• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.110-118
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• 2006

화옹유역 체절에 따라 조성되는 담수호와 유입하천에서의 레저활동이 안전하게 이루어지기 위해서는 인체건강에 안전한 수질의 확보가 우선되어야 한다. 이 지역의 수질안전을 평가하기 위해서 남양천 소유역에 대해 현장자료를 이용하여 QUAL2E 모형을 적용하여 모의하였고 유량, $BOD_5$,$\;NH_3$-N, T-N, T-P 및 E. coli에 대한 검 ${\cdot}$보정을 실시하였다. 검 ${\cdot}$보정 결과에 의하면 모의값이 실측값을 잘 반영하였으며 모형의 검증을 위해 신뢰도를 분석한 결과 r값이 0.90 이상으로 높게 나타났다. 모의결과에 의하면 현재의 조건에서는 남양천 구간의 지표미생물 E. coli의 농도가 국내 및 국제 휴양용수기준을 모두 초과할 것으로 예측되었다. Beta-Poisson 모형에 의해서 예측한 결과값을 활용하여 위해도 값을 산정하였고, 인자들 간의 불확실성을 고려하여 Monte-Carlo simulation을 적용한 후 95% 신뢰구간의 위해도를 평가하였다. 위해도 평가 결과는 남양천 구간에서 7.9 ${\times}\;10^{-6}\;{\sim}\;9.4\;{\times}10^{-6}$으로 장내질병을 유발가능한 수준인 $10^{-4}$보다 낮은 수준이었다. 그러나, 담수호와 직접 연결되어 낚시나 수영과 같은 레저활동을 하기에 수량이 풍부한 조건을 갖추고 있는 R4지점 등의 경우에는 위해도 범위가 질병 이동이 가능한 수준인 $10^{-6}\;{\sim}\;10^{-8}$의 수준을 나타내었다. 이러한 결과에 의하면, 현재 상태에서는 남양천 구간의 하천용수를 휴양용수로 사용하는 데에 직접적인 위해성은 낮으나, 질병 이동의 가능성이 있는 범위이다. 따라서 인체에 안전한 휴양용수 수질 확보를 위해서는 유역의 오염발생원에서 오폐수처리를 통해 하천 수질이 휴양용수로서 사용하는 데에 적합하도록 충분한 차집시설과 환경 기초시설의 설치 운영이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.978-988
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• 2005

본 연구에서는 한강수계의 팔당호에 3차원 시변화 모델을 적용하였으며, 상이한 강우 및 유량 조건에서의 실측자료를 이용하여 적용 모델의 재현성을 검토하였다. 모델의 보정 및 검증 결과 모델 예측값은 실측간과 적절한 일치를 보였으며, 재현성이 검토된 모델 결과를 바탕으로 팔당호의 수온, 유속, 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 팔당호 수표면에서는 일반적으로 소내섬 남쪽 수역에서 다른 수역에 비해 다소 높은 수온과 낮은 유속이 유지되는 것으로 나타났다. 또한 소내섬 남쪽 수역과 남한강 수역 하류 부분에서는 연중 대부분의 기간 동안 국지적으로 긴 체류시간이 유지되고 있으며, 이는 이들 수역에서 블로킹으로 인한 상류 방향으로의 역류가 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 한편 팔당호에서는 초여름과 겨울에 약한 수온성층이 형성되며, 초봄과 가을에는 성층이 파괴되어 전 수층에서 유사한 수온을 보이나 댐 방류의 영향으로 인해 수체의 수직 혼합은 발생하지 않았다. 집중 강우가 발생하는 여름철에는 유입 및 유출량의 급격한 증가로 인해 수온 성층이 파괴되며, 전 수역에서 체류시간이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. 이러한 수체 흐름 하에서 남, 북한강 그리고 경안천은 각각 다른 방향으로부터 팔당호로 유입된 후 구별된 흐름 경로를 통해 댐까지 이동하게 되며, 특히 경안천은 소내섬 남쪽 수역에서 유입된 후 댐에 이르기까지 일반적으로 소내섬 서쪽 호반을 따라 표층을 중심으로 이동하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과 팔당호는 수온, 유속 그리고 체류시간의 시 공간적 변화가 매우 심하며, 수온 성층의 발달이 미약하나 유입지류의 수온 차이로 인해 밀도류가 형성되는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.916-927
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• 2010

