다목적댐 저수지 목적별 수위 및 용량배분

왜 배우는가: 다목적댐은 홍수조절, 이수, 발전 등 여러 목적을 한 저수지에서 함께 처리하므로 수위와 용량을 목적별로 나눠 배분하는 원리를 알아야 계획과 운영을 설명할 수 있다. 이 주제는 기술사 시험에서 수위 명칭, 용량 배분, 홍수기와 비홍수기 구분을 묻는 문제로 반복해 출제된다.

출제 이력: 제137회 2교시 5번, 제123회 4교시 3번, 제117회 3교시 3번, 제116회 2교시 1번, 제113회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

다목적댐 저수지 용량배분은 저수지 총저수용량을 이수, 홍수조절, 퇴사 등 목적별 용량으로 나누고 각 경계를 수위로 정하는 계획이다.

• 저수지 용량배분: 총저수용량을 목적별 용량 구간으로 나누는 작업
• 사수위(DSL): 퇴사로 저수 기능이 상실되는 하한 표고
• 저수위(LWL): 정상 운영에서 가장 낮은 수위
• 홍수기 제한수위(RWL): 홍수기에 홍수조절용량을 확보하기 위해 제한하는 수위
• 상시만수위(NHWL): 비홍수기 저수 상한수위
• 홍수위(FWL): 계획홍수량을 저류할 때의 최고 수위
• 공용용량: 홍수조절과 이수에 함께 쓰는 용량

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 댐 저수지를 여러 층으로 나눠 층마다 용도를 정해 두는 것이다. 맨 아래층은 퇴사가 쌓이는 곳이고, 그 위층은 평소 물을 쓰는 곳이며, 맨 위층은 홍수를 잠시 가둬 두는 곳이다. 각 층의 경계는 수위(표고)로 표시하며 해발 표고 EL 몇 m 형식으로 적는다.

정식으로는 다목적댐의 저수용량을 사수위, 저수위, 홍수기 제한수위, 상시만수위, 홍수위, 최고수위 등의 기준 수위로 구분하고, 그 사이 구간을 이수용량, 홍수조절용량, 공용용량, 퇴사용량 등으로 배정하는 것을 말한다.

사수위는 유사가 쌓여 저수 기능이 상실되는 상한 표고다. 댐 수명을 100년으로 보고 100년간의 퇴사량을 기준으로 정한다. 사수위 아래 용량은 퇴사용량이며 이수와 치수에 쓰지 않는다.

저수위는 정상 저수지 운영에서 가장 낮은 수위다. 대규모 댐은 이상가뭄에 대비해 저수위와 사수위 사이에 비상방류구를 둔다.

홍수기 제한수위는 홍수기에 홍수조절용량을 더 확보하려고 수위를 낮게 유지하는 기준이다. 댐 설계 당시 기상자료를 검토해 정하며 보통 상시만수위보다 낮다. 홍수기 제한수위는 공용용량의 하한이 된다.

상시만수위는 비홍수기 저수 상한 수위이며 이수용량의 최대 범위를 정한다.

홍수위(계획홍수위)는 홍수를 조절하기 위해 유입홍수를 저장할 수 있는 가장 높은 수위다. 200년 빈도 홍수를 기준으로 산정한다. 최고수위는 가능최대홍수(PMF)가 들어왔을 때의 최고 수위이며 댐 마루 표고는 이 값에 여유고를 더해 정한다.

공용용량은 시기에 따라 홍수조절과 이수에 모두 쓸 수 있는 용량이다. 홍수기에는 치수 목적으로 공용용량을 미리 방류한다. 이 방식 때문에 같은 용량이라도 계절에 따라 용도가 바뀐다.

3. 등장 배경과 필요성

다목적댐은 한 저수지에서 용수공급, 홍수조절, 발전을 함께 하므로 목적끼리 용량이 경쟁한다. 홍수조절을 위해 수위를 낮춰 두면 이수 공급량이 줄고, 이수를 위해 수위를 높여 두면 홍수 때 저류 여유가 부족해진다. 이 충돌을 해결하려면 목적별 용량을 시기별로 나눠야 한다.

또 저수지는 시간이 지나면 유사가 쌓여 저수용량이 줄어든다. 이 퇴사를 미리 계산해 사수위와 퇴사용량을 정하지 않으면 설계 당시 용량이 얼마 지나지 않아 부족해진다. 그래서 수명 기간의 퇴사량을 용량배분의 첫 단계로 둔다.