• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.291-291
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• 2019

하천에서 식생은 자연적으로 존재하는 수생식물의 집단을 의미하기도 하지만 자연 저항체로서 하천의 평균 흐름을 교란하고 변화시킨다. 식생의 성장은 흐름 저항을 발생시켜 일시적으로 수위유량관계의 전이(shift)를 유발한다. 이러한 수위-유량관계의 전이는 식생의 성장 및 전도와 소멸로 발생하는 식생의 구조변화에 따라 측정 단면에 대한 평균유속의 변화를 발생시킨다. 본 연구에서는 식생의 구조변화에 따른 평균유속 특성의 변화를 사례를 통해 살펴보았다. 고령군(귀원교) 지점은 하천 좌우안 식생의 흐름 저항을 받아 측정 평균유속의 영향을 받는 지점으로, 식생 변화에 대한 모니터링 결과를 토대로 수리특성을 분석하여, 식생의 활착 및 전도에 따른 평균유속의 변화를 분석하였다. 고령군(귀원교) 지점의 수위-평균유속 관계는 식생의 활착 또는 전도에 따라 서로 다른 형태의 고리형태(loop)를 보이는 것으로 확인되었다. 식생이 활착 후 전도되면서 측정된 유속성과는 수위하강시 유속이 증가하는 역 고리형태(loop)를 보이는 것으로 관찰되었다. 식생이 전도된 이후의 측정성과는 수위가 상승함에 따라 유속이 증가하는 정상적인 수위-유속의 고리형태(loop)를 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.22-22
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• 2016

우리나라 하천에서 식생의 변화가 매우 빠르게 진행되고 있다. 최근들어 하천내에서 식생이 차지하는 면적이 증가하는 경향이 뚜렷하게 확인되고 있기 때문이다. 댐 등 하천구조물로 인한 유황변화에 의해 봄철 발아기 유량 및 수위 저하가 발생하고 이로 인해 식생의 유입된다는 것은 이미 많은 연구에서 증명되고 논의된 바 있다. 그러나 댐과 같은 구조물이 없는 자연하천이나 소하천의 경우에도 식생 유입이 빠르게 진행되고 있는 것은 전국적인 경향이라고 할 수 있다. 우리나라 뿐만아니라 일본의 경우에도 대부분의 하천에서 식생이 과도하게 유입되는 현상이 발생하고 있다. 식생의 발생, 발달, 번무 등에 대한 원인은 다양하다고 할 수 있다. 산지지역의 산림 변화로 인한 유사유출 저감, 농업으로 인한 영양염류 증대, 하천정비로 인한 고수부지 확대 등이 주요원인으로 추정되고 있지만 아직까지 정확한 식생 발생 메카니즘에 대한 분석은 이루어지지 않은 상황이다. 일본의 경우 식생의 발생과 진행에 대한 모형을 구축하고 여러 하천에 적용하여 검증하는 연구가 다양하게 진행되고 있지만 지역에 따라 다르게 발생하는 식생의 원인을 단정적으로 결론내리지는 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 하천내 식생 유입 현황을 분석하고 발생 원인에 대해 검토하였다. 먼저 우리나라 하천에서 식생 발생은 전국적인 현상으로 확인되었다. 과거와 달리 하천의 특정지점에서 식생이 발생하는 것이 아니라 하천의 규모나 지역 등에 관계없이 전국적으로 식생이 발생하고 있는 것이 식생면적 분석으로 확인되었다. 또한 식생 면적이 최근 들어 더 증가하고 있음도 확인되었다. 본 연구에서는 강우의 연도별 변화가 식생발생에 미치는 영향을 분석하였다. 봄철(4월, 5월, 6월)의 연도별 강우량 변화가 식생 발생에 미치는 영향을 분석하였는데 이 기간 동안의 강우가 줄어듦에 따라 식생 발생이 더 활발하게 진행될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 봄철의 가뭄과 여름철 홍수 미발생이 이어지는 경우 식생이 더 활발하게 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 하천 구조물에 의한 하천유황 변화가 식생 발생에 큰 영향을 미치듯이 강우 발생 양상의 변화로 인한 유황 변화가 식생 발생에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타난 것이다. 또한 일본의 경우에도 이와 같은 경향이 유사하게 나타나는 것으로 분석되었다. 일본의 식생조사 결과와 강우 패턴을 비교한 결과 우리나라와 같이 일본에서도 유사한 경향이 나타났다. 본 연구 결과로 추정해 볼 때 강우 패터의 변화가 식생의 유입에 큰 영향을 미치며, 특히 기후변화로 인해 발생하는 봄철 강우의 감소가 주요원인중 하나로 추정될 수 있다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1275-1280
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• 2006