일반적으로 정수처리 공정에서 염소에 의한 소독공정은 수인성 질병을 억제하고 상수도관망에서 미생물의 재성장을 억제하는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 염소소독은 수중의 유기물과 반응하여 소독부산물(Disinfection By-products; DBPs) 과 같은 발암성 물질을 생성함으로 적절한 염소 주입이 필요하고 최근에는 관말지역에서의 잔류염소 확보를 위해 상수관로 나 배수지 등에서 재염소를 실시하는 경향이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 정수장에서 최적의 염소주입과 재염소 주입량을 산정하기 위하여 미국 EPA에서 개발한 EPANET 2.0을 사용하여 최적 염소 주입량을 산정하고 그 효과를 모의하였다. 대상지역 상수관로에 대한 수질을 모의하기 위하여 bottle test를 통해 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출하였으며, syster-matic analysis method를 이용하여 관벽감소계수($k_{wall}$)를 도출하였다. 배ㆍ급수계통에서의 수질을 정확히 예측하고자 유량과 체류시간 등을 고려한 수리해석 모델을 기초로 하여 상수도관망에서의 잔류염소 농도를 예측하고 염소주입 농도에 따른 소독부산물(DBPs)인 트리할로메탄(Trihalomethanes; THMs)의 생성변화를 실험을 통해 확인하였다. 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출한 결과 온도가 높을수록 초기에 빠른 감소를 보였으며, $25^{\circ}C$의 경우 25시간이 지난 이후에는 절반이상이 감소하였다. 대상지역에 재염소 주입시설을 도입할 경우 최적 재염소 주입량을 산정하였으며, 관망도상에서 경제적으로 유리한 지점을 선정할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.99-110
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• 2023

농업지역에서 발생하는 비점오염물질은 타 지역에 비해 넓은 면적에서 배출되기 때문에 수질관리를 위해서는 발생원 제어와 배출수 관리와 같은 다양한 오염원 저감대책이 필요하며, 이를 위해서는 유역특성을 고려한 오염원별 배출량 및 최적관리방안에 따른 수질개선 효과를 정량적으로 파악할 필요가 있다. 이에 본 연구는 Hydrological Simulation Program-FORTRAN(HSPF)모델을 활용하여 유역내 오염원별 부하 및 주요 오염원저감방안에 대한 수질개선효과를 분석하여 농업지역의 비점오염관리대책 수립 지원을 목적으로 하였다. 연구지역은 경남 창녕군 계성천 유역으로 전체 면적대비 농업지역이 약 26.13%로 산림을 제외하고 지배적인 토지이용을 가지며, 주요 오염원은 농업활동에 기인하는 화학비료 및 액비살포와 축사에서 발생하여 야적 또는 농지에 살포되는 축분을 포함하고 있다. 계성천 유역에 대한 HSPF 모델 구축시 화학비료와 액비 사용량, 소규모 축사의 축분 발생량과 공공하수처리장, 분뇨처리장, 마을하수도 및 개인오수처리시설 등 점오염원 영향을 고려하였다. 특히 본 연구에서는 영양염류의 식생흡수, 침적, 흡탈착, 깊은침투에 의한 손실 등 상세 순환기작모의가 가능하도록 NITR 및 PHOS모듈을 활용하였다. 구축된 모델은 유역말단의 2015~2020년 측정값을 토대로 보·검정을 수행하였으며 모델이 유량 및 수질을 적절히 모의하는 것을 확인하였다. 오염저감시나리오는 농업비점관리(배수물꼬관리, 완효성비료와 사용), 축산비점관리(액비저감, 소규모 축사 축분관리), 생활계오염원제어(개인오수처리시설 관리) 등 세 부문으로 구분하고, 달성기간에 따라 단기, 중기, 및 장기로 구분하여 부문별로 단계별 저감대책을 구성하였다. 개별시나리오 모의 결과 수질개선에 효과는 완효성비료의 대체사용>배수물꼬관리>소규모축사 축분관리 순으로 나타났다. 유역 전반에 모든 관리방안을 적용하였을 때 장기적으로 TN, TP의 연간부하량은 각각 40.6%, 41.1%, 연평균 농도는 각각 35.1%, 29.2% 감소되는 효과를 보였다. 본 연구를 통하여 농업활동 우세 유역에서의 다양한 오염원 저감시나리오별 수질개선효과에 대한 예측 및 이에 기반한 오염관리대책 우선순위 도출을 위한 합리적인 방법론을 제시하고자 한다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권5호
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• pp.343-349
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• 2013

