• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.482-486
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• 2005

불투수지역의 증가에 따른 도시지역의 비점오염원 해석 및 예측은 수자원 관리측면에서 중요성이 증가하고 있다. 그러나, 실측자료의 부족, 오염물질 발생경로의 불명확, 간헐성, 강우 및 유역특성에 따라 오염부하량 및 첨두농도 등의 변화가 심하므로 인하여 연구에 어려움이 많은 실정이다. 이를 극복하기 위해서는 장기적인 자료수집과 국내실정에 맞는 모형개발이 이루어져야 할 것이다. 따라서, 본 연구에서는 초기강우에 의한 수질항목별 오염부하량 및 농도계산이 가능한 ILLUDAS-NPS 모형을 개발하였다. 본 모형은 국내의 도시지역 유출해석에 주로 사용되는 ILLUDAS 모형에 건기 및 우기시의 수질해석 과정들을 추가하여 해석되어 진다. 건기시의 경우 유량 및 수질 계산은 계수지정법을 사용하였으며, 우기시의 경우 유량계산은 기존 ILLUDAS 모형의 알고리즘을 이용하였고, 수질 계산은 일일 오염물 축적법과 쓸림방정식을 적용하여 계산시간별 오염물질 부하량 및 농도 등을 계산하였다. 모형의 검정을 위하여 홍제천 시험유역의 총 3가지 강우사상을 대상으로 검토한 결과 총부하량, 첨두농도, 첨두농도 발생시간 등에서 전반적으로 실측치와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, ILLUDAS-NPS 모형과 SWMM, STORM 등의 기존 도시유출$\cdot$수질 모형들에 의한 결과들의 비교에서 SWMM 모형과 다소의 차이는 있으나 대부분 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 추후, 합리적이고 보다 정확한 비점오염 해석을 위하여 도시지역의 건거시 오염물질의 축적율 및 초기강우에 의한 오염물질 쓸림량 등에 관한 실험 및 현장자료 축적이 필요하다.월이 긴 것으로 나타났다. 이러한 현상은 유입수가 저수지로 유입되면서 초기수위가 높은 경우에 운동량이 상대적으로 많이 소멸되기 때문으로 판단된다. 또한 탁수층의 두께도 8월 성층의 경우가 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 이는 중층의 8월 수온분포 또는 밀도분포가 상대적으로 균일하기 때문에 연직방향 이송$\cdot$확산이 많이 이루어졌기 때문으로 판단된다.이는 토성간의 침투속도 및 투수속도의 경향이 반영된 것이다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 지수적으로 감소하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $I(mm)=I_{10}{\times}1.17{\times}e^{-0.0164s(\%)}$로 나타났다. 같은 조건에서 강우량과 유거수의 관계는 $Ro_{10}(mm)=5.32e^{0.11R(mm)}(r^2=0.69)$로 나타났다. 이는 토양의 투수특성에 따라 강우량 증가에 비례하여 점증하는 침투수와 구분되는 현상이었다. 경사와 토양이 같은 조건에서 나지의 경우 역시 $Ro_{B10}(mm)=20.3e^{0.08R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.43 no.3
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• pp.428-436
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• 2010

This study was to evaluate water quality characteristics and ecological health using a mulimetric fish model in Taehwa-River watershed during May~September 2009. The ecological health assessments were based on the Index of Biological Integrity (IBI) using fish community and the multimetric model of Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI). For the study, the models of IBI and QHEI were modified as 8 and 11 metric attributes, respectively. We also analyzed spatial patterns of chemical water quality over the period of 2000~2009, using the water chemistry dataset, obtained from the Ministry of Environment, Korea. Values of BOD and COD averaged $1.7\;mg\;L^{-1}$ (scope: $0.1{\sim}31.8\;mg\;L^{-1}$) and $3.6\;mg\;L^{-1}$ (scope: $0.4{\sim}33\;mg\;L^{-1}$), respectively during the study. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) averaged $2.8\;mg\;L^{-1}$ and $96.8\;{\mu}g\;L^{-1}$, respectively, indicating an eutrophic-hypertrophic state. Also, TN and TP showed longitudinal increases toward the downriver reach. In the watershed, QHEI values varied from 67.5 (fair condition) to 164.5 (good condition) by the criteria of US EPA (1993). There was a abruptly decreasing tendency from T9 site in the QHEI values. According to 1st and 2nd surveys of Taewha River, multimetric model values of IBI was averaged 26.1 (n=14) with "good" condition (B) and the spatial variation was evident. Our results suggest that the mainstream sites was getting worse health condition along the river gradient due to inputs of the point and non-point sources from the urban (Ulsan city). Overall, dataset of IBI, QHEI, and water chemistry indicated that the ecological river health showed a downriver decline and the pattern was closely associated with habitat degradations and chemical pollutions as the waters pass through the urban region.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.448-448
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• 2021

