및 상기 제2 용수자급지표를 기준으로 용수자급지표증감값 및 상기 제1 대체용수 이용지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기준으로 대체용수지표증감값을 산출(P62)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 부호 - 상기 부호는 양수, 음수를 나타내는 부호임 -를 서로 비교(P63)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되는 경우, 상기 강우편차지표, 상기 강우지표, 상기 제2 용수자급지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출(P64)하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부(300)에 표시(P50)되도록 상기 디스플레이부(300)를 제어할 수 있다.
여기서, 가뭄 취약성 지표는 상기 강우편차지표, 상기 강우지표, 상기 제2 용수자급지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 이용하여 상술한 산정식 (식 1-9)을 이용하여 산출될 수 있다.
또한, 가뭄 취약성 지표는 상기 강우편차지표, 상기 강우지표, 상기 제2 용수자급지표, 상기 제2 대체용수 이용지표 및 특정지역의 상기 유역배율지표를 이용하여 상술한 산정식(식 1-9)을 이용하여 산출될 수 있다.
여기서, 주 수원공(S20)의 용수 공급량은 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양일 수 있다.
또한. 상기 대체용수 이용량은 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물의 양일 수 있다.
또한, 용수이용량은 상기 주 수원공(S20)의 용수 공급량과 상기 대체용수 이용량의 합일 수 있다.
여기서, 용수자급지표증감값은 제2 용수자급지표에 대해서 제1 용수자급지표의 차이값일 수 있다.
또한, 대체용수지표증감값은 제2 대체용수 이용지표에 대해서 제1 대체용수 이용지표의 차이값일 수 있다.
용수이용량을 기준으로 주 수원공(S20)의 용수 공급량과 대체용수 이용량은 서로 반비례 관계일 수 있다.
일례로, 상기 용수 공급량이 많아질수록 상기 대체용수 이용량은 적어지며, 상기 용수 공급량이 적어질수록 상기 대체용수 이용량은 많아질 수 있다.
따라서, 용수자급지표가 임의의 년도에서 임의의 년도의 다음 년도를 거치면서 증가한다면, 대체용수 이용지표도 임의의 년도에서 임의의 년도의 다음 년도를 거치면서 증가할 수 있다.
또한, 용수자급지표가 임의의 년도에서 임의의 년도의 다음 년도를 거치면서 감소한다면, 대체용수 이용지표도 임의의 년도에서 임의의 년도의 다음 년도를 거치면서 감소할 수 있다.
따라서, 일반적으로 용수자급지표증감값의 부호와 대체용수지표증감값의 부호를 서로 동일할 수 있다.
여기서, 임의의 년도의 다음 년도는 상기 강우지표를 산출하는데 요구되는 해당년도 강우량의 해당년도와 같은 년도일 수 있다.
또한, 임의의 년도 다음 년도는 상기 강우편차지표를 산출하는데 요구되는 월별 강우의 표준편차 및 월별 강우의 최대 표준편차의 기준이 되는 년도와 같은 년도일 수 있다.
만일, 용수자급지표증감값의 부호와 대체용수지표증감값의 부호가 서로 다를 경우 예측시스템의 오류가 발생된 것으로 판단될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(100)는 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교(P63)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 경우, 상기 제1 유량계측기(220) 및 상기 제2 유량계측기(230)에 대한 고장 정보가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록, 상기 디스플레이부(300)를 제어(P71)할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교(P63)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 경우, 상기 제1 유량밸브(410) 및 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브(410) 및 상기 제2 유량밸브(420)를 제어(P72)할 수 있다.
제1 유량계측기(220)와 제2 유량계측기(230)가 고장 날 경우, 용수자급지표와 대체용수 이용지표가 정확하게 산출되지 않을 수 있다.
따라서, 제어부(100)는 디스플레이부(300)를 통하여 제1 유량계측기(220) 및 제2 유량계측기(230)의 고장 정보를 알리고, 상기 제1 유량계측기(220) 및 제2 유량계측기(230)의 점검이 마칠 때까지, 제1 유량밸브(410) 및 제2 유량밸브(420)를 폐쇄할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 폐쇄하도록 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어한 후, 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
상기 제어부(100)는 상기 제1 유량밸브(410) 및 상기 제2 유량밸브(420)와 이격된 위치에 배치될 수 있다.
따라서, 사용자는 상기 제어부(100)에 의해 상기 제1 유량밸브(410) 및 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록 제어된 사실을 모르고, 상기 제1 유량밸브(410) 및 상기 제2 유량밸브(420)를 개방시킬 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 제어부(100)는, 상기 제1 유량밸브(410)가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브(410)를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른(R10) 뒤, 상기 제1 유량계측기(220)에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물이 존재(R20)하는 경우, 상기 제1 유량밸브(410)의 개방 정보가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 상기 디스플레이부(300)를 제어(R21)할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는 상기 제1 유량밸브(410)가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브(410)를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른(R10) 뒤, 상기 제1 유량계측기(220)에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 주 수원공(S20)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물이 존재(R20)하는 경우, 상기 제1 유량밸브(410)가 폐쇄되도록 상기 제1 유량밸브(410)를 다시 제어(R22)할 수 있다.
