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기후변화에 의한 제주도 가뭄특성 분석 및 농업용수 공급방안 연구

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Abstract
기후변화로 인하여 전 세계적으로 이상기온, 가뭄, 집중호우 등 발생빈도가 증가 하여 농작물 피해와 인류의 생명까지도 위협하는 심각한 문제가 대두되고 있다. 제주도는 내륙지역에 비하여 농가인구는 약 2.6배, 1인당 밭 경작면적은 약 2.3배에 달하고, 농업생산은 제주도 총생산의 11.2%로써, 산업․경제에 미치는 영향이 매우 크다. 따라서, 가뭄에 대비하여 제주도 농업용수 공급방안 연구는 필요하며, 우리 나라 물관리기본법과 물관리일원화 정책에 부합된 제주도 통합물관리를 위하여 제주특별자치도의 물관리 제도개선 및 조직개편이 필요한 실정이다. 기후변화에 의한 제주도 가뭄발생 현황과 누가표준강수지수에 의한 동․서․남․북 지역별 가뭄특성을 분석하고, 농업용수의 수요․예측을 검토하여 효율적인 농업용수 공급방안과 물관리일원화 정책에 부합하는 제주도 통합물관리방안을 연구하였다. 제주도의 연평균 강수량은 증가 추세이나, 강우 편중과 무강우일수가 증가하는 경 향으로, 제주도 밭작물은 기상학적가뭄과 농업적가뭄에 직접 노출되어 가뭄피해가 자주 발생한다. 최근 30년간(1986∼2015) 표준강수지수 분석결과 가뭄은 서귀포, 고 산이 심했고, 제주와 성산은 약했으며, 가뭄변화 추세는 제주, 서귀포가 심해지며, 고산과 성산은 약해지는 경향성을 나타냈다. 제주도 농업용수 공급방안은 통합광역화사업에서 제외된 사설관정의 정확한 실태 조사와 연계 가능성을 종합적으로 검토하여 시설확충으로 권역별 통합급수체계 구 축이 필요하며, 투수성이 큰 지질특성과 돌발성 유출의 특수한 수문환경을 고려하 여 관측자료 기반의 제주형 저수지 설계기준 개정이 필요하고, 50만톤 내외의 소규 모 저수지 위주의 개발이 효과적이라고 판단된다. 또한, 상시하천수 악근천과 용천 수 속골물 등 5개소는 지형여건, 유출량, 수질이 양호하여 광역저수조에 임시 저류 후 용수관망을 통해 용수공급이 가능하며, 빗물이용시설은 재배작목별 용수 수요량 과 강우빈도, 유출량을 분석하여 경제적 규모의 비닐하우스, 온실 등은 의무적 설치 대상으로 지정하는 조례개정이 필요하다. 제주도 통합물관리방안은 제주도 통합물관리 및 운영에 관한 조례를 제정하여 "통합물관리위원회"를 구성․운영하고, 물관리 조직 개편은 수자원관리국을 신설하 여 물정책과, 재난대응과를 통합하고, 농업용수관리와 상하수도본부는 기존대로 운 영하는 1안과 모든 물관리 부서를 통합하여 일원화하는 2안을 제안하였고, 제주도 를 영상강․섬진강 유역에서 분리하여 독립적인 유역으로 설정하고, 체계적이고 지속적인 조사와 연구기반 마련 및 수문관련 자료 확보를 위하여 "제주수자원조 사연구원" 설립 안을 제안하였다.
The increasing frequency of unusual temperatures, droughts and torrential rains caused by severe climate change on the earth is raising issues that damage crops and even human life. In particular, Jeju Island has almost 2.6 times the farming population and 2.3 times the arable land per person compared to the inland areas of South Korea. Agricultural production which accounts for 11.2 percent of Jeju Special Self Governing Province's gross domestic product, has a lot of influence on the Jeju's economy. Therefore, it is necessary to study Jeju Island's agricultural water supply plan in case of drought. The Jeju Special Self Governing Province Water Management System needs to be improved and reorganized to manage integrated water supply in accordance with the national water management policy. This paper analyzed the current state of drought in Jeju Island due to climate change and drought characteristics by East, West, South and North regions by SPI (Standardized Precipitation Index) and reviewed the demand and supply of agricultural water, and then suggested the efficient Agricultural water supply and Jeju Special Self Governing Province's integrated water management measures According to the analysis of the climate of Jeju Island, the average annual precipitation is increasing, but there is a tendency to increase rainfall bias and the number of days without rainfall. This is why Jeju Island's field crops are frequently affected by drought damage due to the effects of meteorological drought and agricultural drought. Analysis of SPI over the past 30 years(1986-2015) of Jeju Island's precipitation showed that drought levels by region were severe dry in Seogwipo, Gosan, and moderately dry in Jeju, Seongsan. There are four ways to supply agricultural water to Jeju Island. The first is to establish an integrated supply and demand system by region by examining the feasibility of individual wells excluded from the "Jeju Agricultural Water Integrated Wide Area Project." The second needs to revise design manual for Jeju-style reservoir and develop reservoir with 500,000㎥ in consideration of high permeability and sudden runoff. The third is Akguncheon and 5 places of spring water, which is a regular stream that is found to have good terrain conditions, amount of runoff and water quality, can be used as irrigation water. Fourth, rainwater facilities need to be revised to designate facilities with a certain size or larger as mandatory installation targets.
