• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.464-464
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• 2017

경사가 급한 산지하천은 대부분 전석이 산재한 자갈하상으로 되어 있다. 전석은 계곡이나 사면에서 발생한 토석류의 일부로 하천에 유입하여 하류로 이송되는 중에 하상에 퇴적된다. 이후 발생하는 홍수에 따라서 거대 전석은 단속적 이동하기 때문에 하천 흐름을 방해하는 돌출장애물로서 기능하는 경우가 많다. 본 연구에서는 개수로 흐름의 장애를 유발하는 돌출물이 경계층 높이에 어떤 영향을 미치는 지를 파악하기 위하여 장애물 돌출높이의 변화가 경계층고에 미치는 영향을 수리실험으로 조사하였다. 본 연구인 경계층분포 실험은 폭 0.6m, 길이 9m인 순환식 유량공급 개수로에서 진행하였으며 실제 경계층 측정 길이는 폭 0.6m, 최대 길이 1.2m, 수심 0.2m이다. 개수로에 돌출장애물을 부착 후 3차원 유속계를 이용하여 유속을 측정하였다. 유속계의 측정간격은 수로 방향, 폭 방향, 수심방향으로 각각 1cm씩 이동하며 유속 u, v, w를 측정하였으며 이때 흐름의 평균유속은 0.51m/s이다. 실험에 사용된 돌출 장애물의 크기는 가로와 세로는 6cm, 길이 6~10cm인 직육면체 콘크리트이다. 포설된 하상재료의 평균입경은 20.5mm의 강자갈이며 포설된 높이는 평균 20.5mm이다. 실험방법은 개수로 바닥에 돌출장애물을 부착 후 그 하류에서 수심, 유량, 유속, 수온을 측정한다. 또한 하상재료를 포설하고 위와 같은 방법으로 실험을 진행 후 결과를 비교, 분석한다. 본 연구는 결과를 정리하면, 동일한 높이의 돌출장애물이 있을 경우 개수로 유속분포는 자갈하상에서 기울기가 더 급하였다. 돌출 장애물에서 하류로 갈수록 무차원 경계층 두께는 감소하는 경향을 보였으나 자갈하상인 경우에는 진동을 나타내고 있어서 하상의 조도가 경계층 안정에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 자갈하상과 같이 하상의 조도고가 클 때 경계층 변화에 미치는 기구를 파악하는 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.97-101
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• 2008

본 연구에서는 대상 하천인 경기도 가평천에 대해 상류역, 중류역, 하류역으로 3개의 조사지점을 선정하여 각각의 수심, 유속, 하상재질 (모래, 자갈, 호박돌 등)의 구성비, DO를 측정하여 저서성 대형무척추동물의 서식처 환경을 조사하였다. 이를 통하여 대상 하천에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 하천 유형별 서식 분포를 확인할 수 있었으며, 시기별(2007년 9월, 10월, 2008년 3월, 4월)로 하천의 수리학적 특성을 파악하였다. 저서성 대형무척추동물은 유속과 수심, 하상의 재료 등 하천의 수리학적 특성에 따라 다른 종류의 무리들이 서식하는 것으로 관찰되었다. 헤엄치는 무리는 주로 유속에 의하여 그 서식영역이 결정되었고, 굴파는 무리는 하상재료가 모래나 점토인 곳을 선호하고 하상바닥이나 약간 위쪽에서 서식영역이 결정되었다. 기는 무리는 하상재료가 주로 자갈이나 호박돌인 곳을 선호하고 유속이 $0.05m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다. 붙는 무리는 하상재료가 조약돌이나 자갈인 곳을 선호하고 유속이 $0.07m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.7
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• pp.493-503
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• 2019

This study presents a new method of estimating the size distribution of river bed gravel through image processing. The analysis was done in two steps; first the individual grain images were analyzed and then the grain particle segmentation of river-bed images were processed. In the first part of the analysis, the relationships (long axes, intermediate axes and projective areas) between grain features from images and those measured were compared. For this analysis, 240 gravel particles were collected at three river stations. All particles were measured with vernier calipers and weighed with scales. The measured data showed that river gravel had shape factors of 0.514~0.585. It was found that the weight of gravel had a stronger correlation with the projective areas than the long or intermediate axes. Using these results, we were able to establish an area-weight formula. In the second step, we calculated the projective areas of the river-bed gravels by detecting their edge lines using the ImageJ program. The projective areas of the gravels were converted to the grain-size distribution using the formula previously established. The proposed method was applied to 3 small- and medium- sized rivers in Korea. Comparisons of the analyzed size distributions with those measured showed that the proposed method could estimate the median diameter within a fair error range. However, the estimated distributions showed a slight deviation from the observed value, which is something that needs improvement in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.408-412
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• 2007