여기서, 제1 유량밸브(410)가 폐쇄된 직후에는 상기 제1 유량밸브(410)와 상기 제1 유량계측기(220) 사이에서 유동되는 물에 의해 상기 제1 유량계측기(220)가 유동되는 물의 양에 대한 정보를 상기 제어부(100)로 송신할 수 있다.
따라서, 소정의 시간은 제1 유량밸브(410)와 상기 제1 유량계측기(220) 사이에서 유동되는 물이 상기 제1 유량계측기(220)를 통과하기까지 충분한 시간일 수 있다.
여기서, 도 10과 다르게 상기 제어부(100)는 상기 제1 유량밸브(410)가 폐쇄되도록 상기 제1 유량밸브(410)를 제어(R22)한 뒤, 상기 제1 유량밸브(410)의 폐쇄 정보를 표시하도록 상기 디스플레이부(300)를 제어(R21)할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제어부(100)는 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브(420)를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른(R10) 뒤, 상기 제2 유량계측기(230)에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물이 존재(R30)하는 경우, 상기 제2 유량밸브(420)의 개방 정보가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 상기 디스플레이부(300)를 제어(R31)할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브(420)를 제어한 시점을 기준으로 소정의 시간이 흐른(R10) 뒤, 상기 제2 유량계측기(230)에서 제공되는 물의 양에 대한 정보를 기초로 상기 대체 수원공(S30)에서 상기 용수 구역(S10)으로 유동되는 물이 존재(R30)하는 경우, 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록 상기 제2 유량밸브(420)를 다시 제어(32)할 수 있다.
여기서, 도 10과 다르게 상기 제어부(100)는 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록 상기 제2 유량밸브(420)를 제어(R32)한 뒤, 상기 제1 유량밸브(420)의 폐쇄 정보를 표시하도록 상기 디스플레이부(300)를 제어(R31)할 수 있다.
상술한 과정은 상기 제어부(100)가 맨 처음에 제1 유량밸브(410) 및 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록 상기 제1 유량밸브(410) 및 제2 유량밸브(420)를 제어한 시점을 기준으로 반복적으로 수행될 수 있으며, 이러한 과정은 사용자에 의해 상기 제어부(100)에 소정의 신호(예를 들면, 제1 유량계측기(220) 및/또는 제2 유량계측기(230)의 점검완료) 입력에 의해 종료될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 제어부(100)는 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교(P63)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제1 수위계측기(240)에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 주 수원공(S20)의 수위가 소정의 기준값(b)(P80) 이하일 경우, 상기 제1 유량밸브(410)가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브(410)를 제어(P81)하고, 상기 주 수원공(S20)의 수위가 소정의 기준값(b) 초과인 경우, 상기 제1 유량밸브(410)가 개방되도록 상기 제1 유량밸브(410)를 제어(P82)할 수 있다.
여기서, 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하는 방법에 대해서는 중복되는 한도에서 생략할 수 있다.
여기서, 소정의 기준값(b)은 상기 주 수원공(S20)이 수용할 수 있는 물의 한도 수위에 근접하는 수위 일 수 있다.
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않아, 제1 유량밸브(410)를 폐쇄한 상태에서, 특정지역에 많을 비가 내릴 경우, 상기 주 수원공(S20)에 수용되고 있는 물이 범람할 수 있다.
따라서, 이를 방지하기 위하여, 상기 주 수원공(S20)의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우, 제1 유량밸브(410)를 개방하여, 상기 주 수원공(S20)에 수용되는 물을 배출할 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 제어방법에서 상술한 내용과 중복되는 한도에서 생략할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 시스템에 제공되는 제어부에 의해 가뭄 취약성 지표를 산출하거나 제1 유량밸브 및 제2 유량밸브를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 제어부(100)는 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교(P63)하여, 상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 대체 수원공(S30)의 수위가 소정의 기준값(c)(P90) 이하일 경우, 상기 제2 유량밸브(420)가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브(420)를 제어(P91)하고, 상기 제2 수위계측기(250)에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 대체 수원공(S30)의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우, 상기 제2 유량밸브(420)가 개방되도록 상기 제2 유량밸브(420)를 제어(92)할 수 있다.
여기서, 소정의 기준값(c)은 상기 대체 수원공(S30)이 수용할 수 있는 물의 한도 수위에 근접하는 수위일 수 있다.
