• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1213-1225
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• 2014

The development of bars and sediment sorting processes in the braided channels with the mixed grain sizes are investigated experimentally in this study. The sediment in the steep slope channels discharges with highly fluctuation. However, it discharges with relatively periodic cycles in the mild slope channels. The characteristics and amplitudes of the dominant bars are examined by double fourier analysis. The dimensionless sediment particle size decreases as the longitudinal bed elevation increases. However, the size increases as the longitudinal bed elevation decreases. As the dimensionless critical tractive force in the surface layer ratio to the force in the subsurface layer increases, the surface geometric mean size of sediments and the dimensionless sediment particle size decrease. This means that coarse matrix is formed with the dimensionless tractive force by the sediment selective sorting.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.509-514
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• 2010

낙동강 상류에 있는 하회마을은 영남지방 600년 전통의 농경마을로서 귀중한 전통문화유산이다. 이 마을의 역사적, 문화적, 경관적 가치 중 하나는 마을 앞을 흐르는 낙동강과 강 양안에 형성된 백사장 사주이다. 그러나 1970년대 중반과 1990년대 초 상류에 두 댐의 건설로 하류 유황과 유사 이송 양상이 변화하여 과거 수백 년 동안 '완벽한' 백사장을 유지해온 두 사주에 식생이 점차 이입, 활착하여 하회마을의 역사적, 문화적 경관 가치에 부정적 영향을 주기 시작하였다. 낙동강 본류에 안동댐이 준공된 1976년 이후에는 댐 건설 전과 비교하여 큰 변화는 없었으나 반변천에 임하댐이 준공된 1992년 이후 점차적으로 두 사주에 식생이 이입, 활착하기 시작하여 현재 상당한 범위까지 식생이 번무하였다. 이 같은 사주 상 식생 이입과 활착의 원인과 과정을 기초적으로 조사, 분석하기 위해 우선 과거 자료가 있는 항공사진과 지상 사진을 수집하여 연도별 식생 활착 상황을 조사하였다. 다음 하회마을 상하류 약 11.5 km 구간을 대상으로 과거 홍수자료를 가지고 두댐 건설 전후 기간으로 나누어 2차원 흐름 모의를 하여 무차원 하상소류력 분포를 분석하였다. 분석 결과는 기존 항공, 지상 사진과 비교 검토하였다. 그 결과 임하댐 건설 이후 두 사주의 홍수시 무차원 하상소류력이 하상입자가 움직이기 시작하는 0.06 이하가 되는 부분이 확대되어 식생 이입, 활착에 유리한 조건을 형성하게 된 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.613-617
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• 2006

Bed material in natural streams is affected by geological characteristics of upstream and acting focre by flow of stream. Acting force in streams are also affected by bed slope and discharge of streams. Yamamoto(1994) suggested that channel reaches with similar slope share similar characteristics values in representative bed material size, tractive force, channel width and depth. He also suggested that main factors dominating channel characteristics are mean annual discharge, epresentative bed material size and bed slope. Bed material shows physical and ecological characteristics of channels. In this research, characteristics of bed material in natural or close to natural streams were studied and compared with Janpanese stream data. In the result, characteristics of gravel and sand material can be presented in the term of non-dimensional tractive force, bed slope and bed material size.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.18 no.1
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• pp.29-39
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• 2011

This study aims to investigate the relationship between the mean diameter of bed material and the tractive force due to flow in domestic natural rivers. To investigate the size of bed material, sampling in the field and estimation of mean diameter have been conducted. The relationship between the mean diameters and tractive force is figured out by calculating tractive force and frictional velocity. The field works have been carried out at 94 location of 18 rivers including 4 large watersheds. In order to determine the quantities of discharge used to calculate the tractive force, the various values of frequency have been estimated and tested. As a result, it is found that the 1.01 year frequency discharge is most appropriate for the bankfull discharge. From results, the relatioship between the mean diameter of bed material the tractive force is presented in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.259-259
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• 2021

하상을 구성하는 사립자들이 흐름에 의해 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 한계운동이 시작될 때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 흐름에 부유되어 이동하는 부유사의 농도분포를 정확하게 산정하기 위해서는 하상재료의 침식율을 정확하게 산정하는 것이 필요하다. 특히 하상재료에 다양한 크기의 하상재료가 혼합되어 있을 때에는 차폐효과(Hiding-Exposure Effect)에 대한 고려가 필요하다. 여기서 차폐효과란, 동일한 크기의 사립자들로 구성된 균질 하상에 비해 비균질 하상에서 굵은 사립자가 흐름에 더 많이 노출되어 한계소류력이 감소하고, 잔 사립자의 한계소류력이 굵은 사립자로 인해 증가하는 현상을 의미한다. 하상토의 차폐효과는 Shields (1936)에서 제안된 무차원 한계소류력을 각 사립자의 크기별로 산정 한 후 보정계수를 곱해 고려해주는 것이 일반적이다. 이에 본 연구에서는 하상재료의 차폐효과가 부유사의 연직방향 농도분포에 미치는 영향을 살펴보았다. 연구를 수행하기 위해 하상토의 입도분포를 바탕으로 차폐효과를 고려하고 연직방향으로의 유사농도를 계산하는 유사이동모형을 개발하였다. 수치모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행되었다. 수치모의 결과로부터 차폐효과를 고려하지 않는 경우에는 하상에서의 침식율이 과다하게 산정되는 것으로 나타났으며, 불균질한 하상재료로 구성된 하천에서 부유사의 연직방향 유사농도를 정확하게 계산하기 위해서는 차폐효과에 대한 고려가 필요하다는 결론이 도출되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.1
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• pp.25-34
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• 2013