최근 급격한 기후변화와 도시화 및 산업화로 인한 지류하천에서의 수량과 수질의 변동은 생물 다양성 감소와 수생태계 건강성 저하에 큰 영향을 미치고 있다. 효율적인 수생태 관리를 위해서는 지속적인 유량, 수질, 그리고 수생태 모니터링을 통한 데이터 축적과 더불어 면밀한 상관 분석을 통해 수생태계 건강성의 악화 원인을 규명해야 할 필요가 있다. 그러나 수많은 지류하천을 대상으로 한 지속적인 모니터링은 현실적으로 어려움이 있으며, 수생태계의 특성 상 단일 영향 인자만으로 수생태계의 건강성 변화와의 관계를 정확히 파악하는데 한계가 있다. 따라서 지류하천에서의 유량 및 수질의 시공간적인 변동성과 다양한 영향 인자를 고려하여 수생태계의 건강성을 효율적으로 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 본 연구에서는 경험적 데이터 기반의 머신러닝 모델 구축을 통해 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 지수(BMI, TDI, FAI)의 등급(A to E)을 예측하고자 하였다. 머신러닝 모델은 학습 데이터셋의 양과 질에 따라 성능이 크게 달라질 수 있으며, 학습 데이터셋의 분포가 불균형적일 경우 과적합 또는 과소적합 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하고자 본 연구에서는 실제 측정망 데이터셋을 바탕으로 생성적 적대 신경망 GAN(Generative Adversarial Network) 알고리즘을 통해 머신러닝 모델 학습에 필요한 추가 데이터셋(유량, 수질, 기상, 수생태 등급)을 확보하였다. 머신러닝 모델의 성능은 5차 교차검증 과정을 통해 평가하였으며, GAN 데이터셋의 정확도는 실제 측정망 데이터셋의 정규분포와의 비교 분석을 통해 평가하였다. 최종적으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 예측 된 미계측 하천에서의 데이터셋을 머신러닝 모델의 검증 자료로 사용하여 수생태계 건강성 등급 예측 정확도를 평가하였다. 본 연구에서의 GAN에 의해 강화된 머신러닝 모델은 수질 및 수생태 관리가 필요한 우심 지류하천 선정과 구조적/비구조적 최적관리기법에 따른 수생태계 건강성 개선 효과를 평가하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 이를 통해 예측된 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 등급 자료는 수량-수질-수생태를 유기적으로 연계한 통합 물관리 정책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.40 no.2
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• pp.184-192
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• 2007

This study was to evaluate ecological health of Sumjin River during April${\sim}$June 2006. The ecological health assessments was based on the Index of Biological Integrity (IBI), Qualitative Babitat Evaluation Index (QHEI), and water chemistry. For the study, the models of IBI and QHEI were modified as 10 and 11 metric attributes, respectively. We also analyzed spatial patterns of chemical water quality over the period of $2002{\sim}2005$, using the water chemistry dataset, obtained from the Ministry of Environment, Korea. In Sumjin River, values of IBI averaged 33 (n= 12), which is judged as a "Fair${\sim}$Good" condition after the criteria of Barbour at al. (1999). There was a distinct spatial variation. Mean IBI score at Site 5 was estimated as 40, indicating a "Good" condition whereas, the mean at Site 3 was 23, indicating a "Poor${\sim}$Fair" condition. Habitat analysis showed that QHEI values in the river averaged 109 (n=6), indicating a "Marginal" condition after the criteria of Harbour et al. (1999). Values of BOD and COD averaged 1.3 mg $L^{-1}$ (scope: $0.9{\sim}1.8$ mg $L^{-1}$) and 3.3 mg $L^{-1}$ (scope: $2.8{\sim}4.0$ mg $L^{-1}$), respectively during the study. It was evident that chemical pollutions by organic matter were minor in the river. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) averaged 2.5 mg $L^{-1}$ and 0.067 mg $L^{-1}$, respectively, and the nutrients did not show large longitudinal gradients between the upper and lower reach. Overall, dataset of IBI, QHEI, and water chemistry suggest that river health has been well maintained, compared to other major watersheds in Korea and should be protected from habitat disturbance and chemical pollutions.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.38 no.1 s.110
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• pp.95-104
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• 2005

