• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.972-972
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• 2012

일반적으로 자갈하천의 하상에는 여울, 소의 연쇄 구조(Riffle-pool sequences)가 발생한다. 여울은 수심이 얕아 유속이 빠른 부분이고 소는 수심이 깊어 유속이 느린 부분에 해당한다. 여울과 소의 연쇄구조는 모래하천에서는 보이지 않는데, 여울에서는 빠른 유속으로 인하여 하상의 조립화가 진행되며, 반대로 소에서는 하상이 세립토로 구성된다. 그리고 여울은 하도의 경사에 따라 발생하며, 유속의 빠름과 느림에 따라 크게 평여울과 급여울로 구분할 수 있다. 본 연구의 대상하천인 양양 남대천은 국내에서는 보기 드물게 개발이 거의 되어있지 않으며 조사대상 구간인 어성전(법수치) 계곡을 포함한 양양 남대천 상류 약 0.4 km은 산지하천 구간으로 비교적 자연하천의 상태를 유지하고 있다. 본 연구는 자갈하천의 구간에서 연속적으로 발생하는 여울, 소를 대상으로 하상경사, 하상재료, 수심, 유속 등 물리적 특성을 조사하였다. 이 구간에서의 나타난 여울 구간은 11개소로 구분할 수 있으며, 급여울이 시작되는 구간에서부터 여울과 소는 반복적인 형태로 나타났다. 하상경사는 평여울 구간에서 0.0011-0.0057, 급여울 구간에서 0.0143-0.0201로 나타났다. 하상재료는 $D_{50}$의 경우 평여울 구간에서 3.66-4.63 mm, 급여울 구간에서 3.61-4.63 mm로 나타났다. 이와 같은 연구는 자연하천이 갖는 여울, 소 연쇄구조의 물리적 특성을 이해하고, 자연형 여울, 소를 조성하거나 복원 시 설계를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.465-469
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• 2018

여울과 소는 하천의 물리적 특성(경사, 하상재료, 지질의 형태)에 따라 자연적으로 형성되며, 이에 따라 하도 지형이 다양하게 변화하고 생물의 서식처의 다양성이 확보됨으로써 하천의 생태환경에 긍정적인 영향을 미친다. 우리나라의 경우 하천주변의 충적평야에서 벼농사가 이루어지므로 아주 많은 농업용 취수보가 설치되어 있으며, 또한 하상경사가 급하므로 하상안정을 위하여 낙차공 등의 하상유지공도 상류에 많이 설치되어 있는 실정이다. 취수보 및 하상유지공 등의 하천횡단구조물은 하상의 종적 연속성을 단절시키고, 상류측에 대규모의 정체수역을 형성함으로써 하도의 자연적인 여울-소 지형특성을 훼손함과 더불어 흐름 다양성을 단순화시킨다. 이러한 하천횡단구조물의 부정적 영향은 수서동물의 이동통로를 차단할 뿐 아니라 수서동물의 서식처를 단순화함으로써 생태계에 부정적 영향을 미쳐서 생물종의 다양성을 훼손하는 심각한 문제를 초래하고 있다. 본 연구에서는 하천횡단구조물이 여울-소의 형성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 경상남도의 하천 중 유역면적이 $100km^2$ 이상인 하천 중에서 하천횡단구조물의 영향을 받는 하천의 구간과 하천횡단구조물의 영향을 받지 않는 하천의 구간을 분류하여 하천횡단구조물이 여울-소에 미치는 영향을 분석하였다. 하천횡단구조물이 여울-소 형성에 미치는 영향을 하상경사에 따라 구분하였으며 그에 따라 하천횡단구조물이 여울에 미치는 영향을 비교하였다. 상류에는 배수위의 영향으로 정체수나 인위적인 평여울이 발생하며, 하류에는 낙차로 인하여 소나 여울이 발생하지만, 그 빈도는 하천횡단구조물의 설치 간격에 따라 자연상태에서 보다는 현저히 낮게 나타났다. 경남 지방에서 유역면적 $100km^2$ 이상인 30개 하천 중에서 16개의 하천에 설치된 하천차단시설물은 보 405개소와 낙차공 129개 총 534개를 조사하였으며, 하천차단시설물의 설치간격 및 높이가 여울-소의 형성에 가장 큰 영향을 미친다는 사실을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.479-479
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• 2018

