27년도 한국과학기술협의회 공동학술대회 낙동강 유역의 강우와 하구언 방류특성과의 상관성 박순1 유창일1 김규태2 윤한삼 이인철1 류청로1 1 2 부경대학교 공학과/ 부산광역시청/ 부경대학교 산업개발연구소 A study of Relationship of characteristics at Nakdong estuary dam and Precipitation in Nakdong River basin S.Park1, C.I.Yoo1, K.T.Kim2, H.S.Yoon, I.C.Lee1 and C.R.Ryu1 1 Department of Ocean Engineering, Pukyong National University, Busan, Korea 2 Busan Metropolitan city Hall, Busan, Korea 의 요 약 회 Research Center for Ocean Industrial Development, Pukyong National University, Busan, Korea 터 센 정 보 과 학 기 술 협 본 연구는 199년부터 25년까지 여름철(월 9월)의 낙동강 유역 강수량과 지류댐의 방류량 과의 관계를 월별 통계를 통 비교하였으며, 낙동강 유역 강우와 하구언의 방류량과 하구언 방 류량이 급격히 증가한 22년 24년 사이의 하류 수위와의 상호 분석을 수행하였다. 이상의 결과로서 1) 199년부터 25년까지 낙동강 유역에 위치한 경상북도와 경상남도의 여름철( 월 9월) 강수량에 대한 통계자료를 분석하여 각각의 월평균 강수량을 계산하였고 2) 199년부 터 25년까지 낙동강 유역 강수량과 지류댐 방류량, 하구언 방류량을 각각 비교하였으며 ) 22년 태풍 루사 내습시, 2년 태풍 매미 내습시, 그리고 24년 태풍 메기 내습시의 방류량과 수위를 비교하였다. 산 수 1. 서 론 국 연 구 Keywords : Nakdong river basin(낙동강 유역), Precipitation(강수량), Nakong estuary dam (낙동강 하구언), (방류량) 한 우리나라의 대표적인 하구역인 낙동강 하구역은 1987년 완공된 하구언으로 인하여 낙동강 하류 지역에 미기 후, 수문, 지형, 생태 등 자연 환경 조건과 인구, 산업, 공공시설, 교통 등 사회 경제적 변화를 가져왔다(부산지 방환경청, 1992; 부산발전연구원, 25). 하구언 건설 이전에는 낙동강 유동의 주요인은 조석이었으나(류와 장, 1979), 하구둑 건설 이후 수 유입이 억제되어 조류에 의한 영향보다는 인위적인 조작에 의한 수문의 개폐에 따른 담수의 영향이 하구언에서의 하구유동에 영향을 미치는 주된 요인으로 나타났다(장과 김, 1997). 낙동강 하구언은 주배수문, 조절수문, 갑문, 우안배수문, 어도로 구성되어져 있는데 이중 우기시 하천수 방류 에 우안배수문과 주수문이 사용되어지며 하구둑 수위에 대한 운영범위는 일반적으로 SMSL(+).75m와 SMSL(+)1.25m이다. 하구둑 상류수위와 하류수위차.2m를 기준으로.2m이상의 수위차가 생기는 경우에 방 류를 시행하고 있으며 방류시간은 조절수문이 대부분(전체 시간의 %, 연평균 유량의 2%)을 차지하고 있으 며, 우안배수문도 연평균 % 정도로 개방시간이 길다. 또한 일반적인 낙동강 유역의 방류량 패턴은 시기별로 세가지로 구분하는데, 1-월은 강물 유하량이 적은 갈수기(유하량이 1 /sec정도)이며, 4-월은 유하량이 보통수준(유하량이 5 /sec), 7-9월은 유하량이 많은 홍수기(유하량이 1,2 /sec이상)로 구분된다(신성교 등, 2). 실제 하구언 방류 특성을 바탕으로 낙동강 유역에서의 유출특성을 평가하기 위한 연구는 수문학적 관점에서 많은 연구가 되어온 것이 사실이다. 그러나 우리나라 대부분의 연안역 수질예측모형수립시 기초자료가 되는 수 문자료나 유입오염부하량에 대한 자료가 빈약할 뿐만 아니라, 대체로 월별 또는 계절별 관측치를 대표값으로 이용하거나 관측자료를 임의 보정 후 입력자료로 사용하고 있는 실정이다(이 등, 21). 이와 같은 간헐적인 측 정방법은 중 장기적인 수량변동을 반영하거나 계절적인 변동성을 정성적 정량적으로 평가하기가 곤란하므