이와 같은 제어방법의 목적에 대해서는 중복되는 한도에서 생략할 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 제어방법에서 상술한 내용과 중복되는 한도에서 생략할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위해, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 없거나 떨어지는 구성에 대해서는 간략하게 표현하거나 생략하였다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100 : 제어부 210 : 강우계측기
300 : 디스플레이부 230 : 제1 유량계측기
300 : 디스플레이부 230 : 제1 유량계측기
Claims (4)
- 특정 지역 - 상기 특정 지역은 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 주 수원공 및 물이 수용되며 용수 구역으로 수용된 물을 제공하는 대체 수원공이 배치됨 - 이 가뭄에 대해서 취약한지 여부를 나타내는 가뭄 취약성 지표를 산출하는 예측 시스템에 있어서,
상기 특정 지역의 강수량에 대한 정보를 제공하는 강우계측기;
상기 강우계측기에서 제공되는 강수량에 대한 정보를 기초로 가뭄 취약성 지표를 산출하는 제어부;
상기 제어부에서 산출된 상기 가뭄 취약성 지표를 표시하는 디스플레이부;
상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제1 유량계측기; 및
상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양에 대한 정보를 제공하는 제2 유량계측기;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 강우계측기에서 제공된 강수량에 대한 정보를 기초로 상기 특정 지역의 월별 강우의 최대 표준편차, 월별 강우의 표준편차 및 해당 년도 강우량을 산출하며,
상기 월별 강우의 최대 표준편차 및 상기 월별 강우의 표준편차를 기초로 강우편차지표를 산출하고,
상기 제어부에 미리 입력된 상기 특정 지역의 평년 강우량 및 상기 해당 년도 강우량을 기초로 강우지표를 산출하며,
상기 강우편차지표와 상기 강우지표를 서로 비교하여,
상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 이상인 경우,
상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하며,
상기 제어부는,
상기 강우편차지표 및 상기 강우지표를 서로 비교하여,
상기 강우편차지표 및 상기 강우지표의 차이값이 소정의 기준값 미만인 경우,
상기 제1 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양인 주 수원공의 용수 공급량을 산출하고,
상기 제2 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양인 대체용수 이용량을 산출하고,
상기 제1 유량계측기에서 제공된 정보 및 상기 제2 유량계측기에서 제공된 정보를 기초로 상기 용수 구역으로 유입되는 물의 양인 용수이용량을 산출하며,
상기 주 수원공의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 용수자급지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 용수자급지표를 산출하고,
상기 대체 수원공의 용수 공급량 및 상기 용수이용량을 기초로 임의의 년도의 제1 대체용수 이용지표 및 상기 임의의 년도의 다음 년도인 제2 대체용수 이용지표를 산출하며,
상기 제1 용수자급지표 및 상기 제2 용수자급지표를 기준으로 용수자급지표증감값 및 상기 제1 대체용수 이용지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기준으로 대체용수지표증감값을 산출하여,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 부호 - 상기 부호는 양수, 음수를 나타내는 부호임 -를 서로 비교하여,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되는 경우,
상기 강우편차지표, 상기 강우지표, 상기 제2 용수자급지표 및 상기 제2 대체용수 이용지표를 기초로 상기 가뭄 취약성 지표를 산출하여, 산출된 상기 가뭄 취약성 지표가 상기 디스플레이부에 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 예측 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
개폐 정도에 따라 상기 주 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제1 유량밸브; 및
개폐 정도에 따라 상기 대체 수원공에서 상기 용수 구역으로 유동되는 물의 양을 조절하는 제2 유량밸브;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교하여,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 경우,
상기 제1 유량계측기 및 상기 제2 유량계측기에 대한 고장 정보가 상기 디스플레이부에 표시되도록, 상기 디스플레이부를 제어하고,
상기 제1 유량밸브 및 상기 제2 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브 및 상기 제2 유량밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 예측 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 주 수원공의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제1 수위계측기; 및
상기 대체 수원공의 수위와 관련된 정보를 제공하는 제2 수위계측기;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호를 서로 비교하여,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제1 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 주 수원공의 수위가 소정의 기준값 이하인 경우,
상기 제1 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제1 유량밸브를 제어하고,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제1 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 주 수원공의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우,
상기 제1 유량밸브가 개방되도록 상기 제1 유량밸브를 제어하고,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제2 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 대체 수원공의 수위가 소정의 기준값 이하인 경우,
상기 제2 유량밸브가 폐쇄되도록, 상기 제2 유량밸브를 제어하고,
상기 용수자급지표증감값 및 상기 대체용수지표증감값의 상기 부호가 서로 일치되지 않는 동시에, 상기 제2 수위계측기에서 송신되는 정보를 기초로 제공된 상기 대체 수원공의 수위가 소정의 기준값 초과인 경우,
상기 제2 유량밸브가 개방되도록 상기 제2 유량밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 예측 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170134931A KR101840433B1 (ko) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 예측 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170134931A KR101840433B1 (ko) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 예측 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101840433B1 true KR101840433B1 (ko) | 2018-03-20 |
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ID=61910731
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020170134931A KR101840433B1 (ko) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 예측 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101840433B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210048955A (ko) * | 2019-10-24 | 2021-05-04 | 한국건설기술연구원 | 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템 및 그 방법 |
-
2017
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20210048955A (ko) * | 2019-10-24 | 2021-05-04 | 한국건설기술연구원 | 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템 및 그 방법 |
| KR102358106B1 (ko) * | 2019-10-24 | 2022-02-04 | 한국건설기술연구원 | 실시간 물 공급능력지수와 물 자립률지수 연동형 도서지역 저류시설 통합운영관리 시스템 및 그 방법 |
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