In this study, the development processes of multiple bars in the channels with erodible banks were investigated by double Fourier analysis. The initially straight channels in the experiment flume were widened with eroding the side banks, and the multiple bars were generated and grew due to stalling of the sediment on the bed. The bars migrated downstream and the size of the bars increased with time. The flow was separated around the bars, and the bed and banks near the bars were scoured due to the impinged secondary flow. The morphologic changes were accelerated by the bank erosion, which affected the fluctuations of sediment discharge downstream. The double Fourier analysis of the bed waves showed that 1-1 mode (alternate bar) was dominant at the initial stage of the channel development. As time increased, 2-3 mode (central or multiple bars) was dominant due to the increased width to depth ratio. Moreover, the number of bars in a cross section of the channel were increased due to the non linearity of alternate bars. The width to depth ratio was increased by the bank erosion, which affected the bar migration and the bar wavelength. However, the dimensionless tractive force was decreased by it.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.6 no.4
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• pp.314-327
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• 2019

This study investigates channel stabilities with groynes by developing the assessment of it and applying a 2-dimensional numerical model, which simulates flow and sediment transport with various flows in the channel. Evaluation inventories are composed of five items, which are width to depth ratio, sinuosity, bed slopes, velocities in the flow flied, Shields number with discharges and geomorphic characteristics in the study reach. The channel stability is evaluated by applying the evaluation indicators to the channel with and without groynes in the study reach between Dalseong-weir and Gangjeonggoryeong-weir in the Nakdong river. Width to depth ratio, sinuosity, and bed slopes, which are index of river characteristics, little affect the channel stability. However, velocities in the flow flied, and Shields number, which is dimensionless tractive, near the banks of the channel strongly affect the stability. The evaluation values of the stability in the channel on the left and right banks decrease as the number of groynes increase in both the left and right banks, which means that the bank stability increases with the groynes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.84-84
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• 2019

본 연구에서는 홍수터 식생 밀도 변화에 의한 하안침식 관계를 정량적으로 분석하고, 사주의 거동과 사행하천의 발달 관계를 실내실험을 통하여 정량적으로 분석하였다. 이를 정량적으로 파악하기 위하여 수치모형을 적용하여 그 특성을 분석하였다. 시간이 증가함에 따라, 사주의 이동속도는 감소하였다. 하폭이 증가하면서 수심과 소류력이 감소하고, 사행도가 감소하였기 때문이다. 식생의 밀도가 증감함에 따라, 사주의 이동속도가 감소하였다. 식생의 밀도가 증가함에 따라 하안침 식량은 감소하였다. 식생의 밀도가 상대적으로 낮은 곳에서는 저수로가 일정한 형상을 유지하면서 횡방향과 하류로 이동하였다. 시간이 증가함에 따라 저수로의 사행도가 증가하고 있으나, 식생의 밀도가 상대적으로 높은 하도에서는 저수로 사행도가 거의 변화가 없다. 식생밀도가 낮은 곳에서 무차원 곡률반경이 가장 크고, 하안침식속도가 가장 빠르다. 식생밀도가 가장 높은 곳에서는 무차원 곡률반경이 가장 작고, 하안침식속도가 가장 낮았다. 하도 식생은 저수로를 분할시켜서 새로운 저수로가 형성된다. 식생하천에서 하천의 이동, 분할, 저수로 사행도를 변화시키는데 중요한 역할을 한다. 또한 식생의 영향을 고려하여 자유사행의 발달과정을 수치모의 결과, 사행의 발달과정을 잘 모의하였으며, 식생의 밀도가 높은 곳에서 사주의 이동속도는 빠른 특성을 보여주었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.883-888
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• 2008

섬진강 하류의 하상변동을 분석하였다. 분석에 활용한 자료와 방법은 기존의 하천 측량자료와 HEC-6 모형이다. 모형의 입력 변수는 하상 단면 측량자료, 하상 구성 물질, 수문자료 등이다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 섬진강 하류 하상변화의 주요인은 수문자료의 변화에 따른 것이라기보다는 과도한 하상골재 채취 때문으로 판단된다. 마찰속도, 대표입경, 무차원 소류력 관계를 분석한 결과 전반적으로 하상의 상승을 나타내고 있다. 섬진강 하류의 하상 변동 분석결과 분석대상 전 구간에서 주로 퇴적이 발생하였다. 1989년$\sim$2000년까지의 섬진강 하류의 하상변동은 1978년$\sim$1989년의 변동 폭과 비교해 볼 때 비교적 변화가 작았으며, 이 기간에 섬진강 하류 하상은 침식보다는 주로 퇴적 양상을 보여 주고 있다. 따라서 현재 섬진강 하류의 하상은 골재 채취 이전의 하상 상태로 점점 상승하고 있는 것으로 판단된다.