로, 강우시의하천유량및오염부하량의시간변동특성을파악하기에는어려움이따른다. 따라서낙동강하구역내로유입되는하천수의유량과오염물질의유입부하량을평가함에있어서낙동강하구언을통한낙동강유역의강우및조위특성을명확히분석할필요가있다. 따라서본연구에서는낙동강하구언을통한지난 1 년간 (199년~25년) 의실제방류량자료를바탕으로낙동강유역의강우및하구둑조위특성과비교하여그상관성을알아보고자한다. 이러한결과를바탕으로하천방류에따른낙동강하구역의수리특성을수치모의를통하여분석하고자할때갈수기, 홍수기등계절별방류량산정을위한기초자료를제공하고자한다. 2. 자료및방법 낙동강유역에서발생되는강우는낙동강의지류나본류로흘러들어가게되고, 낙동강하구언에도달하여외로유입되게된다. 특히, 낙동강유역강우의 2/ 가여름철에내리며, 집중호우및태풍의내습으로인발생되는강우량은시간당 ~1 mm 로서집중적으로내리므로낙동강유역의유량이급격히증가, 외로유입되게된다. 이때, 낙동강하구언에서방류되는방류량과방류이후의조위가낙동강물리환경에미치는영향에대그연구가미미한것으로사료된다. 따라서본연구에서는낙동강지류가통과하는경남과경북의 1 개지역에대하여 199년부터 25년까지관측된강수량자료와낙동강지류댐의방류량자료, 낙동강하구언의방류량자료, 그리고하구언아래하류의수위자료 ( 한국수자원공사, 199-25) 를이용하여강우에따른낙동강하구언의방류특성을알아보고자한다. 분석방법은 Table 1. 과같이먼저낙동강유역도시들을낙동강하구언으로유입되는두개의지류에속있는경남과경북으로구분하고각유역도시들의여름철강수량을월별로평균하였으며, 낙동강지류에위치한주요댐의방류량을월평균하여각유역도시들의여름철강수량과비교하였다. 또한, 지류댐의방류량과낙동강하구언의방류량을비교하여강우에의발생된하천유량과방류량의인과성을알아보고, 낙동강하구둑우안갑문에서계측된하류수위자료를바탕으로강우에의발생된하구언주변의조위변화를알아보았다. 강수량및방류량은각각평균에대한분산과표준편차, 변동계수는,, 를이 용하여통계자료로나타내었다. Tabl e 1 Lis t of dat a us ing anal yzing charac t erist ic s of disc harge at Nakdong estuary dam(199~25) Division formula remark A monthly average precipitation in Nakdong river basin : Monthly average precipitation : Monthly precipitation A monthly average discharge of dams at tributaries to the Nakdong river in summer : Monthly average discharge of dam : monthly discharge : Monthly average discharge at Nakdong estuary dam A monthly average discharge in Nakdong estuary dam : monthly discharge. 결과및고찰.1 낙동강유역의도시별강수량과낙동강하구언방류량과의관계 Table 2는 199년부터 25년까지낙동강유역에위치한경상북도와경상남도의여름철 (월~9월) 강수량에대한통계자료를나타낸것이다. 경상남도의월평균강수량은 1,295 mm 로서일평균강수량으로환산하면약 4.2 mm 이며, 경상북도의월평균강수량은 78 mm 로서일평균강수량으로환산하면 24. mm 이다. 따라서, 지난 1 년간경상남도의강수량이경상북도의강수량보다약 57% 많은것이다. 또한표준편차를조사본결과, 경상남도가경상북도보다약 5배가더크므로강우강도가다른강수가지속적으로낙동강유역에내린것으로