농협젖소개량사업소가 1983년부터 2011년까지 산유능력검정 사업을 통해 수집한 438,019두의 산유능력검정자료 1,372,050개의 기록과 유대수입과 수익자료를 개체별로 산정하여 젖소의 초기의 생산수준이 수익에 영향하는 효과를 조사하였다. 초기 (1산과 2산)의 산유능력의 중간 그룹에 해당하는 개체들이 가장 축군내에 오래 머무는 것으로 나타났다. 1산 기준에서는 9,000 kg 이상의 그룹들은 전체 산차 평균 3.13 보다 낮게 나타났으며, 생애착유일에서는 7,000 kg 이하의 그룹과 10,000 kg 이상의 고능력우 그룹에서 평균 1,076.8일 보다 낮게 나타났다. 수명관련 형질에서의 변이를 나타내는 표준편차는 생산수준이 높을수록 적게 나타나고 있다. 2산 기준에서는 11,000 kg 이상의 고능력우들이 전체 평균 3.43산 보다 낮게 나타났다. 착유일수는 12,000 kg 이상 그룹에서 각각 1,212.0일로 가장 높았고, 대체적으로 생산수준과 비례하여 저능력우들이 착유일 수가 낮게 나타났다. 초기 (1산과 2산)의 생산수준에 따른 순수익은 생산수준이 높아짐에 따라 모두 증가하고 있다. 낮은 생산수준에서는 2산보다 1산이 오히려 수익을 더 많이 내는 것으로 나타났다. 그러나 높은 단계에서는 순수익이 역전되어 2산에서 높은 수익을 얻고 있다. 이러한 결과들로 미루어 볼 때 생산수준이 낮은 개체들이 생산 능력의 수준에 기인하는 것 보다는 번식 또는 기타 관리의 문제로 도태의 위험에 많이 노출되는 것으로 판단된다. 또한 1산 보다 2산에서 산유량 측정에 의한 개체의 평가가 정확성에서 보다 낮을 확률이 높게 나타내어, 생산수준에 의한 수익의 예측은 2산에서 하는 것이 바람직하다. 1산의 경우는 도태를 하는 것은 바람직하지 않지만, 부득이 도태가 필요하면 제한적으로 7,000 kg 이하의 그룹에 속한 개체들을 도태하여야 한다. 결론적으로 수익함수에 포함되는 모든 요소들에 대하여 개량목표에 반영하여야 하나, 생산수준을 활용, 제한적으로 생애수익을 늘릴 수 있도록 하는 데에 이용 될 수 있다.