The Jeju Special Self Governing Province's integrated Resources water management measures is as follows. First, the improvement of the system was proposed to form and operate the "Integrated Water Resources Management Committee" by enacting the "Organization on Jeju Integrated Resources Water Management and Operation". Second, the reorganization of the water management division proposed the first plan for integrated operation of water policy and disaster response departments and the second proposal for integrating all water management departments. Third, Jeju Island should be set up as an independent basin by separating from the Yeongsan River basin, and it is necessary to establish the "Jeju Water Resources Survey Institute" to secure systematic research and scientific hydrological data.
Author(s)
박재규
Issued Date
2020
Awarded Date
2020. 2
Type
Dissertation
URI
http://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000009422
Alternative Author(s)
Park, Jae Kyu
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 토목해양공학과
Advisor
양성기
Table Of Contents
目 次 i
LIST OF FIGURES ⅴ
LIST OF TABLES ⅶ
Summary ⅹ
I. 서 론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 동향 2
3. 연구 목적 5
4. 연구 자료 및 방법 6
Ⅱ. 이론적 배경 8
1. 기후변화 시나리오 8
1.1 기후변화 정의 8
1.2 기후변화 요인 9
1.3 기후변화 시나리오 12
1.3.1 Global Climate Model 12
1.3.2 온실가스배출 시나리오 14
2. 가뭄 분류와 분석방법 18
2.1 가뭄의 정의 18
2.2 가뭄의 분류 18
2.3 가뭄 분석방법 20
2.3.1 가뭄지수의 종류 20
2.3.2 표준강수지수(SPI)의 가뭄분석 22
2.4 군집분석 27
2.4.1 계층적 군집분석 27
2.4.2 비계층적 군집분석 29
3. 농업용수 수요량 산정 및 수요예측 32
3.1 농업용수 수요량 산정방법 32
3.2 농업용수 단기 수요예측 33
3.3 농업용수 장기 수요예측 37
3.4 농업용수 수요량 적용 39
4. 우리나라 통합물관리 정책 41
4.1 통합물관리 정의와 필요성 41
4.2 물관리기본법 42
4.3 우리나라 통합물관리 정책 43
4.4 해외 통합물관리 정책 47
Ⅲ. 연구대상 지역 및 수자원 개발현황 52
1. 연구대상 지역 및 지형특성 52
1.1 연구대상 지역 52
1.2 지형 형상 및 특성 53
1.2.1 지질 특성 53
1.2.2 표고 분석 56
1.2.3 경사 분석 57
1.2.4 강수 특성 59
1.2.5 하천 특성 62
2. 제주도 수문분석 및 지하수 부존현황 63
2.1 수문분석 63
2.1.1 수문총량 63
2.1.2 강수량 67
2.1.3 증발산량 68
2.1.4 유출량 72
2.2 지하수 부존현황 및 함양량 73
2.2.1 지하수 부존현황 73
2.2.2 지하수 함양량 75
3. 수자원 이용 및 개발현황 77
3.1 수자원 이용현황 77
3.2 생활용수 개발현황 79
3.2.1 관정 개발 79
3.2.2 저수지 개발 82
3.2.2 용천수 개발 82
3.3 기타용수 개발현황 84
3.3.1 빗물이용시설 84
3.3.2 인공함양정 87
3.3.3 해수담수화시설 88
3.3.4 먹는샘물 90
4. 제주도 농업용수 개발현황 91
4.1 관정 개발 91
4.2 저수지 개발 94
4.3 용천수 개발 97
4.4 농업용수 통합광역화사업 100
Ⅳ. 기후변화에 의한 제주도 가뭄특성 분석 102
1. 기후변화 현황 102
2. 기후변화 예측 104
3. 가뭄발생 현황 107
4. 표준강수지수에 의한 가뭄분석 111
5. 가뭄특성 분석 119
Ⅴ. 가뭄에 대비한 농업용수 공급 및 통합물관리 방안 122
1. 제주도 농업용수 공급방안 122
1.1 농업용수 통합광역화사업을 통한 용수공급 122
1.1.1 동부권역 농업용수 통합광역화 시범사업과 문제점 123
1.1.2 제주 농업용수 통합광역화사업과 과제 126
1.1.3 통합광역화사업의 경제성 평가 및 개선방안 131
1.2. 농업용 저수지를 이용한 용수공급 134
1.2.1 농업용 저수지 개발 현황 134
1.2.2 저수지를 이용한 농업용수 공급 137
1.3. 상시하천수를 이용한 용수공급 137
1.3.1 상시하천 분포 현황과 유량 137
1.3.2 상시하천수를 이용한 농업용수 공급 138
1.4. 용천수를 활용한 용수공급 140
1.4.1 용천수 분포 현황 140
1.4.2 용천수를 활용한 농업용수 공급 141
1.5. 빗물이용시설을 활용한 용수공급 145
1.5.1 빗물이용시설 현황 145
1.5.2 빗물이용시설을 활용한 농업용수 공급 146
2. 제주도 통합물관리 방안 148
2.1 제주도 통합물관리를 위한 물관리체계 개선 148
2.1.1 제주도 물관리체계 현황 148
2.1.2 제주도 물관리체계 개선 필요성 155
2.1.3 제주도 물관리제도 개선방안 156
2.1.4 제주도 물관리조직 개편방안 158
2.2 효율적 통합물관리 기반구축을 위한 제주수자원조사연구원 설립 165
2.2.1 제주도 수자원조사 현황 165
2.2.2 제주도 수자원조사연구 필요성 167
2.2.3 제주수자원조사연구원 설립방안 168
Ⅵ. 결 론 171
참고문헌 174
부 록 180
Degree
Doctor
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
박재규. (2020). 기후변화에 의한 제주도 가뭄특성 분석 및 농업용수 공급방안 연구
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General Graduate School > Civil and Ocean Engineering
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