Using TSI, TSIm and LTSI, we compared physico-chemical water quality and trophic state of 5 stations in Lake Andong from June 2002 to June 2003 and examined the correlation of them. It is difficult to evaluate trophic state of waters by each parameter, TP, Chl-a and SD, because TSI and TSIm in each section show different results, oligo-, meso- and eutrophic state. But three methods, TSI, TSIm and LTSI, show the same result that trophic degree lows as it goes to a lower area of the lake. The correlation among them is closer in the upper shallow waters than in the lower deep waters. The reciprocal application of trophic state indices is possible because the coefficient of mean correlation ranges 0.9117 to 0.9909. In conclusion, it seems that LTSI reflects a characteristic of water quality in each section better than TSI, TSIm and is very effective to simplify trophic state evaluation and minimize researcher's subjectivity.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.3B
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• pp.283-296
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• 2008

The Urban Stream Assessment Technique (USAT) was suggested to give information about present urban stream condition. Domestic and foreign stream evaluation methods were analyzed and some streams were previously investigated to decide evaluation factors that could evaluate stream condition and have concern with characteristics and flood control of urban stream. The USAT consisted of three steps. High step has three characteristics concerned with functions of stream such as flood risk, stream, and ecology. In middle step, three characteristics were subdivided by ten features to describe changes and degradations of urban stream. Low step consisted of fifty three factors that explain the present condition of ten features. A survey of river experts was conducted to reflect weight among characteristics and features. The weights were calculated by analytic hierarchy process(AHP). The USAT was carried out to check over application of that in Suwon, Anyang, and Joongrang stream. The results of stream evaluation were expressed by factor index, feature index, characteristic index, total index, and evaluation grade. The results of the USAT were useful to realize changed and degraded areas. It is expected that the USAT can be used as base investigation for restoring and managing urban streams.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.2 s.163
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• pp.161-178
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• 2006

Heathcote (1998) identified a systematic, seven-step approach to general watershed planning and management. It consists of 1) understanding watershed components and processes, 2) identifying and ranking problems to be solved, 3) setting clear and specific goals, 4) developing a list of management options, 5) eliminating infeasible options 6) testing the effectiveness of remaining feasible options, and 7) developing the final options. In this study the first five steps of that process were applied to the Anyangcheon watershed in Korea, which experiences streamflow depletion, frequent flood damages, and poor water quality typical of highly urbanized watersheds. This study employed four indices: Potential Flood Damage(PFD), Potential Streamflow Depletion(PSD), Potential Water Quality Deterioration(PWQD) and Watershed Evaluation Index(WEI) to identify and quantify problems within the watershed. WEI is the integration index of the others. Composite programming which is a method of multi-criteria decision making is applied for the calculation of PSD, PWQD and WEI (Step 2). The primary goal of the study is to secure instreamflow in the Anyangcheon during dry seasons. The second management goals of flood damage mitigation and water quality enhancement are also set (Step 3). Management options include not only structural measures that can alter the existing conditions, but also nonstructural measures that rely on changes in human behavior or management practices (Step 4). Certain management options which are not technically, economically, and environmentally feasible, are eliminated (Step S). Therefore, this study addresses a Pre-feasibility study, which established a master plan using Steps 1 through 5.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.407-407
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• 2012