자연 저항체인 식생은 유체역학적으로 하천의 평균흐름과 난류량을 변화시키며, 이와 관련하여 유사, 영양 물질, 용존 산소, 그리고 서식 동물 등에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 과거에는 식생된 수로의 흐름을 식생에 의해 항력이 증가된 경계층 흐름으로 단순하게 보아 왔으나, 근래의 실험유체역학적 연구는 식생된 하천 흐름에 대한 미시적인 구조를 규명하였다. 본 연구는 식생수로에서 평균흐름 및 난류량에 관한 수리특성을 분석하고자 하며, 부유사의 퇴적, 유입, 이송 등의 거동에 큰 영향을 미치는 것으로 알려진 고유구조를 파악하였다. 식생된 개수로 흐름의 일반적인 평균흐름 및 난류구조는 기존의 연구결과와 동일하였으며, 본 연구에서 중점을 둔 고유구조의 경우, 식생높이를 기준으로 하여 상 하부의 흐름특성이 서로 상이한 것을 확인하였다. 식생높이 상부에서는 유속이 수면방향을 향하는 분출현상이 지배적으로 나타났으며, 식생높이 하부에서는 이와는 반대로 유속의 변동성분이 하상으로 향하는 쓸기현상이 지배적으로 나타났다. 이는 개수로에 식생이 존재할 경우 부유사의 농도분포가 수심에 따라 일정해지는 것에 대한 물리적인 근거로 파악된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1989-1993
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• 2009

댐의 조절방류가 하류 하천생태에 미는 영향은 매우 복잡하다. 하류생물상에 미치는 영향은 댐에서의 거리, 유황의 변화크기에 따라 달라진다. 흐르는 물에 서식하는 물고기는 좋아하는 수심, 유속 및 하상재질 등을 이용하여 살아간다. 다만 생물상은 주변환경에 적응하거나 변화하는 능력이 있어 댐의 조절방류에 의한 수생태계 변화구조를 명확히 해석하기는 불가능하다(Power et al., 1988). 댐에 의한 일정방류는 생물다양성을 감소시키며, 보다 변동성이 큰 방류하천은 하천, 연안 및 생물상 변화 유도에 긍정적인 것은 사실이다. 또한 큰 규모의 홍수파는 하천지형의 동적활동을 촉진시키며, 이는 하천을 터전으로 서식하는 동물상을 위한 생태학적 여건을 개선시켜 주게 된다. 이는 주변 식생의 생태적 조건 변화에 도움을 주기 때문에 적어도 1년에 2번 정도의 홍수파방류는 하천주변 서식처의 다양성 변화에 필요한 것으로 보고되고 있다(Kondolf and Wilcock, 1996). 최근들어 댐 하류하천의 생태복원을 위해 연속적인 홍수파 방류의 중요성이 강조되고 있는데(Stanford et al, 1996) 자연하도에서 댐과 같은 구조물에 의한 유량조절은 하중도나 사주 등을 발달시키고 사주에서는 두꺼운 식생층이 형성될 뿐만아니라 수목군의 현저한 출현을 보여준다. 이렇게 사주나 식생이 고착됨에 따라 이의 저항을 피해가는 수로가 형성되고 저수로 구간외에서는 식생의 발달이 더욱 왕성해져 그 면적이 확대되고 있다. 결국 사주와 사주가 식생으로 연결되고 여기에 수목이 자라면서 웬만한 홍수에도 파괴되지 않는 거대한 식생대가 출현하게 되는데 우리나라에서도 많은 하천에서 볼 수 있는 현상이다. 또한 댐에 의한 퇴사의 차단은 하천지형의 불균형을 초래하고 식생의 발달과 함께 저수도부는 좁아지고 세굴에 의해 깊어지는 현상을 보인다. 이와같은 현상들은 수문특성의 변화에 의하여 결국 댐의 조절방류에 의한 수문 변화는 하천지형의 변화를 유발하고 하천지형의 변화는 하천환경에 변화를 미치게 된다. 본 연구에서는 실제적으로 댐이 건설된 지역에서 조사된 몇몇의 자료를 분석하여 댐건설후에 나타나는 부정적 영향을 최소화하기 위한 바람직한 댐운영방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.02a
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• pp.23-52
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• 2004