하천의 수심, 유속, 하상경사, 하상재료, 만곡도 등과 같은 물리적 특성에 따라 생물서식처로서 다양한 특성을 나타내고 그 특성들에 의해 서식처의 유형을 구분할 수 있다. 이러한 서식처 유형에 따라 수중음향의 특성이 달라지며, 수중음향의 서식지의 양적 표시자로서 잠재력으로 인해 최근 많은 연구들이 시도되고 있다. 본 연구에서는 인공적인 영향을 적게 받은 자연하천으로 양양 남대천 12개 지점을 대상으로 하여 서식지의 형태에 따른 수중음향과 하천의 수리적 인자에 따른 관계를 파악하고자 하였다. 서식처 유형으로는 빠른 유속에 얕은 수심을 가지고 있는 여울(riffle), 수심이 깊고 유속이 느린 소(pool), 낙차가 있는 계단형 여울(step riffle)에 대해 조사하였다. 수중배경음은 여울과 계단형 여울이 유사하게 나타났으며 소는 상대적으로 낮은 배경음을 나타내었다. H2, H4, H5, H9, H10 지점은 여울 형태로 유속에 따라 H2, H5, H4, H9 지점 순으로 음압레벨이 낮아지는 경향을 보였으며, H10지점은 H9, H4 지점에 비해 낮은 유속임에도 높은 음압레벨을 보였다. 이는 H10 지점의 하상이 조도가 매우 큰 전석으로 이루어져 나타나는 현상으로 판단된다. H3, H6, H7, H8, H12 지점은 소 형태로 H12 지점을 제외하고 대체로 낮은 음압레벨을 보였으며, H3과 H6지점에서는 저주파수에서 높은 음압레벨을 보였다. 이는 수심이 깊은 경우 상류의 저주파수의 음파가 잘 전달되기 때문으로 판단된다. H1과 H11지점은 계단형 여울로 낮은 수심에서 빠른 유속을 가진 H11지점과 느린 유속을 가진 H1 지점에서 대체로 높은 음압레벨을 나타내었다. 이는 낙차에 의한 수중음향 발생에 의한 것으로 판단된다. 세 가지 유형에 따른 수중 음향을 비교하였을 때 음압레벨은 계단형 여울, 여울, 소 순서로 높게 나타났다. 결과적으로 수중음향이 서식처의 수리적 특성에 따라 다양한 특성을 나타내고 있으며, 이를 통해 생물서식처를 평가하기 위한 새로운 방법으로 수중음향의 활용 가능성을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.3 s.134
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• pp.507-520
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• 2003

A V-shaped riffle is an artificial hydraulic structure haying two wings from the streamside with a narrow opening in between. It is usually made of crushed stones or large boulders. It limits channel width and accelerates the flow through the constricted section causing a local scour just downstream. The V-shaped riffle provides with a unique aquatic habitat by forming a pool and sandbars around the pool edge, increasing local morphologic, hydraulic and sedimentological diversity. This study investigates experimentally the scour characteristics of the V-shaped riffle in the sandbed stream and proposes a predictive equation for the scour. Total 45 cases of experiments were conducted to examine the effect of hydraulic factors and configuration of V-shaped riffle on the geometry of scour holes. From the comparison of the experimental results of this study with the predictive equation of spur dike by Breusers and Raudkivi(1991), it is found that their predictive equation of spur dike underestimates the maximum scour depth downstream of the V-shaped riffle. h new predictive equation for the maximum scour depth was developed using the non-dimensional hydraulic and geometrical variables. The parameters used in the proposed equations were determined using the experimental data. The analysis reveals that the scour depth is dependent dominantly on the Froude number at the opening of the V-shaped riffle, while the angle of riffle and the opening width also affect the scour depth. The proposed equation for the scour of V-shaped riffle well agrees with the experimental data. It can be used for estimating the scour of the V-shaped riffle in sandbed streams.

• Journal of Wetlands Research
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• v.14 no.1
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• pp.75-87
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• 2012

Hyporheic zone is a region beneath and alongside a stream, river, or lake bed, where there is mixing of shallow groundwater and surfacewater. Hyporheic exchange controls a variety of physical, biogeochemical and thermal processes, and provides unique ecotones in a aquatic ecosystem. Field and experimental observations, and modeling studies indicate that hyporheic exchange is mainly in response to pressure gradients driven by the geomorphological features of stream beds. In the reach scale of a stream, pool-riffle structures dominate the exchange patterns. Flow over a pool-riffle sequence develops recirculation zones and stagnation points, and this flow structures make irregular pressure gradient which is driving force of the hyporheic exchange. In this study, 3 D hydro-dynamic model solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations for the surface water and Darcy's Law and the continuity equation for ground water. The two sets of equations are coupled via the pressure distribution along the interface. Simulation results show that recirculation zones and stagnation points in the pool-riffle structures dominantly control the upwelling and downwelling patterns. With decrease of recirculation zones, length of donwelling zone formed in front of riffles is reduced and position of maximum downwelling point moves downward. The numerical simulation could successfully predict the behavior of hyporheic exchange and contribute the field study, river management and restoration.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.12
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• pp.878-886
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• 2018

