• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.413-418
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• 2006

본 연구는 자갈하상을 갖는 하천에 대해 조도계수를 산정하고자 하상에 분포하는 입자에 작용하는 전단응력을 이용하여 등가조도를 산정하고 대상유량에 대해 수위를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강 하류부의 구례수위표와 송정수위표 구간에 대해 적용하였다. 그 결과 구례수위표지점에서 등가조도는 0.088m로 산정되었고, 이를 이용하여 Wark(1990)가 제시한 단위유량에 대한 연속방정식과 운동량방정식을 결합한 간단한 모형을 이용하여 각각의 대상유량에 대해 수위를 산정하였으며, 그 결과 6%이내의 오차를 보였다. 그리고 대상유량에 대해 계산된 수위를 이용한 부등류 해석을 실시하여 조도계수를 각각의 유량에 대해 산정하였다. 그 결과 관측된 수위와 계산된 수위에 의해 산정된 조도계수의 오차가 $0{\sim}0.002(6%)$의 오차를 보였고, 유량별로 조도계수를 산정할 수 있어 조도계수의 가변성도 고려할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1284-1288
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• 2010

부자의 보정계수를 결정하는 방법은 크게 다음과 같이 현행 방법과 WMO 제안 방법으로 구분할 수 있다. 현재 국내에서 적용하고 있는 방법으로 표면부자부터 4.0m부자까지 사용된 부자의 종류에 따라 사전에 정해진 보정계수를 적용한다. WMO에서 제안하고 있는 방법은 해당 하천의 수심과 사용된 부자 흘수(吃水)의 상대적 비로부터 산정되는 보정계수를 적용하는 방법이다. 본 연구는 국내 유량측정기술의 개선을 위한 선행연구로, '07~'08년의 국토해양부 부자 측정성과(86개 지점 788개 유량측정성과)를 현행 방법 및 WMO 제안 방법을 적용하여 산정된 유량을 비교 분석하였다. 분석 결과, WMO 방법을 이용하여 산정된 유량은 각 측정성과별로 현행 방법을 적용하여 산정한 유량 대비 -7.69~+7.20%의 차이를 보였으며, 평균 1.57% 작게 산정되었다. 각 수계별로 한강은 -5.90~+2.55% 범위에서 평균 -2.11%, 낙동강은 -7.69~+7.20% 범위에서 평균 -2.45%, 금강은 -7.39~+7.03% 범위에서 평균 -0.52%, 영산강은 -6.50~+2.58% 범위에서 평균 -1.59% 로 산정되었다. 또한 각 성과에 대해 각 지점의 주요 인자들과의 상관성을 검토한 결과, 산정된 유량의 차이는 지점의 수심에 매우 큰 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 저수심에서는 WMO 방법이 상대적으로 크게 산정되었으며, 고수심에서는 현행 방법을 적용하여 산정한 유량이 상대적으로 크게 나타났다. 특히 약 8m 이상의 수심에서는 보다 큰 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.524-529
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• 2006

실제유량에 대한 이론유량의 비로 정의되는 유량계수는 수공구조물의 설계에 있어서 중요한 요소 중에 하나이다. 댐 여수로 또한 이러한 유량계수를 통하여 산정되는 방류량에 따라 여수로 월류부의 규모가 결정되며 이러한 수위별 방류량 산정에 있어서 유량계수는 $\ulcorner$댐 설계기준$\lrcorner$에 제시되어 있는 미국 개척국(USBR)의 여러 경험을 통하여 산정한 유량계수 그래프에서 독치하여 결정한다. 본 연구에서는 국내 댐 여수로의 설계 유량계수를 수리모형실험 및 수치해석을 통하여 비교.검토하였으며, 이에 대한 적정 유량계수의 범위를 산정하였다. 이러한 유량계수의 범위를 기 건설 운영 중인 댐의 관측자료를 통하여 그 적정성을 검토하였고, 그 결과 상당수의 자료가 금회 산정한 유량계수 적정 범위 이내에 드는 것으로 나타나 국내 댐 여수로 유량계수는 적정한 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.356-356
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• 2017