Tabl e 2 Stat is tical dat a of p rec ip itat ion in G yeongsangnam- do and Gyeongsangbuk-do Contents Location of Gyeongsangnam-do Geochang hapcheon Jinju Miryang Busan Total Sum 1794. 1128.4 1857.1 928.1 1417.4 51825. Averge 29.9 25.2 271.4 2.2 2.4 1295. Dispersion 29298. 2424.5 2259.9 19115.1 2442. 51499.7 Standard devitation 19. 154.9 147.7 1.5 154.4 78. Variation coefficient 2. 1.2 54.4 58.5 59. 54.7 Contents Location of Gyeongsangbuk-do Daegu Yeongju Mungyeong Gumi Yeongcheon Total Sum 85.4 27. 294.2 5. 8.5 14.9 Averge 212. 18.5 2. 98. 9.5 78.1 Dispersion 185.1 12.5 121. 117.5 1.5 55. Standard devitation 14.4 8.5 18.5. 2. 15.9 Variation coefficient.2 52. 5.2 2.7 58. 5.5 판단된다. 이는강우의불규칙성을감안하더라도낙동강유역의강우특성이경상북도와경상남도로나눠짐을알수있다. Table 2를바탕으로 Fig. 1에서낙동강유역의경상북도와경상남도의강수량과낙동강유역지류댐의방류량을비교하였다. Fig. 1에서 199년부터 21년까지는강수량의분포와지류댐의방류량의분포가일치하는반면에 22년부터 24년까지는낙동강유역도시의강수량의분포와낙동강지류댐의방류량분포가일치하지않음을알수있다. 이는낙동강유역도시의강수량이외의다른국지성강우 ( 태풍포함 ) 에의증가된것으로사료된다. Fig. 2는낙동강유역의강수량과낙동강하구언의방류량을비교한것으로서, 낙동강하구언의방류량은낙동강지류댐의방류량보다낙동강유역강수량의분포와잘일치하나, 낙동강하구언의방류량의크기는단순히 22년이후에증가된것을볼수있다..2 낙동강하구언방류량과낙동강하류수위와의관계낙동강하구언은하천의수위를일정하게유지하는데그목적이있으므로, 낙동강하구언하천수위는곧낙동강하류수위의변화에따라갑문을개방하여야하므로밀접한관련이있다. 따라서우안배수문에서하류수위를계측하고계측된값은조위와같다. 그러나집중호우및태풍의내습으로하천수가방류되면, 하류수위의변화가발생할것으로사료되며, 이는조석과태풍으로인한수위상승과같은외력인자와혼합및교란되어조위의변화를더욱가속화시킬것으로판단된다. 그러므로방류량이급증한 22년에서 24년사이의집중호우를제외한태풍내습시의조위변화를 Fig. 에도시하였다. Fig. 에서 22년태풍 루사 가내습하였을때, 전날인 8월 일의고조위는 D.L. (+).87 m, 저조위는 D.L. (+).9 m이었으나, 8월 1 일의고조위는 D.L. (+)1.52 m, 저조위는 D.L.(+)1.9 m로서, 각각.5 m와.7 m가상승하였다. 또한, 2년태풍 매미 가내습하였을때, 전날인 9월 11 일의고조위는 D.L. (+)1.22 m, 저조위는 D.L. (-).21 m 이었으나, 9월 12 일의고조위는 D.L. (+).12 m, 저조위는 D.L. (-).5 m로서, 각각 1.9 m,.1 m 상승하였다. 특히, 매미 의경우다음날인 9월 1 일의고조위는 D.L. (+)1.5 m로급격히원상태로복원되는듯하였으나, 저조위는 D.L. (+).88 m로.9 m만큼수위가상승하는이상현상을보였다. 마지막으로 24년태풍 메기 가내습하였을때, 전날인 8월 18 일의고조위는 D.L. (+)1.4 m, 저조위는 (-).2 m 이었으나, 다음날인 8월 19 일의고조위는 (+) 1.5 m 로별변화가없었으나, 저조위는 (+).4 m로서전날보다. m 상승하였다. 4. 결론 199년부터 25년까지여름철 (월~9월) 의낙동강유역강수량과지류댐의방류량과의관계를월별통계를통비교하였으며, 낙동강유역강우와하구언의방류량과하구언방류량이급격히증가한 22년 ~24년사이의하류수위와의상호분석을수행하여다음과같은결론을도출하였다.
