• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2022

기후변화로 인하여 하천환경은 과거와 다른 형태로 변화하고 있다. 과거의 하천환경은 식생영향 보다는 단면변화, 통제특성 변화 등 하천 전반의 환경변화가 아닌 흐름 특성의 변화가 주를 이루었다. 그러나 현재의 하천은 식생영향이 증대되고 있으며 그로 인하여 수위-유량관계 또한 과거와는 다른 형태로 변화하고 있다. 본 연구에서는 식생현황에 대한 모니터링을 통하여 수위-유량관계곡선식의 수리특성 변화에 따른 기간분리 뿐만 아니라 앞으로 진행될 수위-유량관계곡선식의 추가 변동성을 예상하는 연구를 진행하였다. 식생영향에 의한 수위-유량관계곡선식의 기간분리 검토를 위하여 위치에 따른 구분(저수로 식생, 저수로 수중식생, 홍수터 식생, 제방 식생), 시기에 따른 구분(휴지기, 성장기, 소멸기 등), 유속분포, 기온분포 등을 고려하여 수위-유량관계곡선식을 검토하였고, 기간분리의 시종점과 곡선식의 표현 방법 개선을 위한 연구를 추가로 진행하였다. 연구대상은 '15년~'19년 한국수자원조사기술원에서 수위-유량관계곡선식을 개발한 관측소로 선정하였고, 연구결과 식생의 위치와 유속, 기온 등의 외부요인 등을 모니터링 하여 수위-유량관계곡선식을 예측한 결과 '20년~'21년 개발된 수위-유량관계곡선식은 예상 곡선식과 비교적 일치하였으며 이로 인해 정확도가 향상되어 신뢰도 높은 자료가 생성된 것으로 분석되었다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.535-545
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• 2011

본 연구는 하도 내 홍수터 중심의 하천습지를 대상으로 현존 식생군집의 분석결과를 기준으로 식생 우세도지수를 산정하여 하천습지의 자연도를 평가함으로써 식생학적 복원의 기초자료를 제시하고자 수행되었다. 본 연구의 대상지는 금강수계의 논산천과 한강수계의 홍천강으로 일정한 하천구간을 선정하여 자연구간과 도시구간으로 구분 한 후 상관식생의 군집 및 토지이용 유형을 조사분석하고, 습지식생의 우세도 지수를 적용하여 하천습지의 자연도 평가를 수행하였다. 논산천과 홍천강은 유역의 규모와 특성, 하천환경의 교란과정 및 훼손의 상태 등에 있어서의 상당한 차이를 반영하듯 조사분석된 식생군집 및 토지이용의 양상도 많은 차이를 나타내었다. 특히 상관 식생군집의 공통성도 갯버들 1종을 제외하고는 매우 상이하였고, 또한 토지이용 양상도 많은 차이를 보였다. 습지식생의 우세도 지수를 적용하여 하천습지의 자연도를 평가한 결과 논산천과 홍천강 모두 자연구간이 도시구간에 비해 습지로서의 적합성이 높은 것으로 나타났으며, 반면 논산천과 홍천강의 자연구간만의 비교평가시 논산천의 자연도가 높게 나타났으나 이는 홍천강의 경우 제방사면이나 천이고지에 정착한 육상형 식생군집이 포함된데 기인하는 것이라 판단된다. 결론적으로 습지식생 우세도 지수에 의한 하천습지의 자연도 평가결과는 양하천수계 및 구간의 하천환경 특성을 상당하게 반영하고 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.457-463
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• 2009

식생만으로 제방을 보호하는 식생호안이 충분한 수리적 안정성을 확보할 수 있으면 생태적 건전성을 확보할 수 있음은 물론 호안을 건설하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 본 연구는 이러한 필요성에 따라 식생의 뿌리가 호안의 수리적 안정에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 하천의 수변부에 서식하는 초본식생에 대하여 식생이 외력에 저항하는 저항특성을 파악하고자 인발시험을 실시하였다. 식생의 뿌리는 외력으로 작용하는 하천수의 흐름에 대해 저항하고, 하천사면의 토양을 조정시켜 사면을 안정화시키는 역할을 하고 있다. 현장인발시험은 광주광역시 황룡강 및 광주천 일대의 4개 지역에서 총 6종 27개 개체에 대해 수행하였으며, 휴대용 Pushpull-Gauge를 이용하여 식생의 뿌리가 뽑힐 때까지의 최대인발력을 측정하였다. 측정된 최대인발력에서 토양의 무게를 제거한 뿌리만의 순수인발력을 산출하였으며, 이를 이용하여 인발강도를 계산하였다. 인발강도에 영향을 미치는 요소로서 식생뿌리체적을 선정하여 체적과 인발강도의 관계를 분석하였다. 분석결과 뿌리의 체적이 증가할수록 인발강도가 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권10호
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• pp.417-426
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• 2009