최근 국토교통부 홍수통제소에서는 가뭄대응을 위해 1, 3개월 갈수예보를 시범적으로 운영하고 있다. 국가재난 위기경보단계(관심, 주의, 경계, 심각)에 따라 분류된 기준유량과 예측유량의 비교를 통해 갈수상황을 판단하며, 그 중 기준유량은 일본의 정상유량 산정 기법에 의해 계산된다. 그러나 우기 건기에 따라 상이한 유입량 및 물 사용량이 정상유량 산정에 고려되지 않았고, 각 위기단계별 물 부족상황이 재현되지 못하였다. 또한, 하천유량 부족은 가뭄과 관계가 밀접함에도 불구하고, 가뭄상황과의 연계분석이 이뤄지지 않았다. 본 연구에서는 갈수빈도와 정상유량산정 모델을 이용하여 기준유량을 재설정하고 가뭄상황을 분석하였다. 대상유역은 영산강유역으로 선정하였고, 보고된 하천수사용허가량, 댐 용수 공급량 및 10년 이상 장기간 관측된 관측소별 일 유량자료를 활용하였다. 일 관측유량을 7일 이동평균으로 변환한 후, 유황분석을 통해 $Q_{90}$을 산정하였으며, 빈도별 $Q_{90}$을 계산하였다. 정상유량 산정 모델에서 입력 자료(자연유량, 댐 공급량 및 하천수 허가량)에 가중치를 두어 양을 조절하고 각 빈도에 맞는 관개기 및 비관개기 기준유량을 산정 하였다. 가뭄지수로는 국내 활용성이 높은 Standardized Precipitaion Index (SPI) 및 Standardized Runoff Index (SRI)를 선정하였고, 이를 지속기간 1, 3, 6, 12개월에 따라 일별로 계산하였다. 7일 평균 관측유량이 기준유량 이하일 때, 이시점을 전 후로 가뭄지수의 시공간적 특성과 가뭄의 지속기간 및 심도를 분석하여 가뭄상황을 제시하였다. 본 연구의 결과는 갈수예보 시 하천유량 부족에 따른 물수지 및 가뭄상황에 대한 직관적인 판단과 갈수기 효율적인 하천수 조정 협의에 기여할 것으로 본다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.393-393
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• 2015

대부분의 중규모 유역 내에는 하도가 형성되므로, 유역의 출구는 하도(지류)와 대규모 유역의 하도(본류)가 합류하게 되며, 합류부에서 멀리 떨어지지 않은 곳에 지류 유역의 유출량 산정을 위한 수위관측소가 위치하게 된다. 수위관측소에서는 일반적으로 연속적인 수위관측과 수위-유량관계곡선(rating curve)으로 유량을 산정하게 되는데, 배수영향을 크게 받는 합류부 구간에서는 단일 수위-유량관계가 나타나지 않으므로 유량산정이 어렵게 되는 문제가 발생한다. 이는 배수영향이 발생할 경우, 유량 함수의 주요 변수에는 수위 뿐만 아니라 수면경사 등의 매개변수가 추가되기 때문이다. 현장에서는 하천 흐름방향으로 두 개의 수위관측소를 설치하여 관측소 간의 수면경사를 측정하고, 이를 유량 산정에 활용할 수 있다. 그러나 지류 합류부의 배수 영향 구간에서 수면경사를 알기 위하여 두 개의 수위관측소를 설치하는 것은 경제적이지 않으며, 현재 설치되어 있는 장비와 시설을 활용하여 유량을 산정할 수 있는 방법의 개발이 필요하다. 본 논문의 목적은 합류부 배수영향을 받는 지류 구간에 설치된 수위관측소에서 유량을 산정하기 위한 방법을 개발하는 것이다. 이를 위하여 발생가능한 모든 하천 흐름조건에 대한 배수영향 수면곡선을 요약한 HPG(Hydraulic Performance Graph)를 본류와 지류가 합류하는 시스템에 적용하였다. HPG의 개발을 위하여 본류와 지류로 구성된 수지상 하천망을 HEC-RAS 모형으로 구축하고 부정류 모의로 구축된 모형을 보정 검증하였고, 본류와 지류에 위치한 기존 두 수위관측소 수위와 유량과의 관계 표를 작성하여 크리깅 보간을 수행하였다. 크리깅으로 보간된 HPG와 두 수위관측소에서 계측된 수위를 이용하여 대상 홍수사상 기간 금호강의 유출량을 산정하였고, 유량 산정 결과는 금호강 성서 자동유량측정 자료와 거의 일치하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.467-467
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• 2022