하도 내 식생은 하천의 수리특성과 주변 생태계에 변화를 준다. 유체역학적으로 식생은 하천의 평균흐름과 난류량을 변화시키며, 이와 관련하여 유사, 영양 물질, 용존 산소, 그리고 서식 동물 등에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 과거에는 식생된 수로의 흐름을 식생에 의한 항력이 증가된 경계층 흐름으로 단순하게 보아 왔으나, 근래의 실험유체역학적인 연구는 식생된 하천의 흐름 구조에 대한 자세한 사항을 제시함으로써 부유사와 소류사 그리고 오염물질의 이송 및 확산에 미치는 영향에 대한 연구가 진행되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.2016-2022
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• 2006

생태계에서 식생의 중요성은 식물이 일차적인 생산자로서의 역할뿐만 아니라 홍수 조절과 토양 등 지형의 여러 가지 환경요인을 변화시킨다. 일정 구간의 식물상과 식생분포는 그 하천의 환경요인과 밀접하게 연관되어 있으며, 환경요인의 변화에 따라 식물상과 식생도 영향을 받게 된다. 특히, 홍수 전 후에는 수중 및 수변에 분포하는 식물들에게 극히 민감하게 작용되고, 그 영향도 광범위하게 나타난다. 자연생태계에 있어 식생의 변화양상은 환경요인의 변화에 따라 달리 형성된다. 즉, 일정지역의 식물상과 식생은 지형, 토양(하상 입경의 크기), 수리 특성 등과 밀접하게 연관되어 있으며 이들 요인이 변하면 식물상과 식생도 영향을 받아 식물군락의 공간적 분포범위가 구별된다. 특히, 하천에서는 유수에 의한 지형 형성 과정이 역동적이며, 유수량과 수위의 계절적 변화가 심하여 식생의 구조, 공간적 분포가 다양하게 나타난다. 우리는 서울의 대표적인 도심 하천 중 하나인 도림천을 대상으로 조사하였다. 도림천을 4구간으로 홍수전($4{\sim}7$월), 홍수 후($8{\sim}10$월)로 나누어 월별로 식생의 분포와 거동특성, 수리 수질적인 특성에 대해 결과를 도출하였으며, 연구 결과를 통해 식생 별 하상입경의 변화와 하상변동, 세굴 및 퇴적 등을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.127-127
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• 2017

침수식생이 식재된 개수로에서 식생밀도에 따라 유동 및 난류의 특성이 변화된다. 이러한 특성은 식생에서의 유사, 영양물질, 용존 산소 등에 영향을 미치며 수중 생물의 서식에 변화를 준다. 따라서 침수식생이 식재된 개수로 흐름을 이해하는 것은 중요하게 여겨지고 있으며 많은 선행연구자들에 의해 실험 및 수치모의를 통해 활발히 연구되고 있다. 하지만 대부분의 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)를 기반으로 한 선행연구에서는 침수식생의 흐름 특성을 반영하지 않은 모형을 이용하여 정확한 모의 결과를 도출하지 못 하였다. 이에 정확한 침수식생 흐름을 수치모의하기 위해서는 침수식생 흐름의 특성을 반영한 지배방정식을 이용해야 한다. 본 연구의 목적은 침수식생 흐름의 특성을 RANS 모형 중의 하나인 SA (Spalart-Allmaras) model에 반영하고, 식생밀도에 따른 유동 및 난류량을 실측치와 비교하는 것이다. RANS 방정식을 이용하여 난류모델링을 하였으며, 난류폐합문제를 해결하기 위해서 modified SA model을 이용하였다. 침수식생에서의 흐름을 해석하기 위해 운동량방정식에 식생항력을 추가하였다. 선행연구자의 식생수로 실험을 바탕으로 모형검증을 하였으며, 식생밀도에 따라 평균유속 및 난류구조를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.3-3
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• 2021

