• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.94-94
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• 2022

본류와 지류가 만나는 하천 합류부에서 발생하는 복잡한 흐름 구조는 하상변동에 영향을 주며, 본류와 다른 특성을 보이는 지류의 유입은 수질과 수생태계에도 영향을 준다. 합류부는 하천 변화의 다양성을 보이기 때문에 하천 관리 측면에서 중요한 구간으로, 흐름 및 혼합 특성 이해가 중요하다. 합류부에서의 흐름 및 혼합은 본류와 지류의 유량비, 밀도차, 단차, 합류각, 하도형상 등의 영향으로 그 양상이 달라지며, 흐름장 및 두 수체에 의한 이송물질의 혼합이 이루어졌다고 간주하는 혼합거리는 지류가 본류에 미치는 영향 범위 분석을 위한 중요한 매개변수이다. 본 연구에서는 합류부 흐름에 미치는 주요 인자 중 유량비와 밀도차가 합류부 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하고, 조건의 변화에 따른 혼합거리를 예측해 보고자 한다. 본 연구의 대상 지역인 낙동강-황강 합류부는 다기능보와 댐의 운영에 따라 유입 유량 및 유량비가 조절되며, 여름철에는 황강의 수온이 낙동강보다 평균 4℃ 이상 낮으며, 9℃(지류 20℃; 본류 29℃) 이상의 수온차가 발생하기도 한다. 이 경우 밀도비는 0.998로 밀도류가 발생할 수 있는데, 밀도류가 발생할 경우 수표면과 저층이 분리되어 흐르기 때문에 동일 유량 조건에서도 혼합 양상은 달라진다. 밀도류가 발생하기 위해서는 수표면과 저층이 분리되는 성층이 발달해야 하는데, 이는 유속 또는 유량의 범위에 따라 성층의 발달 여부가 달라질 수 있다. 이러한 현장 조건을 반영한 수치해석을 통해 다양한 유량 조건(유량비)에서 밀도의 차이(수온차)가 합류부의 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 분석해 보고자 하며, 합류부에서 밀도차에 의한 흐름의 변화 조건을 무차원수(Richardson number, Densimetric Froude number 등)를 통해 정량화해보고자 한다. 이는 지류가 본류에 미치는 영향의 정도와 범위를 파악함으로써 하천 관리를 위한 관측망 및 현장 조사의 범위 선정의 기초자료 마련뿐 아니라 본류의 수온 변화가 발생할 수 있는 범위의 파악을 통해 수생태계에 미치는 영향 파악을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.1
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• pp.57-70
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• 2020

This study is to establish the situation of inter-basin transfer from Seomjin river basin to Yeongsan river basin using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Firstly, the SWAT modeling was conducted for each river basin. After, the inter-basin transfer was established using SWAT reservoir operating parameters WURESN (Water Use Reservoir Withdrawn) and inlet function from Juam dam of Seomjin river basin to Gwangju stream of Yeongsan river basin respectively. Each river basin was calibrated and validated using 13 years (2005~2017) data of Seomjin- Juam dam reservoir storage (JAD), release, transfer and Yeongsan-Mareuk (MR) stream gauge station. The results of root mean square error RMSE, Nash-Sutcliffe efficiency NSE, and determination coefficient R² of JAD were 2.22 mm/day, 0.62 and 0.86 respectively. The RMSE, NSE, and R² of MR were 1.38 mm/day, 0.69 and 0.84 respectively. To evaluate the downstream effects by the transferred water, the water levels of 2 multi-function weirs (SCW, JSW) in Yeongsan river basin and the Gokseong (GS) and Gurye (GR) stream gauge stations in Seomjin river basin were also calibrated. The RMSE, NSE, and R² of SCW, JSW, GS and GR were 1.49~2.49 mm/day, 0.45~0.76, 0.81~0.90 respectively.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.4
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• pp.821-834
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• 2015

