• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.279-279
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• 2017

토양유실로 인해 발생된 토사는 강우 유출수와 함께 하류로 흘러들어 하천 및 호소의 탁수문제를 야기시킨다. 토양유실에 관한 현황을 파악하기 위해서는 유역 내 토지이용현황과 피복되어 있는 작물 등의 현황조사와 더불어 유역 내 발생되는 토양유실량에 대한 장기모니터링을 수행할 필요가 있다. 하지만 유역 내 발생되는 토양유실량에 대한 장기모니터링을 수행하기에는 많은 시간과 인력이 필요하므로 토양유실량 산정 및 유사거동특성을 계산하는 모형을 활용한 연구가 국내외 많은 연구자들에 의해 수행되고 있다. 토양유실량을 산정하는 모형 중 가장 많이 사용되고 있는 범용토양유실량산정공식(Universal Soil Loss Equation, USLE)은 5개의 인자를 사용하여 연평균 토양유실량을 산정한다. 국내의 경우 환경부에서 제정한 '표토의 침식 현황 조사에 관한 고시'에 표토침식현황을 조사하는 방법으로 USLE 공식을 사용한다. USLE 모형을 구성하는 인자 중 식생피복인자는 작물의 생육과정에 따른 변화를 고려하지 않고 작물에 대한 획일적인 값을 제시하고 있어 밭에서 발생되는 정확한 토양유실현황을 예측하는데 한계가 있다, 따라서 본 연구에서는 국내에서 사용하는 USLE 모형의 구성인자인 식생피복인자의 한계점을 인식하고 이를 유역별 월단위 인자값으로 산정하는 방법을 제시하기 위해 국내의 4대상 유역 중 대청호 유역, 소양호 유역, 주암호 유역, 임하호 유역을 선정하여 각 유역의 기후 및 지역특성을 고려한 식생피복인자를 제안하였다. 월단위 식생피복인자를 제안하기 위해 SWAT모형을 사용하여 일단위 식생피복인자를 출력하도록 모형을 구성하였으며, 구축된 인자의 지역적 한계를 보완하기 위해 4대강 유역에 대한 작물 재배일정을 조사하여 모형에 반영하여 모의하였다. 모의 결과 산정된 월단위 식생피복 인자는 모든 작물에 대해 작물이 파종되는 시점에서 수확되기까지 점차 감소하는 경향을 보였으며, 작물에 따라서 그리고 동일한 작물일지라도 유역에 따라 다소 차이가 있는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구를 통해 제안된 월단위 식생피복인자는 토양유실에 직접적인 영향을 주는 지표피복변화를 고려한 식생피복인자로써 정확한 토양유실량을 산정하는데 기여할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.10 s.159
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• pp.871-883
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• 2005

This paper investigates the impacts of turbulent anisotropy on the mean flow and turbulence structures in vegetated open-channel flows. The Reynolds stress model, which is an anisotropic turbulence model, is used for the turbulence closure. Plain open-channel flows and vegetated flows with emergent and submerged plants are simulated. Computed profiles of the mean velocity and turbulence structures are compared with measured data available in the literature. Comparisons are also made with the predictions by the k-$\epsilon$ model and by the algebraic stress model. For plain open-channel flows and open-channel flows with emergent vegetation, the mean velocity and Reynolds stress profiles by isotropic and anisotropic turbulence models were hardly distinguished and they agreed well with measured data. This means that the mean flow and Reynolds stress is hardly affected by anisotropy of turbulence. However, anisotropy of turbulence due to the damping effect near the bottom and free surface is successfully simulated only by the Reynolds stress model. In open-channel flows with submerged vegetation, anisotropy of turbulence is strengthenednear the vegetation height. The Reynolds stress model predicts the mean velocity and turbulence intensity better than the algebraic stress model or the k-$\epsilon$ model. However, above the vegetation height, the k-$\epsilon$ model overestimates the mean velocity and underestimates turbulence intensity Sediment transport capacity of vegetated open-channel flows is also investigated by using the computed profiles. It is shown that the isotropic turbulence model underestimates seriously suspended load.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1418-1423
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• 2004