자연친화적인 하천복원의 관심이 증폭되면서 하도내 식생은 경관이나 기능적으로 매우 중요한 항목으로 인정받고 있다. 반면에 식생은 통수단면적을 줄어들게 하고, 하천 흐름 저항 증가로 인해 유속이 감소, 이에 따른 수위상승이라는 치수적인 측면에서는 부정적인 역할을 하기도 한다. 본 연구에서는 하천 복원으로 인해 수리학적 요소가 급변한 하천에서 정확한 조도계수 산정 방법에 대하여 연구하였다. HEC-RAS와 연직 2차원 수리해석 방법을 이용하여 하천복원 후의 양재천 중하류 구간의 하천조도계수는 주수로 0.011~~0.159, 식생 설치를 하지 않았을 시의 홍수터 0.031, 식생을 설치했을 경우에는 0.034~0.505의 값을 도출할 수 있었다. 또한 홍수터에 추가로 식생 밀도를 30% 증가시켜 본 결과, 양재천에서의 수위 상승은 식생후 보다 0.13~0.34m로 모의되어, 홍수터의 추가 식생에 의한 수위변동은 미비한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.409-409
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• 2021

하천 내의 식생은 발달시기에 따라 휴지기, 성장기, 소멸기로 구분되며 각 시기에 따라 수위-유량관계곡선에 많은 전이가 발생한다. 이러한 식생의 성장과 소멸 뿐만 아니라 하도와 하안영역의 식생 군락의 밀도 증감에 따라서도 다양한 형태의 수위-유량관계곡선식의 전이가 발생한다. 식생의 성장기에는 식생의 밀도가 서서히 증가하여 수위-유량관계곡선식의 (-)전이가 발생하며, 식생의 소멸기에는 식생의 밀도가 서서히 감소하여 수위-유량관계곡선식의 (+)전이가 발생한다. 식생에 의한 수위-유량관계곡선식의 변동성은 식생의 성장과 소멸뿐만 아니라 하도와 하안영역의 식생 군락의 식생 밀도 역시 많은 영향을 끼치고 있다. 우리나라의 강우는 특정기간(6월~10월)에 집중되는 경향으로 인하여 식생의 성장과 소멸에 따른 수위-유량관계곡선식의 변동성 확인이 용이하였다. 그러나 최근 과거와 다른 형태의 강우패턴으로 인한 하천의 단면형상 변화로 인하여 하도와 하안영역의 식생영향이 감소하는 경향이 발생하고 있다. 이러한 단면변화로 인하여 하천 내의 하안영역과 식생 밀도 감소에 따른 수위-유량관계곡선식의 변동성이 발생하였다. 본 연구에서는 만경강 유역에 위치한 완주군(소양용연교)관측소를 대상으로 2018년과 2020년의 식생밀도와 식생 및 하도 모니터링을 통한 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 2018년에는 식생의 활착, 성장, 소멸에 따라 다양한 기간분리가 발생하였으며, 2020년에는 식생의 활착, 성장, 소멸 뿐만 아니라 홍수 전후 식생 밀도 감소에 따른 기간분리가 추가로 발생하였다. 2020년은 과거와 달리 집중호우가 장기간(약34일)발생하였으며 그에 따라 홍수 전후 단면변화가 과거에 비해 매우 큰 것으로 확인되었다. 이로 인해 2018년과 2020년 측정성과 검토 결과 유사한 수위에서 약 3배의 유량차가 발생하였다. 결과적으로 본 연구에서는 하천 내의 식생밀도 변화로 흐름 특성이 변화하는 기간의 유량측정성과 확보를 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.172-176
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• 2011