Precipitation (mm) (1 m ) 45 4 5 25 2 15 1 5 Gyeongsangbuk-do Gyeongsangnam-do Andong-dam Imha-dam Hapcheon-dam 199 1997 1998 1999 2 21 22 2 24 25 Fig. 1 Comparison with Precipitation and discharge of dams at tribut aries t o th e N akdong river in summer 2 18 1 14 12 1 8 4 2 (a) Daegu Yeongju Mungyeong Gumi Yeongcheon 5. 45. 4. 5.. 25. 2. 15. 1. 5.. 9 8 7 5 4 2 1 (1 m ) precipitation (mm) 1 199 1997 1998 1999 2 21 22 2 24 25 2 18 (b) Geochang Hapcheon Jinju Miryang 9 8 1 7 (1 m ) 14 12 1 8 4 5 4 2 Precipitation (mm)1 2 1 199 1997 1998 1999 2 21 22 2 24 25 Fig. 2 Comparison with Precipitation in (a)gyeongsangbuk-do (b)gyeong s ang nam- do and dis c h arg e at Nakdong es t uary dam in Simmer( June~ Sep t emb er) (1) 199 년부터 25년까지낙동강유역에위치한경상북도와경상남도의여름철 (월~9월) 강수량특성을살펴보면경상남도의월평균강수량은 1,295 mm, 일평균강수량은약 4.2 mm 이며, 경상북도의월평균강수량은 78 mm, 일평균강수량은 24. mm 이다. (2) 낙동강하구언의하류수위는 22 년태풍 루사 내습시, 고조위와저조위가전날대비각각.5 m,.7 m 상승하였고, 2년태풍 매미 내습시에는고조위와저조위가전날대비각각 1.9 m, 1.5 m로급격히상승하였으며, 마지막으로 24 년태풍 메기 의경우, 고조위의변화는없었으나저조위가. m 상승하였다. () 낙동강하구언이외로부터의조위와태풍에의한수위상승효과를직접받는지리적영향과함께낙동강유역의하천유량을외로방류하는최종관문으로서두수괴의교란이복잡하게작용하는지역임을알수있었다.
22. 2.5 12. 2. 1. 1.5 8. 1...5 4.. 2. -.5 (1 m ) 14.. 1. -1. /1 8/ 2 1.. 2.5 12. 2. 1. 1.5 8. 1...5 4.. 2. -.5. -1. 8/ 의 24 1.. 협 학 기. 4. 2.. 과 /1 2.5 1.5 1..5 센 ` 2. 정 보 8. 술 1. 터 12. (1 m ) 14. 회 /1. (1 m ) 14. -.5-1. 8/ 연 구 Fig. Comparison with discharge and tail water level at Nakdong estuary dam 산 수 한 후기 국 차후 본 연구는 낙동강 유역의 집중 호우 및 태풍의 내습으로 인 발생된 하천 방류수가 낙동강 하구언을 통 시간적으로 외로 유출되는 특성에 대서 더욱 세밀하게 연구되어야 할 것으로 사료된다. BK21사업]의 지원비를 받았음. 본 연구는 수산부 수산개발원의 수산특정연구 연안생태환경공간 복원/조성 기술(차~2년) 과 제 및 2년 정부(교육인적자원부)의 재원으로 한국학술진흥재단의 지원을 받아 수행된 연구 (KRF-2-1-D7)의 일부 결과이며, 연구비 지원에 감사드립니다. 본 연구에 참여한 유창일은 [2단계 참고문헌 [1] 류청로, 장선덕, 1979, 낙동강 하구의 조석과 유동, 한국공학회 Vol.14, No. 2, p.71-77 [2] 부산발전연구원, 25, 낙동강 하구둑의 허와 실 [] 부산지방환경청, 1992, 낙동강 하구언 축조전후 주요환경 변화조사 [4] 신성교, 백경훈, 홍석진, 2, 낙동강 하구둑 건설에 다른 역의 염분 영향분석 및 하구둑 운영 개선방 안, 부산발전연구원 보고서(2-), pp. 4-. [5] 이대인 박청길 조현서, 21a, 점원 오염부하 제어에 의한 광만의 수질관리, 한국환경공학회지, 제4권 호, 28-9. [] 장성태, 김기철, 1997, 낙동강 하구에서의 수유동, 동아대학교 앙자원연구소 연구논문집 제 1권, p.11-17 [7] 한국수자원공사, 199-25, 낙동강 하구언 수문기상 관측자료.