본 연구에서는 유연한 식생이 식재된 개수로흐름에서의 유속분포 예측 모형을 제시하였다. 유속의 산정은 Klopstra 등(1997)이 제안한 해석해를 이용하였으며, 식생의 변형은 Tsujimoto 등(1996)이 사용한 외팔보 이론을 적용하여 해석하였다. 제안한 모형의 검증을 위하여 수리실험을 실시하였다. 검증실험에서 유속의 측정은 micro-ADV를 이용하였으며, 수위는 servo형 수위계를 이용하였다. 검증 실험 걸과 본 연구에서 제안한 모형이 식생층에서는 비교적 정확하게 유속을 예측하였으며, 수면층에서는 실험값보다 다소 작게 예측하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 유속예측 모형은 향후 식생된 개수로흐름의 부유사 농도분포 예측의 중요 매개변수인 와확산계수 등의 예측에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.665-665
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• 2012

식생의 물리적 특성에 따라 조도의 관점에서 식생이 흐름에 미치는 영향도 많이 달라지게 된다. 일반적인 식생 조도 실험은 초본류를 대상으로 하고 있지만, 초본류 식생은 매우 유연하기 때문에 단일 개채가 흐름에 미치는 영향을 정량적으로 파악하는 것이 매우 힘들다. 따라서 단일 개체에 의한 조도 특성 보다는 식생군에 의한 조도계수 변화 특성을 알아내는 것이 보통 중요해진다. 하지만 조도의 관점에서 초본류와 달리 목본류는 삭생의 강성이 매우 크기 때문에 식생군의 군집으로서 특징보다는 개별 식생의 형상이 큰 역할을 수행하게 된다. 일반적으로 목본류는 수심에 따라 흐름에 영향을 주는 생체량(biosmass)이 수심에 따라 변화하지만, 줄기(trunk)의 경우 수심에 따라 생체량의 변화가 거의 없으며, 줄기의 강성 및 단면 모양이 큰 역할을 하게 된다. 또한 목본류는 실험 수로에 고밀도의 수목군을 형성하여 실험을 수행하는 것이 쉽지 않으므로 개별 식생이나 소규모 군체에 대하여 항력을 측정하여 조도를 평가하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 목본류의 줄기 부분이 흐름에 미치는 영향을 파악하기 위한 기초 연구로서 원기둥이나 사각기둥과 같은 식생 모형 요소를 이용하여 식생 줄기를 구현하였고, 식생 형상 및 식생 직경 등을 달리하여 침수 조건 변화에 따른 항력 변화 특성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.982-986
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• 2006

본 연구에서는 비교적 대규모 유역인 충주댐 유역에 대해 SWAT 모형을 구축하여 모형의 보정과 검증을 수행한 후, 이를 적용하여 대상유역에서의 유역 규모 및 식생에 따른 유사 및 오염부하량 발생 특성에 대해서 검토함으로써, 분포형 모형을 이용한 유사 및 오염부하량 발생의 공간적인 특성과 대상유역의 오염부하량 발생 특성에 대해서 살펴보았다. 모형 보정 및 검증 결과, 유출에 대해서는 모형효율지수 0.6 이상의 비교적 안정적인 결과를 얻을 수 있었으며, 유사와 인에 대해서는 대략적인 정성적 경향만 파악할 수 있었다. 반면 질소에 대해서는 정성적인 모의뿐만 아니라 어느 정도 정량적인 모의도 가능한 것으로 나타났다. 모형 결과를 이용하여 각 하도구간별 배수면적 크기별로 비유사량을 검토한 결과 일정한 관계를 도출할 수 있었으며, 식생 형태별 단위면적당 침식량 및 오염부하량을 비교함으로써, 식생별 침식 영향 및 오염부하량 발생 특성을 판단할 수 있는 개략적인 평가를 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.2-2
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• 2021

