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서브노트 200제 · 6번 · 중요도 ★★★★
주제: 저수시설(댐·저수지) 계획 — 다목적 저수시설 계획 시 고려사항 / 유효저수량 산정 / 저수시설의 취수원 활용
주제: 저수시설(댐·저수지) 계획 — 다목적 저수시설 계획 시 고려사항 / 유효저수량 산정 / 저수시설의 취수원 활용
1. 서론
1) 의의
- 저수시설은 하천 유량이 풍부할 때 물을 저류하였다가 갈수기·가뭄 시 방류·취수하여 수량의 시간적 불균형을 조절하는 시설(댐·저수지)임
- 하천 자연유량만으로 계획취수량을 확보하기 어려운 경우 저수시설로 부족분을 보충하며, 이때 필요한 용량이 유효저수량임
- 107회~139회까지 9문항이 출제된 중요 암기 주제로, 특히 유효저수량 산정방법(6문항)이 반복 출제됨
2) 구성
- 2장에서는 다목적 저수시설 계획 시 고려사항과 다목적댐 이외의 보조수자원 개발 방안을 정리함
- 3장에서는 유효저수량 산정의 개념·계획기준년·산정방법과 저수지 수질보전대책을 정리함
- 4장에서는 저수시설을 상수도 취수원으로 계획할 경우의 고려사항을 정리하고, 5장 결론에서 핵심 흐름과 실무 대응방향을 요약함
2. 다목적 저수시설 계획 시 고려사항
1) 다목적 저수시설 계획 시 고려사항
- 다목적 저수시설은 생활·공업·농업용수 공급(이수), 홍수조절(치수), 발전, 하천유지용수 보충 등 복수의 목적을 함께 달성하도록 계획한 저수시설임
- 목적 간 용량이 서로 충돌(이수는 가득 채우려 하고, 치수는 비워두려 함)하므로 용량 배분과 운영방식이 계획의 핵심임
- 수문·지형·지질 등 입지 조건과 함께 수몰지역 보상, 생태계·하류하천 영향, 저수지 수질, 퇴사 등 사회·환경적 영향을 종합 검토해야 함
| 구분 | 주요 고려사항 |
|---|---|
| 수문·수량 | 유역 유출량·갈수 빈도, 계획기준년, 용도별 수요량(생활·공업·농업·하천유지) |
| 용량 배분 | 홍수조절용량·이수용량·사수용량(퇴사 포함) 배분 및 홍수기·비홍수기 운영수위 |
| 입지·구조 | 지형·지질, 댐 형식, 퇴사량, 취수탑 등 부대시설 배치 |
| 수질·환경 | 유입 오염부하, 부영양화·성층 현상, 하류 하천 환경(하천유지유량)·생태계 |
| 사회·경제 | 수몰·이주 대책, 지역 수용성, 건설비 및 대안(보조수자원 등) 대비 경제성 |
2) 다목적댐 이외 보조수자원 개발
- 신규 댐 건설은 입지·환경·사회적 갈등으로 한계가 있어, 댐 이외의 수자원을 함께 개발하는 수원 다변화가 필요함
- 대표적인 보조수자원은 지하수 개발, 하수처리수 재이용, 빗물 이용, 해수 담수화, 농업용 저수지 연계의 5가지임 (두문자 「지재빗해농」)
- 각 방안은 수량 규모·수질·비용·적용 지역이 다르므로, 지역 여건에 따라 복수 방안을 조합하고 가뭄 시 비상수원으로도 활용함
| 보조수자원 | 개요 | 특징 |
|---|---|---|
| 지하수 개발 | 충적층·암반 지하수를 취수 | 소규모·분산 공급에 유리, 적정양수량 이내 이용 필요 |
| 하수처리수 재이용 | 하수처리수를 고도처리하여 공업·조경·하천유지용수 등으로 이용 | 안정적 발생량, 용도별 수질기준 충족 필요 |
| 빗물 이용 | 지붕·도로 등에서 빗물을 집수·저장하여 잡용수로 이용 | 강우 편차가 커 보조적 수단, 도시 침수 저감 효과도 있음 |
| 해수 담수화 | 역삼투 등으로 해수 탈염 | 수량 무제한적이나 에너지·건설·운영비가 높음, 도서·해안 지역 적합 |
| 농업용 저수지 연계 | 기존 농업용 저수지의 여유 수량을 생활·공업용수로 연계 활용 | 신규 건설 없이 활용 가능, 농업용수와의 수리권 조정 필요 |
3. 유효저수량 산정
1) 유효저수량의 개념과 계획기준년
- 유효저수량(유효저수용량)은 계획취수량을 안정적으로 확보하기 위해 하천 유량이 부족한 기간에 보충해야 할 수량으로, 저수시설 중 실제 이수에 쓰이는 용량임
