저수지 최적 운영 모형을 이용한 추가 용수 공급 능력 평가

Abstract

본 연구에서는 저수지의 용수수요 증가에 따른 용수공급능력 평가를 실시하여 추가 공급 가능량과 이를 위한 저수지 운영방법을 제안하였다. 이를 위하여 전역 최적해를 탐색하는 SCE-UA법과 다중 목적함수를 적용한 최적화 모형과 저수지의 유입량, 수요량, 발전량을 추정하는 저수지 운영 모형을 결합한 저수지 최적운영 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강댐의 최적운영에 모형을 적용하여 평가하였다. 모형의 적용기간은 유입량을 고려하여 풍수기, 평수기, 갈수기로 구분하였다. 풍수기에는 목표 운영수위별의 발전량이 실측발전량 보다 <TEX>$-2.29{\~}14.61\%$</TEX>, 갈수기에는 실측발전량 보다 <TEX>$-5.94{\~}3.98\%$</TEX> 증가된 결과를 나타냈다. 평수기에는 실측발전량 보다 <TEX>$-0.43{\~}6.35\%$</TEX> 증가 된 결과를 나타냈다. 섬진강댐의 하류 용수 증가에 따른 용수공급 가능량을 산정하기 위하여 댐하류 방류량을 0.17, 0.50, 0.70, 1.0, 1.5, <TEX>$3.0\;m^3/sec$</TEX>로 구분하여 최적 운영한 결과, 하류 방류량을 <TEX>$0.70\;m^3/sec$</TEX> 이하, 목표 저수위를 194.0m 이하로 할 경우 실적 운영 결과 보다 향상된 결과를 나타냈다. The objective of the study is to develop a reservoir optimal operation model and to suggest the appropriate amount of additional water supply and optimal operation rule. The model uses multiple objective function and a global search method, SCE-UA method. The objective function is set up to maintain the storage at target level, to satisfy the water demand, and to maximize the hydropower product. To evaluate the model's applicability, the model was applied for allocating the optimal water depending on storage level changes of Seomjin dam. The results comparing optimal operation and historical data showed that hydropower product increased from <TEX>$-2.29\%$</TEX> to <TEX>$14.51\%$</TEX>, <TEX>$-5.94\%$</TEX> to <TEX>$3.98\%$</TEX>, and <TEX>$-0.43\%$</TEX> to <TEX>$6.35\%$</TEX> with varying target levels in wet, dry, and normal period, respectively. Also, The model was applied for assessing water supply capacity of Seomjin dam to satisfy increasing water demand. The dam was operated by the model on consideration of downstream flow as 0.17, 0.50, 0.70, 1.0, 1.5, and <TEX>$3.0\;m^3/sec$</TEX>. The results showed that in case of operating the dam with downstream flow less than <TEX>$0.70\;m^3/sec$</TEX> and with target water level lower than 194.0 m, hydropower product was more than the historical operation data and existing amount of water supply was less influenced.