최근들어 하천내 식생이 차지하는 비율이 크게 증가하고 있으며, 이러한 현상은 하천의 규모나 위치, 댐 유무에 관계없이 전국적으로 발생하고 있다. 식생 면적 비율의 증가는 하천의 육역화로 이어질 뿐만아니라 홍수위를 상승시켜 홍수 안전에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 2020년 8월 섬진강에서 발생한 홍수를 대상으로 식생이 홍수위에 미치는 영향을 분석하였다. 섬진강에는 초본류 뿐만아니라 버드나무류의 목본류가 상당히 분포하고 있으며 이와 같은 식생이 홍수흐름에 큰 영향을 미친 것으로 보인다. 분석을 위해 홍수 이후 섬진강 현지 답사를 통해 식생분포 현황 및 홍수로 인한 영향을 조사하였다. 섬진강의 식생분포 조사를 위해서는 2020년 4월 조사된 유럽 우주국 Sentinel-2 위성영상을 사용하였으며, 정규식생지수(NDVI)와 정규수분지수(NDWI)를 이용하여 하천내 식생밀도를 단계별로 구분하였다. 군집된 식생지수에 따라 USGS의 매닝계수 산정표를 기본으로 식생분포 군집별 조도계수를 산정하여 대상 구간내에 2차원으로 분포시켰다. 수치모형은 NAYS2D 모형을 사용하였으며 대상구간은 섬진강 고달교에서 구례교까지 21.5km이다. 계산조건은 2020년 8월 홍수중 구례교 수위관측소를 기준으로 최대수위가 발생한 시점의 자료를 활용하였다. 고달교에서는 홍수통제소에서 제공하는 홍수량을 상류경계 조건으로 입력하였고 구례교에서는 해당 시각의 수위를 하류경계조건으로 입력하였다. 모형의 검증을 위해 대상구간의 중간에 있는 압록수위관측소 수위를 활용하였다. 식생 유무에 따른 홍수위변화는 조도계수 값에 의해 반영되도록 하였는데 식생이 있는 경우는 현재 상태, 식생이 없는 경우는 모든 지점에 모래와 자갈이 분포하는 것으로 가정하여 계산된 홍수위를 비교하였다. 분석 결과 대상구간에는 전체 면적중 약 56%를 식생이 차지하고 있으며 이로 인해 0.5~1.0m의 홍수위 상승이 발생하는 것으로 분석되었다. 수목으로 인해 2020년 8월과 같은 큰 홍수시에도 홍수위가 크게 상승하는 것으로 분석되었는데 이와 같은 점을 고려하면 하천내 식생이 홍수위에 미치는 영향을 감안하여 적극적인 식생관리 방안이 시행될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.107-107
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• 2018

기후 변화가 심해짐에 따라 한반도의 기후 또한 온대에서 아열대로 변화하고 있다. 기후대가 변하게 되면 수문학적 순환 및 식생의 분포 또한 달라지게 된다. 식생의 분포는 결국 토지 이용을 의미하며, 서로 다른 토지 이용은 대기와의 상호작용을 통해 각기 다른 반응을 보이게 된다. 본 연구에서는 기후대가 가장 빠르게 변화하고 있는 제주도를 대상으로 기후 변화 및 토지 이용 변화에 따른 생태수문학적 영향을 Ecosystem Demography Model version 2.2(ED-2.2) 모형을 사용하여 살펴 본다. 제주도의 플럭스 타워 및 산림 조사 자료를 활용하여 ED-2.2 모형을 검증하였다. CRU-NCEP 기상자료 및 Land-Use Harmonization (LUH) 토지이용자료를 활용하여 과거기간(1500~2015)의 잠재 식생 및 실제 식생 상태를 산정하고 그 차이를 분석하였다. 산정된 최종 실제 식생 상태를 바탕으로 기후 및 토지이용 시나리오(RCP 3.0 및 6.0)를 적용하고, 다양한 전지구모형(GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC5)의 기상자료에 따라 물 순환, 탄소 순환 및 식생의 분포가 어떻게 달라지는 지 분석한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1471-1475
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• 2010

