본 연구에서는 댐의 효율적인 계획 및 운영을 위해 댐 저수지의 최적 퇴사위 결정 방법에 대해 고찰하였다. 현재 우리나라는 안전한 설계에 의거하여 댐 저수지 사수위 내의 퇴사위 결정 방법은 비교적 높게 산정되는 수평퇴사법을 주로 적용하고 있지만, 댐 저수지의 퇴사위는 정확하게 계획되어야 하며, 이는 댐 생애주기 평가 차원에서도 중요한 요소이다. 댐 저수지의 퇴사위 결정을 위해 대표적인 방법으로는 RMA-2와 연계된 SED-2D의 모형에 의한 방법, 수평퇴사법, 면적증분법(area increment method), 경험적면적감소법(empirical area reduction method)이 있다. 본 연구에서는 최적 퇴사위 결정을 위해 이를 산정하여 2007년 기준 실측 퇴사위와 비교하였다. 또한, 현재 및 미래 퇴사위를 예측하여 각 방법별로 경향과 추이를 분석하였다. 실측 퇴사위와 산정된 퇴사위를 비교한 결과, 경험적면적감소법이 실측값과 가장 근사하게 산정된 것을 확인할 수 있었으며, 현재 및 미래의 퇴사위는 전반적으로 과거 퇴사위의 경향과 추이를 따라가는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구의 결과를 토대로 보면 경험적면적감소법의 이용이 적절할 것으로 판단되고, 모형에 의해 분석 결과의 타당성을 검정하는 것이 합리적이라 생각된다.

본 연구에서는 유입유사에 따른 저수지 내 퇴사 분포를 정량적으로 분석하고 효율적인 저수지 관리를 위하여 2차원 수리 유동 모형인 RMA-2와 유사이송 모형 SED2D를 사용하여 76년 장기 퇴사분포를 예측하였다. 모형의 입력 자료인 수위-유량자료는 한국수자원공사에서 관측한 실시간 자료를 활용하였으며, 유사량 자료는 한국수자원공사에서 개발한 K-DRUM 모형을 사용하여 대상영역의 유사량 값을 산정하여 적용하였다. 또한 갈수기시 저수지내 단면 코어채취를 수행하여 퇴적깊이를 모형 결과와 비교하였다. 검증결과 저수지 내 퇴적깊이는 비교적 실측값과 유사하게 나타났다. 장기 퇴사분포예측은 2012년 실측한 지형자료를 시작단면으로 하여 2088년까지 76년간 모의를 수행하였다. 모의결과 합천댐 상류구간에서 1.63~1.26m, 하류구간에서 1.45~0.007m의 퇴적층이 형성되었으며, 전체적으로 침식보다 퇴적이 우세한 결과를 보였다.

본 연구에서는 파트린드 저수지의 유입부에서 댐 구조물까지 대상구간으로 설정하고 상류유입 유량, 유사 및 수문 운영에 따른 장기 퇴적양상을 EFDC 모형을 이용하여 5년에 걸쳐 모의하고 배사문 운영을 통한 배사효과에 대하여 모의하였다. 배사문 운영결과 배사시 수로를 형성하여 주로 수로를 따라서 활발히 발생하는 것으로 나타났으며 이는 기존 저수지 배사의 물리적인 특성을 잘 반영하는 것으로 판단된다. EFDC 모형의 모의결과로부터 취수구 전단부에서의 입도분포와 특정입경의 유사도달 여부 등 다양한 정보를 얻을 수 있었으며 향후 저수지 운영에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

1965년 축조된 사연댐은 울산시의 중요한 생활용수 공급댐이며, 댐 여수로 입구 부근 저수지 내에 위치한 야산은 자연상태의 도수제(Dike) 역할을 하고 있다. 최근 두 차례에 걸쳐 조사하였던 퇴사량과 유효저수량 변화에 따르면, 유효저수량은 2,000만 톤에서 2.92% 감소하였고 여수로 부근에서의 퇴적수심은 평균 1.65 m 증가에 불과한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 사연댐 퇴사량 실측자료를 이용하여 SED-2D 모형의 적용성을 검토하고, 야산을 이용하여 취수탑이 있는 댐 주변의 저수지 입구에 도수제와 유사한 소규모 수리구조물을 설치할 때 퇴사의 유입억제와 취수에 필요한 수심확보 가능성을 검토하였다. 이를 위해 야산이 있는 현상태를 기준으로, 야산을 철거할 때와 추가로 구조물을 더 높게 설치할 때 등을 고려하여 수리학적 효과와 그에 따른 퇴사량 감소 등을 모의 하였다. 그 결과 장기유출에 의한 50년 후 저수지내 퇴사 깊이는 평균 2.335∼5.847 m 발생하는 것으로 나타났으며, 그 값의 변화는 현재의 야산이나 소규모 수리구조물의 추가 설치시에 퇴사량의 제어효과가 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 HEC-RAS의 하상변동모형을 이용하여 고농도의 유사가 중소규모의 저수지에 유입하여 삼각주를 형성하는 과정을 유사의 입도분포를 고려하여 해석하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 먼저, 삼각주의 시공간적인 분포와 년간 저수지에 퇴적되는 입도별 퇴사량을 합리적으로 예측할 수 있었다. 또한 저수지의 특정위치에서 특정시기에 어떤 입도의 유사가 주로 퇴적되는지를 합리적으로 예측할 수 있었다. 이러한 유사의 입도분포를 고려한 모의와 분석은 수자원관련 시설물의 계획 및 유지관리에 필요한 유용한 정보를 제공해 줄 수 있을 것으로 판단된다.

The objective of this study is to supply basic data for large reservoir sedimentation research in future and make suggestions to maintain and operate the reservoir more efficiently. At first, previous studies about the estimation of sediment yield rate were reviewed in Korea. And the discharge rating curves of upstream stage gauging stations and the correlation between dam inflow and stage discharge were analyzed. With the analysis results, the specific sediment rate of Soyanggang dam was estimated as 608 ^m3/㎢/yr It was similar to that of Soyanggang dam feasibility study and 1994`s field surveys of the reservoir than that of 1983`s field surveys. Because the sediment rating curves were derived under the low discharge conditions, it needs to be checked under the flood conditions. However, the suggested methods such as flowrate analysis and sediment estimation will be useful to the sediment studies in future.