1990년대 후반부터 시작된 자연형 하천정비 사업은 기존의 수질보전정책 외에도 하천생태계에 대한 관심이 부각되는 계기로 작용하고 있다. 이 중 환경생태유량은 기존의 하천유지유량보다 확대된 개념으로 수생태계 건강성 회복을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 도시하천 수생태계 건강성 회복방안 마련을 위한 기초자료 마련을 위해 부산의 대표적인 도시하천인 온천천과 학장천을 대상으로 환경생태유량을 산정하였다. 환경생태유량은 하천의 물리적 특성 및 어류·유량을 조사하는 하천현장조사, 서식지적합도지수 산정의 과정을 통해 산정된다. 온천천과 학장천에서 각각 3개의 대표지점을 선정하고 각 지점별로 2회의 현장조사를 통해 각 지점에서의 수심, 유속, 하상재료, 어류 조성을 조사하였다. 조사결과를 바탕으로 붕어와 참갈겨니를 대표어종으로 선정하고 Instream Flow and Aquatic Systems Group(IFASG, 1986)에서 제시한 방법을 이용하여 서식지적합도지수를 산정한 후, 미국지질조사국의 물리적서식지모의시스템(PHABSIM)을 이용하여 하천별, 어종별 환경생태유량을 산정하였다. 온천천의 경우, 붕어와 참갈겨니 모두 약 0.7~0.8m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어 일 60,000~70,000m³ 가량의 환경생태유량 공급이 필요한 것으로 나타났다. 학장천의 경우, 붕어는 약 0.6~0.7m³/s, 참갈겨니는 약 0.3~0.4m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어, 각각 일 50,000~60,000m³, 25,000~35,000m³ 가량의 환경생태유량이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구로부터 산정된 환경생태유량을 금번 관측유량 및 현재의 하천유지용수 공급계획량과 비교해보면 온천천에서는 일 15,000m³ 이상, 학장천에서는 어종에 따라 일 7,000m³ 이상의 추가유량 확보가 필요한 것을 알 수 있었다. 특히 학장천의 경우, 어종에 따른 환경생태유량의 차이가 크게 나타나 하천 구간별 유량조사를 통해 어종별 주요 서식지 구간 설정 및 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.414-418
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• 2008

하천유지유량에 대한 인식과 개념은 시대와 사회, 경제의 발전에 따라 변화되어 새로운 물 배분 패러다임에 입각한 하천유지유량이 정립되고 있다. 우리나라에서 하천유지유량의 필요성이 제기되기 시작한 것은 댐 건설 이후부터이며, 하구의 염수침입을 방지하기 위해 하천에서 기본적으로 유지되어야 할 필요수량을 정하면서 부터이다. 실제적인 하천유역의 관리에서 댐 건설 이전에는 하천의 유량을 조절할 수 있는 능력이 거의 없었기 때문에 하천유지유량의 설정 자체가 크게 의미를 갖지 못하였다. 우리나라 하천유지유량의 주요 기능은 1960년대 이전에는 하천의 주운기능, 1970년대는 하구의 염수침입방지 기능, 1980년대는 수질보전을 위한 희석용수의 기능으로 인식되었으며, 1990년대 이후 환경에 대한 인식 변화로 수질과 함께 하천생태계 보전의 필요성이 증가하여 이에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔고, 2000년대에 들어서는 자연환경을 중심으로 하는 하천유지유량과는 별도의 용수개념인 사회환경 개선을 위한 환경개선용수의 도입의 필요성이 제기되고 있다. 하천유지유량에서 고려하는 항목은 갈수량을 기준으로 하고 하천기능 유지에 필요한 하천생태 및 하천수질 보전을 기본항목으로 하여 고려하도록 하며, 현실적으로 하천유지유량 산정 검토시 부수적인 미미한 비중을 차지하고 있는 하천경관, 하구막힘 방지, 지하수위 유지, 하천시설물 보호, 염수침입 방지 등의 항목은 필요항목으로 구분하되 하천 상황에 따라 추가적인 항목에 대한 검토가 필요한 경우 감안할 수 있도록 하였다. 갈수량의 산정은 반드시 유역 개발과 각종 유수사용, 수공구조물에 의한 유량 조절 효과가 없는 자연상태를 기준으로 산정하도록 하고 어류생태를 고려한 필요유량 산정 시 대표어종은 하천의 특성을 고려하고 지역사회의 의견을 수렴하여 단일어종보다는 생태적 군(Guild, 군(群))을 고려하여 선정하고 최소유량의 개념보다는 계절별 유량변동성을 고려하도록 하였다. 수질보전에 필요한 필요유량 산정 목표는 생태계 서식 및 생육 환경의 보전과 인간의 물 이용 측면에서 요구되는 목표수질을 구분하여 적용하도록 하였다. 하천유지유량 이외에 친수공간 확보, 물놀이, 관광, 하천문화행사 등 사회환경 개선을 위해 하천의 일부구간 또는 일부지역에 필요한 수량은 이를 이용하고자 하는 수혜대상 집단(지자체, 특정 기관 또는 개인 등)의 요구에 의해 발생되는 수량이므로 환경개선용수로 분류하여 별도로 산정하도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.165-165
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• 2016