우리나라 뿐 아니라 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화에 의해 홍수 및 이상가뭄이 빈발하고 있다. 또한 산업화와 도시화에 따른 물수요 및 각종 오폐수의 증가로 수질오염도 심화되어 물 사용의 한계를 느끼게 되는 심각한 상황을 맞이하고 있다. 특히 우리나라는 1990년 이후 남부지역을 중심으로 겨울에서 봄철까지의 만성적인 가뭄 횟수가 증가하고 여름철에는 태풍과 집중호우가 빈번하게 발생함으로써, 가뭄 및 홍수로 인한 피해가 늘어나고 있는 실정이다(한국수자원공사, 2002). 이러한 상황에서 가뭄은 홍수에 비해 체계적인 종합대책 마련이 미비한 실정이다. 가뭄은 불가피성과 반복성을 가진 자연 현상이므로 가뭄 발생 전 사전대비계획과 가뭄발생시 가뭄관리체계 구축을 통해 그 피해를 최소화해야 한다. 또한 가뭄의 특성상 다른 자연재해와는 달리 진행속도가 느리므로 사전에 대처할 수 있는 시간적 여유가 있다. 따라서 가뭄 진행상황의 모니터링을 통해 신속한 대처와 피해경감 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 대상지역의 가뭄심도를 평가하여 가뭄상황에 대처하고자 우리나라에 적합한 가뭄 분류기준을 제시하였다. 관측년수 30년 이상의 강우자료를 확보한 61개 지점에 대해 1973년부터 37년 치의 월강우량 자료를 사용하였고 현 정부기관에서 사용되고 있는 가뭄상황단계를 그대로 활용하여 본 연구에서도 통일화된 가뭄 구간을 총 4등급으로 구분하였다. 한국수자원공사에서 제시한 주요가뭄발생현황을 참고하여 우리나라에 맞는 가뭄심도의 분류기준을 가뭄 발생의 누가 확률 98-100%를 예외적인 가뭄(Exceptional Drought), 94-98%를 극심 가뭄(Extreme Drought), 90-94%는 심한 가뭄(Severe Drought), 86-90%는 보통 가뭄(Moderate Drought)으로 구분하였다. 각 지점의 가뭄지수(SPI, PDSI)를 내림차순으로 작성하여 가뭄심도 분류기준에 맞는 가뭄지수의 정량적 값을 산정하였다. SPI와 PDSI의 가뭄심도 분류 결과와 실제 가뭄을 비교하기 위해 년 단위 비교와 월 단위 비교를 분석한 결과, 년 단위 비교와 SPI의 월 단위 비교는 각 지역의 가뭄지수 평가가 대부분 일치하게 나타났으나 같은 기간의 PDSI의 월 단위 비교는 실제 기록과 분석치가 일치하지 않았다. 이는 이들 지수의 상호보완에 대한 추후 연구의 필요성을 보여주는 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1011-1023
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• 2019

Rapid urbanization increases the risk of hydrologic disasters due to the increase of impervious areas in urban areas. Precipitation characteristics can be transformed due to the rise of global temperatures. Thus urban areas with the increased impervious areas are more exposed to hydrological disasters than ever before. Therefore, low impact development practices have been widely installed to rehabilitate the distorted hydrologic cycle in the urban area. This study used the Stormwater Management Model to analyze the water quantity and quality of the Mokgamcheon which had been severely urbanized, considering future climate scenarios presented by various general circulation models (GCMs). In addition the effectiveness of permeable pavement by 27 sub-watersheds was simulated in terms of water quantity and quality considering various GCMs and then the priorities of sub-watersheds were derived using an alternative valuation index which uses the pressure-state-response framework.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1149-1153
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• 2007

하천 개발 사업, 하천 취수량의 증가, 각종 오염원의 유입으로 하천수질 악화, 그리고 하천 구조 개선 등에 따른 수량과 수질, 서식 구조 측면에서 하천 생태계의 위협과 파괴가 이루어지고 있다. 최근에 보다 쾌적하고 자연에 가까운 하천 생태계의 서식 공간을 보전하고자 하는 노력이 증대하고 있다. 이 경우, 하천생태계 보전을 위해 무엇보다 중요한 것은 적정한 흐름 영역을 확보하여 생명이 살아 숨쉬는 하천상을 유지할 수 있어야 한다. 따라서 물 이용측면과 하천 수생 서식처 유지측면의 갈등을 해결할 수 있는 최적화된 유량설정 기법이 필요하다. 본 연구에서는 어류 서식환경을 평가하기 위해 가장 광범위하게 이용되고 있고 생태적 특성을 반영할 수 있는 점증 유량 방법론(IFIM: Instream Flow Incremental Methodology)의 물리적 서식처 모의 시스템(PHABSIM: Physical Habitat Simulation System)을 적용한다. 미시 서식 조건은 실측한 물리 자료를 이용하여 1차원 수리해석 프로그램을 적용하도록 한다. 대상 구간에 적합한 목표종을 설정하여 목표종에 적합한 서식처 적합도 지수를 산정한 후 물리 서식처 모의 시스템((PHABSIM: Physical HABitat SIMulation system)을 곡릉천 보(洑)구간에 적용하였다. 보로 인하여 주변의 물리서식처가 악화되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 보에 의한 물리서식처의 영향을 분석함으로써, 보 철거 사업과 같은 하천환경 개선사업의 필요성을 제시하는 기본 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.