This study presents the analysis of flow and bed change characteristics considering bed protection work built on the immediate downstream of weir to protect river bed from scouring. The study area is 37km reach from Hyunpoong station to Masuwon station including Hapcheon- Changryoung multi-function weir in the Nakdong river. CCHE2D model is calibrated and validated for evaluating the flow and bed change characteristics during Typhoon Kompasu in 2010. Three simulation conditions are set up: Case 1 is a natural channel without installation of weir. Case 2 involves an installation of weir in the natural channel. Case 3 involves an installation of weir with bed protection in the natural channel. Flood frequency (50, 100 and 200yr) is applied to each scenario to analyze the effects of bed protection work. While the sediment rate is increased in the downstream of fixed gate and sluice-type gate, river bed scouring rate is increased in the downstream of lift-type gate in Case 2 comparing with the results of Case 1. The river bed scouring is not occurred in the immediate downstream of weir (~30m) due to the effect of bed protection, but larger amount of sediment is occurred in the downstream of weir (60m~) which the bed protection is not installed comparing with the results Case 1. Through the results of simulation considering bed protection work, this study would be helpful to expect bed change and operate the weir as well as manage.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.164-164
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• 2011

우리나라는 하상의 평균경사가 급하고 하상계수가 크게 나타나며, 소하천에서의 돌발홍수가 빈발하게 일어나 국내 실정에 적합한 하천 해석 기술을 이용한 바람직한 하천 거동해석이 매우 중요하다고 할 수 있다. 홍수 시 하천의 만곡부나 협착부에서의 흐름은 기본적으로 2차원 흐름으로 서 이 경우 하천 흐름의 수위와 유속 분포는 1차원 하천 모형으로 모의할 수 없다. 특히 우리나라와 같이 하천에 하구둑, 보, 기타 하천 구조물이 많은 경우에는 2차원적인 흐름 해석은 경우에 따라 필수적이다. 본 연구에서는 개발모형인 RAM2 모형을 4대강 살리기 사업이 진행되고 있는 실제유역인 낙동강유역에 적용하여 모형의 적용성을 검증을 위해 그 결과를 실측치와 기존의 법용 프로그램인 RMA-2 모형과 비교하여 모형의 적용성을 입증하였다. 또한 보와 교각과 같은 수공구조물의 설치에 따른 하천흐름의 양상을 파악하기 위하여 RAM2 모형을 달성보 구간에 적용하여 보의 설치 전 후에 대하여 모의를 실시함으로써 모형의 적용성을 입증하였다. 본 연구에 적용된 달성보 구간은 낙동강 살리기 22공구 사업구간으로 중심부에 다기능보가 위치하고 있다. 하천 준설 후, 대상구간 내 보를 설치함으로 인하여 보설치 전 후의 대상구간의 상 하류 하도의 홍수위와 유속분포 등 하천흐름의 양상을 검토하였다. 4대강 살리기 사업에 따라 실제하천의 준설 후 구간내의 전체하도 및 주요 시설물 주위의 하천 흐름을 정확하게 재현하기 위하여 요소망을 조밀하게 구성하고, 안정적인 해를 구하기 위하여 사각형과 삼각형의 복합망으로 낙동강하천정비계획의 측량자료와 GIS프로그램과 SMS를 이용하여 수치모형을 위한 2차원 유한요소망을 구성하였다. 본 연구에서는 보설치 전 후의 대상구간의 상 하류의 홍수위 영향과 유속분포 등 하천흐름의 양상을 연구하기 위하여 대상구간에 대하여 100년 빈도, 500년 빈도의 홍수사상에 대하여 모의를 실시하고 결과를 분석하였다. 하천에서의 흐름, 유사, 오염물 해석을 위한 2차원 유한요소모형은 수자원의 지속적 확보기술의 초석이 될 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 하천생태계 보존 및 관리를 위해서도 적용될 수 있어, 수생태계 개선과 친수환경 조성에 크게 기여할 수 있겠다. 또한 하천에서의 흐름, 유사, 오염물 해석을 위한 2차원 유한요소모형을 활용하여 적절한 하천개발 및 관리가 이루어질 경우, 하천의 홍수, 갈수, 환경오염에 따른 사회적인 손실을 방지할 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.4
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• pp.335-346
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• 2018