• 환경영향평가
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• 제25권5호
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• pp.345-356
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• 2016

본 연구에서는 GA와 QUAL2K를 통합한 QUAL2Kw 모형을 이용해서 수질모형 매개변수의 자동 보정 방법을 비교 분석하였다. 발전 속도가 빠른 원주시의 배출 오염부하의 영향을 크게 받는 섬강에 QUAL2Kw 모형을 적용하였고, 전 구간 단일 매개변수를 적용하는 방법과 구간별 매개변수를 적용하는 두가지 방법으로 자동보정 방법을 비교 분석하였다. CV(RMSE)의 오차와 GA의 적합도 분석결과 구간별 매개변수 방법이 단일 매개변수 방법보다 정밀도가 다소 높은 것으로 나타났으므로 본 연구에서는 구간별 매개변수 방법으로 계산한 자동보정 결과를 채택하였다. 검보정된 QUAL2Kw 모형을 섬강 수질관리를 위한 세가지 시나리오에 대해 적용해서 수질 개선 효과를 분석하였다. 원주하수처리장 방류수질을 개선하는 시나리오 1에서는 중권역 대표지점인 섬강 4-1지점의 BOD와 TP 농도가 각각 17.7%, 29.1% 감소되었고, 원주천 유입직후 섬강에서는 BOD와 TP 농도가 각각 50.4%, 40.5% 감소하여 섬강 수질 개선효과가 크다. 원주취수장을 폐쇄하고 섬강 이외의 수계에서 원주 일대에 광역상수도를 공급하는 시나리오 2에서는 섬강 중하류부의 유량이 증가함에 따라 섬강 본류의 수질이 소폭 개선된다. 원주천 합류 직후 섬강에서 BOD가 0.18mg/L, TP가 0.0063mg/L 감소하였다. 시나리오 3에서는 시나리오 1과 시나리오 2의 대안을 동시에 계획하는 것으로서 시나리오 1보다 섬강 수질이 소폭 더 개선된다. 시나리오별 수질 예측결과 원주하수처리장의 방류수질을 개선하는 것이 섬강 수질개선에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 특히 원주천 합류직후 섬강 수질이 크게 개선된다. 원주취수장을 폐쇄하고 타 수계에서 광역상수도를 통해 원주 지역에 상수도를 공급하는 방안도 섬강 수질을 소폭 개선할 수 있다.

• 대한지리학회지
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• 제29권3호
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• pp.233-252
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• 1994

토지이용수문학을 위한 하나의 대안으로, 모형의 단순성, 모형변형의 용이성, 그리 고 모의된 모형으로부터 지속적인 유량 예측 능력을 지닌 Lumped모형을 이용해 토지이용 변화에 따른 수문특성의 변화를 추적하였다. Blackie(1972)의 모형을 근간으로, R1131(11-parameter, 3-storage, l-input option) 모형을 구축하였다. 연구 대상 유역분지는 케냐에 있는 Kimakia Catchement K11이며, 이곳의 토지이용은 3번 변화하였다. 3단계의 토 지이용 기간에 대해 모형을 보정한 결과, 모형유효도는 96.78%, 97.20%, 94.62%이며, 전체유 량오차는 각각 -1.78%, -3.36%, 5.32% 였다. 보정된 모형을 이용해 각 토지이용 단계별로 확장유출량을 발생시키고, 빈도해석을 시도했다. 홍수 규모가 작은 경우 식생변화에 따라 31.3%와 32.1% 정도로 홍수량이 줄어들었으나, 홍수 규모가 커짐에 따라 홍수량의 감소 정 도는 점차 작아지고 있다. 이와 같은 현상은 갈수량의 변화에서도 발견된다. 또한 식생이 어 느 정도까지 성장한 이후에는 계속된 식생 성장에도 불구하고 홍수량과 갈수량은 큰 변화가 없다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.136-152
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• 2017