장기적인 수자원 계획의 수립이나 수공구조물을 설계함에 있어 수문학적 순환은 매우 중요하다. 그러나 수문학적 순환은 인간활동과 기후변화의 요인으로 인하여 시간 및 공간에 따라 항상 변화되기 때문에 특정지점에서의 유량도 수문학적 순환의 변동으로 인하여 변화된다. 따라서 본 연구에서는 특정 지점에서 취득된 과거 유량자료를 이용하여 기후변화와 인간활동에 의해 변화되는 유량을 정량적으로 분리할 수 있는 두 가지 기법을 개발하였다. 인간활동에 의해 변화되는 유량(인간활동 유량변동)에 영향을 미치는 요인으로는 인구 증가, 토지이용 변화 등을 들 수 있고, 기후변화에 의해 변화되는 유량(기후변화 유량변동)에 영향을 미치는 요인으로는 온난화로 인한 강수, 기온, 습도 등의 변화를 들 수 있다. 이러한 요인으로 인한 유량의 변동을 분석하기 위해서는 먼저 관측된 자료가 가지고 있는 변동점을 분석하여 변동점 이전 구간을 비영향구간(non-impacted period), 이후 구간을 영향구간(impacted period) 로 나누어야 하는데 이를 위하여 이중누가곡선, 선형회귀분석, Mann-Kendall 검정, Pettitt 검정을 이용하였다. 인간활동 및 기후변화 유량변동을 정량적으로 분리함에 있어서는 두 가지 분석기법이 사용될 수 있다. 즉 인간활동 유량변동을 먼저 분석한 이후 기후변화 유량변동을 산정하는 기법을 적용할 수도 있고 반대로 기후변화 유량변동을 먼저 산정한 이후 인간활동 유량변동을 산정할 수도 있는데 본 연구에서는 두 가지 기법을 모두 적용하여 그 결과를 비교하였다. 인간활동 유량변동을 먼저 산정하는 기법을 적용하기 위해서 비영향구간에 대해 SWAT-CUP을 활용하여 보정된 SWAT 모형을 구축하여 결과의 산정에 활용하였으며, 기후변화 유량변동을 먼저 산정하는 기법을 적용하기 위해서는 영향구간에 대해 민감도 분석 기법 중의 하나인 Budyko 분석을 활용하였다. 본 연구에서 개발된 두 가지 기법을 이용하여 인간활동 및 기후변화 유량변동을 정량적으로 산정하여 비교함에 있어 한강 유역의 소양강댐 상류유역과 섬강유역을 대상으로 과거 관측자료를 취득하여 연구를 수행하였다. 소양강댐 상류유역과 섬강유역의 변화된 유량에 대해서 기후변화로 인한 영향의 비율이 높은지 인간활동으로 인한 영향의 비율이 높은지를 파악함으로써 궁극적으로 두 유역에서의 인간활동과 기후변화로 인해 발생된 유량의 변화 요인을 정량적으로 분리하여 파악할 수 있었다. 그러므로 이와 같은 연구를 활용하여 수문학적 순환 관계에 있어 앞으로 어떠한 요인이 유량변동에 많은 영향을 미치는지 예측하여 미래에 변화하는 유량에 대해 계획하고 수공구조물을 설계함에 있어 활용될 수 있는 설계지침을 제시할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1107-1112
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• 2009

수위-유량관계곡선이 있는 위어는 월류수심을 측정하여 개수로 유량을 산정할 수 있는 매우 유용한 유량 측정 도구이다. 본 연구는 폭 1m인 사다리꼴 단면 상업용 개수로에 설치된 높이 26cm인 삼각형 위어의 수위-유량관계곡선을 도출하기 위하여 수리모형실험을 실시한 것이다. 위어 수리모형은 크기를 1/5 축척으로 제작하고 유량과 수로경사를 변화시키면서 수리실험을 하였다. 기존 위어 유량산정 공식들을 이용하기 곤란하기 때문에 본 연구에서는 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어의 유량산정 공식을 정립하였다. 이 공식은 월류수심을 $h_1$과 $h_2$로 구분하였다. 월류수심이 $h_1$보다 작으면 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용하고, 이보다 크면 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용한다. 삼각형 위어에서는 유량이 증가함에 따라 유량계수 $C_1$이 작아지는 반면에 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어의 유량계수 $C_2$는 균일한 것으로 나타났다. 이는 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어에서는 삼각형 위어에서 유량계수 $C_1$이 사용되었기 때문으로 판단된다. 또한 본 연구에서는 위어가 설치된 수로의 접근유속을 구하여 위어에 미치는 영향을 조사하였다.