- 총저수용량은 유효저수용량에 사수용량(퇴사용량 포함)을 더한 값으로 구성됨
- 계획기준년은 저수용량 결정의 기준이 되는 갈수 해로서, 통상 10년에 1회 정도 발생하는 갈수년을 기준으로 함
- 계획기준년의 하천유량(공급 가능량)과 계획 1일 평균 급수량(수요량)을 비교하여 부족분을 저수용량으로 산정함
2) 유효저수량 산정방법
- 대표적인 산정방법은 물수지 계산법, 유량도표법, 유량누가곡선법(Ripple's method)임 (두문자 「물도누」)
- 간편법은 계획기준년의 수문 자료를 단순화하여 필요 저수용량을 개략적으로 산정하는 방법으로, 계획 초기 단계의 검토에 적합함
- 실제 계획에서는 개략 검토(간편법)로 규모를 가늠한 뒤, 물수지·누가곡선 등 상세 방법으로 확정하는 것이 일반적임
| 방법 | 원리 | 특징 |
|---|---|---|
| 물수지 계산법 | 기간별 유입량·방류량·증발·손실을 순차 계산하여 저수량 변화를 추적 | 가장 정밀하며 최근에는 전산 모델 활용 |
| 유량도표법 | 유량 시계열과 계획 방류량을 도표로 비교하여 부족분 합산 | 계산이 직관적이며 도해적 검토 가능 |
| 유량누가곡선법 (Ripple's method) |
누가 유입량 곡선에 계획 방류량 직선(수요선)을 접선으로 그어 최대 간격을 용량으로 결정 | 대표적 도해법, 필요 저수용량을 시각적으로 파악 |
| 간편법 | 수문 자료를 단순화하여 개략 산정 | 계획 초기 개략 검토용, 정밀도는 낮음 |
3) 저수지 수질특성 및 수질보전대책
- 저수지는 체류시간이 길어 하천과 달리 성층 현상(수온약층 형성)과 전도(turn-over)가 발생하고, 영양염류 축적에 따른 부영양화·조류 발생 우려가 있음
- 성층기 저층은 용존산소가 고갈되어 철·망간 등이 용출되고, 전도기에는 저층수가 표층으로 올라와 수질이 일시적으로 악화될 수 있음
- 수질보전대책은 유입오염 저감(하수처리·비점오염 관리·유역 보전), 저수지 내 대책(폭기·순환장치, 선택취수, 조류 제거), 법적·제도적 관리(상수원보호구역 지정 등)로 구분함
| 구분 | 문제점 | 대책 |
|---|---|---|
| 표층 | 영양염류 유입에 따른 조류 대발생, 맛·냄새 유발 | 유입 인·질소 저감, 조류 모니터링·제거, 순환장치 |
| 저층 | 빈산소화로 철·망간·영양염 용출 | 폭기, 선택취수, 퇴적물 관리 |
| 유역 | 점·비점오염원 유입 | 하수처리 확충, 비점오염저감시설, 상수원보호구역 지정·관리 |
4. 저수시설의 취수원 활용
1) 저수시설을 상수도 취수원으로 계획할 경우의 고려사항
- 수량 측면: 계획취수량을 계획기준년의 갈수 시에도 안정적으로 공급할 수 있는 유효저수량을 확보하고, 타 용도(홍수조절·농업용수 등)와 용량·수리권을 조정해야 함
- 수질 측면: 성층·전도, 부영양화에 따른 수질 변화를 고려하여 선택취수설비(취수탑 다단 취수구)를 설치하고, 수질에 따라 취수 수심을 조절함
- 시설 측면: 취수탑 위치·취수구 높이는 사수위·퇴사 위치, 수위 변동폭을 고려해 결정하며, 원수 송수 방식(자연유하·가압)과 정수장 위치를 함께 검토함
- 관리 측면: 상류 유역 오염원 관리, 수질 모니터링, 갈수·가뭄 시 비상 연계 수단(보조수자원 등)을 함께 계획함
5. 결론
- 저수시설 계획의 핵심은 계획기준년(약 10년 빈도 갈수년) 기준으로 「물도누」 방법을 활용해 유효저수량을 산정하고, 「지재빗해농」 보조수자원으로 수원을 다변화하는 것임
- 답안 성패는 다목적 용량 배분(홍수조절·이수·사수)과 유효저수량의 개념을 명확히 구분하고, 산정방법별 원리와 특징을 비교하여 서술하는지에 달려 있음
- 실무 대응 시에는 성층·부영양화 등 저수지 수질 문제와 선택취수·수질보전대책을 함께 제시하면 득점에 유리함
참고 및 출처
※ 법령·기준은 개정될 수 있으므로 최신 규정을 확인할 것.
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