본 연구에서는 미래 기후변화 시나리오를 이용하여 우리나라의 미래 산림식생 분포 변화를 예측하고 이를 SWAT 모형에 적용하여 영산강호유역의 증발산량 변화를 분석하고자 하였다. 현 기상관측자료(1971~2000)를 이용하여 현재의 기후를 판정하고, 기상청에서 제공한 GCM(MIROC3.2)의 통계학적 다운스케일링으로 구성된 RCM 자료를 이용하였다. 산림식생의 분포는 임상도에 의한 현존 식생군락과 환경인자(강수량, 기온, 지형인자, 토양유기물 함량 등)간의 상관분석을 실시하여 상관관계가 높은 주요 환경변수들을 결정하고, 이들을 종속변수로 하는 다항로짓모형을 구성하여 추정하였다. 이 모형을 이용하여 미래의 주요 환경변수들을 입력, 미래 2020s, 2050s, 2080s의 우리나라 산림식생 분포를 예측하였다. 예측된 산림식생 분포를 적용하여 미래 증발산량을 분석하기 위해 남쪽의 따뜻한 지역으로서 활엽수림이 있는 영산호유역($3,455.0km^2$)을 선택하였다. 1998~2002 5년간의 유출량 자료를 이용 모형을 보정하였다. 모형의 검증은 보정 매개변수의 평균값들을 통해 2003~2008년 유출량을 모의 하였다. 예측된 미래식생분포를 이용하여 토지이용도를 재구축하였으며 재구축 결과 활엽수는 $715.2km^2$ 늘어나며 혼효림은 현재에 비해 2080s에 $167.1km^2$ 침엽수는 $548.1km^2$ 줄어드는 경향을 보였다. 영산호유역에서는 미래의 증발산량이 증가하며, 식생분포를 고려하였을 경우 2080s년에는 고려하지 않은 경우에 비해 약 4.52mm 감소하는 것으로 분석되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.1
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• pp.23-34
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• 2023

This study analyzed the bed load transport and channel change on the vegetation zone through laboratory experiments and numerical simulations. To examine the effect of vegetation zone in the laboratory experiment, artificial vegetation zones made of acrylic sticks were installed in the experimental channel, and discharge conditions were adjusted to examine the bed load transport and channel change in the vegetation zone. Next, numerical simulations were performed by applying the same conditions as those of the laboratory experiment to the Nays2D model, a two-dimensional numerical model, and the applicability of the numerical model was examined by comparing the results with the results of the laboratory experiment. Finally, by applying a numerical model, the bed load transport and channel change according to the change in vegetation density were examined. As a result of examining the bed load transport and channel change in the vegetation zone according to the discharge condition change by applying the laboratory experiment and the numerical model, the results of the two application methods were similar. As the discharge increased, bed load from the upper stream was deposited inside the vegetation zone. On the other hand, on the other side of the vegetation zone, the flow was concentrated and erosion occurred. Also, the range of erosion increased in the downstream direction. As a result of examining the bed load transport and channel change according to the change in vegetation density, as the vegetation density increased, the bed load from the upper stream was deposited inside the vegetation zone. On the other hand, due to the increase in vegetation density, the flow was concentrated to the opposite side of the vegetation zone, erosion occurred.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.28-32
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• 2010

홍수터의 관리와 하천복원사업의 계획에 있어서 하도 내 식생은 생태적, 심미적으로 매우 중요한 항목으로 인정받고 있다. 그러나 식생은 하천의 흐름저항을 크게 하여 유속이 감소하고 통수단면적 축소로 홍수 시 수위를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 식생에 따른 조도계수의 변화와 흐름저항으로 인한 수리학적 특성을 이해하는 것은 하천복원에서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 대상하천에 대하여 HEC-RAS모형과 연직2차원 수리해석 방법을 이용하여 각 밀도별 식생 후의 조도계수를 산정한 후, 홍수위에 안정한 밀도를 HEC-RAS모형으로 계산하여 제시하고, RMA-2모형을 이용하여 제시된 밀도에 대한 수리안정성을 추가적으로 검토하여 비교하였다.