A vast amount of riverine spatial dataset have recently become available, which include hydrodynamic and morphological survey data by advanced instrumentations such as ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), transect measurements obtained through building various river basic plans, riverine environmental and ecological data, optical images using UAVs, river facilities like multi-purposed weir and hydrophilic sectors. In this regard, a standardized data model has been subsequently required in order to efficiently store, manage, and share riverine spatial dataset. Given that riverine spatial dataset such as river facility, transect measurement, time-varying observed data should be synthetically managed along specified river network, conventional data model showed a tendency to maintain them individually in a form of separate layer corresponding to each theme, which can miss their spatial relationship, thereby resulting in inefficiency to derive synthetic information. Moreover, the data model had to be significantly modified to ingest newly produced data and hampered efficient searches for specific conditions. To avoid such drawbacks for layer-based data model, this research proposed a relational data model in conjunction with river network which could be a backbone to relate additional spatial dataset such as flowline, river facility, transect measurement and surveyed dataset. The new data model contains flexibility to minimize changes of its structure when it deals with any multi-dimensional river data, and assigned reach code for multiple river segments delineated from a river. To realize the newly developed data model, Seom river was applied, where geographic informations related with national and local rivers are available.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.5
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• pp.349-360
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• 2019

The purpose of this study is to evaluate the stream flow and water quality (SS, T-N, and T-P) behavior of Nakdong river basin ($23,609.3km^2$) by simulating the dam and weir operation scenarios using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). The operation senarios are the simultaneous release for all dam and weirs (scenario 1), simultaneous release for all weirs (scenario 2), and sequential release for the weirs with one month interval from upstream weirs (scenario 3). Before evaluation, the SWAT was calibrated and validated using 11 years (2005-2015) daily multi-purpose dam inflow at 5 locations (ADD, IHD, HCD, MKD, and MYD), multi-function weir inflow at 7 locations (SHW, GMW, CGW, GJW, DSW, HCW, and HAW), and monthly water quality monitoring data at 6 locations (AD-4, SJ-2, EG, HC, MK-4, and MG). For the two dam inflow and dam storage, the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) was 0.56~0.79, and the coefficient of determination ($R^2$) was 0.68~0.90. For water quality, the $R^2$ of SS, T-N, and T-P was 0.64~0.79, 0.51~0.74, and 0.53~0.72 respectively. For the three scenarios of dam and weir release combination suggested by the ministry of environment, the scenario 1 and 3 operations were improved the stream water quality (for T-N and T-P) within the 3 months since the time of release, but it showed the negative effect for 3 months after compared to scenario 2.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.12
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• pp.1081-1095
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• 2020

This study is to evaluate stream flow and water quality changes of Yeongsan river basin (3,371.4 km2) by inter-basin water transfer (IBWT) from Juam dam of Seomjin river basin using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). The SWAT was established using inlet function for IBWT between donor and receiving basins. The SWAT was calibrated and validated with 14 years (2005 ~ 2018) data of 1 stream (MR) and 2 multi-functional weir (SCW, JSW) water level gauging stations, and 3 water quality stations (GJ2, NJ, and HP) including data of IBWT and effluent from wastewater treatment plants of Yeongsan river basin. For streamflow and weir inflows (MR, SCW, and JSW), the coefficient of determination (R2), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), root mean square error (RMSE), and percent bias (PBIAS) were 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 1.34 ~ 2.60 mm/day, and -8.3% ~ +7.6% respectively. In case of water quality, the R2 of SS, T-N, and T-P were 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, and 0.54 ~ 0.63 respectively. The Yeongsan river basin average streamflow was 12.0 m3/sec and the average SS, T-N, and T-P were 110.5 mg/L, 4.4 mg/L, 0.18 mg/L respectively. Under the 130% scenario of IBWT amount, the streamflow, SS increased to 12.94 m3/sec (+7.8%), 111.26 mg/L (+0.7%) and the T-N, T-P decreased to 4.17 mg/L (-5.2%), 0.165 mg/L (-8.3%) respectively. Under the 70% scenario of IBWT amount, the streamflow, SS decreased to 11.07 m3/sec (-7.8%), 109.74 mg/L (-0.7%) and the T-N, T-P increased to 4.68 mg/L (+6.4%), 0.199 mg/L (+10.6%) respectively.