본 연구에서는 $CO_2$ 제거 용매로써 메탄올 수용액을 사용하는 $Rectisol^{(R)}$공정을 모델링하기 위한 열역학 모델식으로는 PC-SAFT(Perturebed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) 상태방정식과 액체활동도계수 모델식을 기본으로 조합된 Two-model approach식{NRTL(Non Random Two Liquid) + Henry + Peng-Robinson}을 비교하였다. 또한 PC-SAFT 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수와 Two-model approach식의 Henry 상수를 새롭게 결정하기 위해서 273.25K과 262.35K에서 $CO_2$와 메탄올 간의 흡수평형실험을 수행하고 회귀분석을 하였다. 그리고 새롭게 결정한 매개변수의 정확성은 실험 데이터의 추산결과를 통해 검증하였다. 이러한 모델식과 검증한 매개변수를 사용하여 $CO_2$ 제거공정을 모델링 하였다. 그 결과 Two-model approach식을 사용한 경우가 PC-SAFT EOS을 사용한 경우에 비해 $CO_2$ 99.00% 제거하기 위해 요구되는 메탄올 용매 유량이 약 43.72% 더 높게 추산되었으며, 증류탑에서의 냉각수 소모량은 39.22%정도, 스팀소모량은 43.09%정도 더 소요됨을 알 수 있었다. 결론적으로 고압에서 운전되는 $Rectisol^{(R)}$ 공정을 Henry관계식의 도움을 받는 액체활동도계수 모델식을 사용하여 모델링을 하는 경우 PC-SAFT 상태방정식을 사용한 경우에 비해서 크게 설계된 다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이유는 액상에 대한 용해도가 낮은 가스성분이 일정한 온도에서 액상에 녹아드는 양은 기상의 분압에 비례하여 증가하는 것으로 계산되는 Henry 관계식의 특성 때문에 메탄올에 대해 용해도가 큰 $CO_2$의 경우 메탄올과 $CO_2$간의 흡수특성을 잘 예측하지 못하는 것을 알 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.187-197
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• 2006

본 연구는 용담댐 유역 2002 ${\sim}$ 2003년 동안의 모니터링 자료를 이용하여 BASINS/HSPF모형의 보정을 퐁하여 본 모형의 댐 유역관리에 적용성을 검토하였다. 1. BASINS는 유역의 오염현황을 신속하고 용이하게 파악가능하고 예측모형의 입력 자료를 자동적으로 생성해주기 때문에, HSPF와 같은 유역종합 수질모형을 사용자의 목적에 맞게 적용할 수 있었다. BASINS적용을 위한핵심 GIS자료인 유역도와 하천도, DEM, 토지이용도, 수질측정자료 등을 BASINS형식에 맞게 변환 ${\cdot}$ 입력하여그 적용성을 확인하였다. 2.유역단위 오염 부하량을 추정하기 위하여 HSPF모형을 이용해서 모형의 보정 기간인 2002 ${\sim}$ 2003년까지의 유출량 및 수질을 모의 분석하였다. 모의결과 유출량에 대한 모형효율은 높았으나 수질의 경우 보정지점 및 특정항목에서 모형 효율이 상대적으로 낮게 나타나서 보다 상세한 측정자료 확보 및 보정이 필요할 것으로 판단되었다. 하지만 유역이라는 광범위하고 복합적인 특성을 고려해 볼 때 허용한 수 있는 범위의 수질을 묘사한 것으로 판단된다. 3. 용담댐 유역의 부하량 산정결과, 유출량이 1,296.5 $10^6\;m^3\;yr^{-1}$이었고, 각 오염원별로 비점오염부하량이 차지하는 비율은 각각 57.2%, 92.6%, 60.2%정도로 유역내비점오염부하량 비율이 높게 나타났다. 연간 배출되는 비점오염부하량 중 강우기 (6월 ${\sim}$ 9월)에 배출되는 부하량은 55${\sim}$72%로 나타났고, 이 기간 동안의 유출량이 69%임을 고려할 때 오염부하량이 강우 유출량에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 수질농도는 유량증가에 따라 비례하여 증가하지 않았고 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 4.본 연구에서는 용담댐 유역에 대한 BASINS/HSPF의 적용성을 검증하였으며, 현재 오염총량계산에 있어서 원단위방법에 의한 오염부하량산정의 개선필요성이 제기되고 있는 상황에서 BASINS/HSPF를 이용한 오염부하량 산정에 대한 적극적인 검토가 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1219-1230
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• 2008

여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.