최근 들어 생활수준의 향상과 친수 환경에 대한 인식이 높아지면서 하천환경의 보전과 개선에 대한 필요성이 증대되고 과거 이수 또는 치수 목저으로 정비되었던 하천을 자연형 하천으로 탈바꿈 시키려는 움직임이 많이 일어 나고 있다. 자연형 하천 공법의 연구는 1990년대부터 점차 이루어 지고 있으나, 호안의 식생 공법 연구 및 수리 실험을 이루어 지지 않는 실정이다. 이제 본 연구에서는 자연형 하천 정비의 대표적인 방법인 호안 사면 처리 공법 중 지오셀 식생 매트에 대한 수리모형 실험을 실시하였다. 고정상 실험을 통하여 활착된 지오셀 식생 매트가 허용할 수 있는 유속과 수위를 정하는데 목적을 두었고, 상사법칙 이론을 도입하여 수행된 실험결과를 정리 분석하였다. 분석된 실험치를 왜곡모형에 적용하여 실제 규모로 환산한 결과 현재 설계시 허용되는 유속에도 지오셀 식생 매트의 안정성이 확보되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 호안의 지오셀 식생매트의 적용이 가능 할 것으로 보이나, 제한적인 실험결과에 의해 왜곡모형을 이용하여 현장조건을 추정한 것이므로 적용 및 해석에 있어서는 실제 설치되는 하천의 복잡한 수리 수문학적인 변수가 충분히 고려되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.447-451
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• 2006

하천 식생은 흐름에 의해 영향을 받으며, 역으로 식생은 흐름에 영향을 주기도 한다. 이처럼 식생과 흐름은 상호 유기적인 관련성을 가진다. 또한 식생에 의한 흐름의 변동은 하천 유사이동에도 영향을 주어 하상변동을 발생시킨다. 본 논문은 흐름에 의한 식생영역의 변동을 다루었으며, 각 식생별 흐름에 따른 하상 세굴과 퇴적 양상, 식생 종류별 서식에 적합한 흐름 특성 여건과 수질 특성을 검토하였다. 검토 결과 개여뀌는 홍수 전에는 왕성한 성장을 하였으나, 홍수 이후 높은 소류력과 토사 이동에 의해 쉽게 유실된 것으로 판명되었다. 반면 달뿌리풀은 홍수 이후 비교적 높은 소류력과 유속 및 토사 이동에도 견디며 훼손 정도가 크지 않았다. 달뿌리 풀은 개여뀌에 비해 유속이 빠르고 수심이 낮아 Froude수가 큰 범위의 흐름 조건에서 서식하였다. 또한 달뿌리풀 영역에는 세굴이, 고마리 영역에서는 주로 퇴적이 발생되었다. 한편 달뿌리풀은 흐름의 유속을 줄이게 하여 하상세굴이 더 이상 진전되지 않도록 하는 세굴악화 방지기능을 가짐을 알 수 있었다. 수질특성과 관련하여, 달뿌리풀은 DO가 높은 범위에서 서식하고 있으며 다른 식물에 비해 비교적 T-N이 작고 BOD가 낮은 범위에 서식함을 알 수 있는데, 이는 하천의 상류에 서식하는 전형적인 형태라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.470-474
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• 2008

본 연구에서는 댐 하류하천의 사주와 식생의 면적변화, 변화지수, 변화정도와 경년변화를 분석하였다. 사주면적은 댐 건설후 16.73%가 감소하였으며, 변화지수는 $-0.2599{\sim}-0.9921$이었다. 식생면적은 댐 건설후 12.84%가 증가하였으며, 변화지수는 $0.2699{\sim}12.0736$이었다. 안동, 임하, 합천의 3개 댐의 연 최소 유량과 사주와 식생의 경년 변화를 분석 하였다. 연 최소 유량변화 분석결과, 1일 최소유량은 안동댐이 203%, 임하댐이 167%, 합천댐이 677%가 증가하였으며, 1일 최대유량은 안동댐이 84%, 임하댐이 63%, 합천댐이 81%가 감소하였다. 사주와 식생의 경년변화 분석결과, 사주면적은 연평균 $42,600\;m^2$씩 감소하였으며, 식생면적은 연평균 $51,700\;m^2$ 씩 증가하여 사주면적의 감소 보다 식생면적의 증가가 높은 것으로 분석되었다. 댐이 하류하천의 사주와 식생에 미치는 영향에 가장 중요한 요소는 첨두 홍수량 감소와 저유량 증가 등의 유량변화이다.