하천의 식생은 생태서식처 제공, 강턱이나 하안 경사의 안정, 영양염류나 오염물 차단에 의한 수질 개선 등의 다양한 생태서비스를 제공하는 반면, 과도하고 편중된 식생 분포로 인해 흐름저항이 증가하고 이로 인한 홍수위 상승과 홍수피해 위험이 가중될 수 있다. 기후변화 영향과 토지이용 변화에 따른 수리수문 특성 변화와 유역으로부터 영양염류의 유입은 하천내 식생이 과도하게 퍼지는 직접적인 원인이 될 수 있다. 과도한 식생분포로 인한 흐름저항과 홍수위 상승을 평가하기 위해 식생하도의 흐름저항과 관련된 매개변수의 다양성과 복잡성에 따른 해석상의 한계에도 불구하고 이에 대한 이론적 해석과 수학모형의 개발, 실험실 수로와 하천현장조사, 수치모형을 이용한 예측 등의 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 소규모 실험실 수로에서 단순화된 식생 구조와 배열이 적용되는 한계성과 상류에서 유입되는 유량과 유속 등의 수리조건을 통제할 수 없는 현장실험의 한계성을 보완하고자 목본류 형태의 식생패치를 실규모 하천실험 수로에 조성하여 통제된 수리조건에서의 식생하도의 구간 흐름저항을 추정하기 위한 계측 실험을 수행하였다. 실규모 실험에서는 피에조미터 형식의 정밀 압력식 센서를 이용하여 수위와 수면경사를 계측하였으며, 실험구간의 접근 수로에서 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 이용하여 유입 유량에 대한 정보를 수집하였다. 전체 수로 길이 약 600 m, 하폭 11 m, 깊이 2 m 규모의 실규모 하도 일부 80 m 완경사 구간에 식생패치를 설치하고 구간 수면경사를 실측함으로써 식생하도의 흐름저항을 직접 산정하였다. 이러한 실규모 식생하도의 실험을 통해 식생패치의 밀도, 횡적 차단면적, 구간 차단부피, 목본 식생의 물리적 특성, 식생패치의 배열 등의 다양한 식생분포 조건에 따른 수리조건별 흐름저항 값의 변화를 분석할 수 있다. 식생하도에 대한 정확한 흐름저항 추정과 홍수위 변화에 대한 해석은 하천 식생의 생태서비스와 홍수방어의 하천 치수효과의 최적 솔루션을 제시하기 위한 하도관리의 다양한 방안을 제시하는데 필수적인 정보로 활용될 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.9
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• pp.823-833
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• 2010

Open-channel flows with submerged vegetation show two distinct flow structures in the vegetation and upper layers. That is, the flow in the vegetation layer is featured by relatively uniform mean velocity with suppressed turbulence from shear, while the flow in the upper layer is akin to that in the plain open-channel. Due to this dual characteristics, the flow has drawn many hydraulic engineers' attentions. This study compares layer-averaged models for flows with submerged vegetation. The models are, in general, classified into two-layer and three-layer models. The two-layer model divides the flow depth into vegetation and upper layers, while the three-layer model further divides the vegetation layer into inner and outer vegetation layers depending on the influence of the bottom roughness. This study compares the two-layer model and the three layer-model. It is found that the two-layer model predicts better the average value of the velocity and the prediction by the three-layer model is sensitive to Reynolds shear stress. In the three-layer model, the mean flow in the inner vegetation layer does not affect the flow seriously, which motivates the proposal of the modified two-layer model. The two-layer model, capable of predicting non-uniform mean velocity, is based on the Reynolds stress which is linear and of power form in the upper and vegetation layers, respectively. Application results reveal that the modified two-layer model predicts the mean velocity at an accuracy similar to the two- and three-layer models, but it predicts poorly in the case of very low vegetation density.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.25 no.4
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• pp.540-561
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• 2011

We carried out a study for ecological management and ideal vegetation structure selection on the shrine forest of 'Miwhang-sa' considering the species diversity and the vegetation structure analysis associated with global warming. We carried out the analyses of phytosociological vegetation structure, correlation between vegetation units and environmental variables, life form, species diversity, and species evenness. This study identified the vegetation units as 3 communities. The identified vegetation units are as follows: Quercus acuta community(DQ), Quercus serrata-Quercus variabilis community(QQ) and Celtis sinensis community(CS). According to the basis on the environmental variables; Ca, Mg and P, Celtis sinensis community and other communities were classified. Quecus serrata-Quercus variabilis comm. and Quercus acuta comm. were classified, according to the basis on the environmental variables; organic matter(OM), Ni and Zn. Sasa borealis as life form R1-2, dominated the herb layer and will dominate the herb and shrub layers. Species simplification is formed on herb layer and will be formed on shrub layer. The species diversity of Quercus serrata-Quercus variabilis community is higher than the one of Quercus acuta community, and the species diversity of shrine forest around Miwhang-sa was higher than the shrine forest around Nameun-sa where evergreen broad-leaved forests dominate. It is essential that the long-term vegetation management considering the vegetation units by phytosociological analysis, the species simplification problem of low layers by S. borealis and the species diversity and evenness in the shrine forest, Miwhang-sa.