This study quantified the sounds of riffles and pools in natural rivers and conducted a comparative analysis of the frequency and sound pressure per flow velocity. The surveyed area was Namdaecheon basin in Yangyang-gun, Gangwon-do and the sounds of a total of 23 sites were analyzed. A hydro microphone was used to measure the sound and analyze the data using an acoustic analysis program. The location was also selected at places with minimal ambient noise and the measurement points were the depth of riffles and pools. The results revealed an average difference of 0.515 m/s for flow velocity at 8 riffles and 15 pools. The difference in sound pressure occurred due to the flow velocity. In the case of sound pressure, it was measured at an average of 176.8 dB for riffles and 168.2 dB for pools, demonstrating a difference of approximately 8.6 dB. Furthermore, in the case of maximum sound pressure, riffles showed a constant range between 200 Hz and 250 Hz, while the pools exhibited maximum sound pressure at various frequencies from 200 Hz to 1,000 Hz. This revealed the ecological stream reproduction, development of preferred sound sources for aquatic life, and design of structures.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.7 no.1
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• pp.53-62
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• 2020

The present study aimed to investigate the impact of the restoration of the restoration technique on fish habitat using a physical habitat simulation in the Wonju-cheon Stream, Korea. The target species were Pungtungia herzi, Zacco platypus, and Zacco Koreanus, a dominant and sub-dominant species in the Wonju-cheon Stream. The River2D model was used for the computation of the flow and the habitat suitability index model was used to estimate the quality and quantity of habitat using habitat suitability curve. To assess the impact of pool-riffle sequence on change of fish habitat, this present study conducted using the each representative distance, namely, 50 m, 100 m, 200 m, and 300 m. Simulation results indicated that the pool-reffle sequence significantly increased the habitats for the target species than the result without considering pool-riffle sequence. On average, 53% of the Weighted Usable Area (WUA) increased due to pool-riffle sequence in the study area.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.32 no.5
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• pp.517-522
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• 2010

The riffle and pool play an important role for composing river front, but very little information was used for river restoration considering flood control. In this paper extensive field investigation was carried out to estimate hydraulic processes in the pool. Furthermore diurnal stratification model was developed and applied to assess flow change in pool. The physical mechanism of water flow including diurnal processes was well simulated, the results show that diurnal variation of water flow in the pool about 2 m depth is governed by the level of mixing due to density flow. These effort will be useful to guide field data collection work and to understand primary production.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1985-1990
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• 2008

1970년대 이후의 고도경제성장기에 치수대책과 동시에 건설골재로서 하상이 굴착된 하천이 많으며, 국가하천 지정구간외에서는 평균하상고가 1.0m 이상 저하한 하천구간도 많다. 또한 국가하천은 상류의 사방공사나 댐건설에 의한 영향이 복합적으로 하도에 나타나고 있어 하상굴착이 하도특성에 어떤 영향을 미치는가를 실증적(實證的)으로 검증하는 것은 어려운 과제이다. 하천에서의 골재채취는 제방부의 침식에 의한 호안파괴, 하상저하에 따른 교량이나 취수보 등 구조물의 기초 노출이 치수적인 문제를 야기할 뿐만 아니라, 단시간내에 하도의 지형구조를 급격하게 변화시켜 여울 소의 하상구조 교란이나 수중 및 하천변의 서식처 파괴 등으로 하천의 물리적 환경에 큰 영향을 미침으로써 생태계를 교란하거나 파괴하는 결과를 초래하게 된다. 본 연구에서는 골재채취로 인하여 교란된 하천의 복원 및 적응관리 계획수립의 전단계에 필요한 교란평가기법을 개발하기 위하여 황강, 남강 및 감천을 대상으로 하여 대조구간과 교란구간을 선정하고 조사 분석하였다. 하천골재 채취가 없거나 경미한 대조구간에서는 홍수량이 변하지 않으면 terrace 모양의 하안부 재료가 하상재료와 거의 같기 때문에 홍수가 있으면 침식된 원래의 하폭으로 회복되는 방향으로 변하지는 않는 경향이 나타났다. 반면에 골재채취가 많은 경우 큰 홍수시의 저수로부의 수심을 증가시키기 때문에 수충부 등의 최심하상고가 크게 되는 경향이 있었으며, 고수부는 침수되는 빈도와 수심이 감소하기 때문에 토사의 퇴적속도(고수부의 상승속도)의 감소, 퇴적물의 세립화 경향이 나타나서 모래, 실트가 퇴적하지 않는 고수부상에 모래, 실트가 퇴적되는 경우가 있고, 반대로 고수부의 퇴적속도가 상승하는 경우도 있었다. 골재채취로 횡단방향의 평탄화가 초래되어 여울 소의 하상구조가 교란됨과 동시에 구간별로 종단경사가 완만해지며, 대부분 교량부에 하상유지공을 설치해야 할 정도로 하상경사가 급변하는 구간이 다수 조사되었다. 또한 선행연구에서 개발된 하상서식환경, 하상재료, 유속/수심상황, 유사퇴적, 하도흐름상태, 하도개수, 여울출현 빈도, 하안 안정성, 식생피복 및 하반림 등 10개의 교란평가항목을 적용하여 대조구간과 비교 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.