본 연구는 자갈하상하천에서 하상에 분포하는 입자에 작용하는 전단력을 이용하여 등가조도를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 등가조도는 기존의 연구들처럼 경험적으로 특정입도에 의해 산정하지 않고 하상에 분포하는 각 입자에 작용하는 입자 전단력을 산정하고, 하상 평균전단력과의 관계로서 산정하였다. 입자 전단력은 항력을 통해 산정하였으며, 이때 항력계수는 입자의 돌출 높이를 고려할 수 있도록 하였다. 또한 입자에 부딪히는 평균유속은 수치적분을 통해 입자의 돌출 높이에 따라 가변성을 고려할 수 있도록 식으로 제시하였다. 단위면적당 입자 전단력과 하상 평균 전단력과의 관계를 통해 등가조도의 함수로서 식을 제시한 후 수치해석방법의 하나인 증분 탐색법을 통해 등가조도를 산정할 수 있도록 하였다. 그리고 산정된 등가조도를 이용하여 수위-유량관계 및 흐름저항매개변수를 산정하여 적정성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.515-515
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• 2017

하천에서 취수원을 개발하는데 있어 지층의 구성으로 물리, 화학적 여과, 흡착 등을 통해 자연 정화되는 간접 취수 방식이 활발히 도입되고 있다. 양질의 취수원을 공급할 수 있는 간접 취수 방식은 수량 확보 측면에서의 불확실성과 유지관리상의 어려움 때문에 많은 시행착오가 발생된다. 이와 같은 단점을 개선하기 위해 하상을 개착하여 불균질한 대수층을 치환하고 스크린을 통해 간접 취수원을 개발하는 하상여과 방식이 도입되고 있다. 대수층을 치환하여 여재를 구성함에 있어 오염물질 및 탁도의 저감 효율을 극대화하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 개착식 하상여과에서 치환하는 여재의 구성에 따른 탁도의 저감 효율을 분석하기 위해 축소 모형실험으로 구성하였다. 각각의 여재의 구성에 대해서는 상수도 시설기준을 통해 축소된 입경의 매질로 구성하였다. 실험실 규모의 모형 수조($1500mm{\times}500mm{\times}1700mm$)를 구성하고 하부에는 내경 80mm이고 길이 1300mm인 기능성 스크린이 부착된 취수관을 설치하였다. 모형 수조에서 여재의 두께는 총 1000mm로 구성하였고, 각각의 층에 대해서는 250mm로 하여 4개의 층을 구성할 수 있도록 하였다. 치환하는 여재의 매질에는 자갈, 왕사, 중사, 화산석을 사용하였고, 각각의 입경은 5-10mm, 2-5mm, 1-2mm, 2-5mm이고, 탁도를 유발하는 물질로는 입경이 $20{\mu}m$인 황토를 사용하였다. 단일매질 구성을 통해 각각의 여재 종류에 따른 탁도 저감 효과에 대해서 분석하였고, 세 가지의 혼합매질 구성을 통해 치환층 여재의 배치에 따른 탁도 저감 효과를 분석하였고, 각각의 구성은 중사-왕사-자갈-화산석, 화산석-중사-왕사-자갈, 중사-왕사-화산석-자갈로 하였다. 주입수는 30-50NTU를 유지하였으며 유출수의 탁도를 통해 저감 효율을 분석하였다. 분석된 결과를 통해 개착식 하상여과 방식의 여재 구성에 대해서 탁도 저감에 효율을 극대화할 수 있을 것으로 보여진다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.2
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• pp.151-163
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• 2012

The distribution of gravel-bed materials in mountainous river is formed by the process of deposition and transportation of sediment responding to stream power of the latest flood that is over the certain scale. The particle size of bed material was surveyed in the longitudinal points of river and detail points of a specific meandering section and used to estimate the critical velocity and stream power. Yang's critical unit stream power and Bagnold's critical stream power for gravel-bed materials increased with the distance from downstream to upstream. Dimensionless shear stress based on the designed flood discharge in Shields diagram was evaluated that the gravel-bed materials in most survey points may be transported as form of bedload. The mean diameter in the meandering section was the biggest size in first water impingement point of inflow water from upstream and the second big size in second water impingement point by reflection flow. The mean diameters were relatively the small sizes in points right after water impingement. The range of mean critical velocity was 0.77~2.60 m/s and critical unit stream power was big greatly in first water impingement point. The distribution of critical stream power, range of 7~171 $W/m^2$, was shown that variation in longitudinal section was more obvious than that of cross section and estimated that critical stream power may be affected greatly in first and second water impingement point.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.1
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• pp.77-90
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• 2002

The condition of initial movement for the river bed revetment using rip rap is a limit condition beyond which the lining is progressively destroyed as the separate elements are removed by the flow. In the case of the river bed revetment using mattress, however, after the initial movement the containment offered by the mesh remains. A new situation of equilibrium with a deformed river bed revetment using mattress is obtained, allowing it to withstand more severe conditions without compromising the resistance and without further bed deformation. Shield's coefficient for the river bed revetment using mattress is twice the value of that for the river bed revetment using rip rap. This means that with the same hydraulic behavior conditions, the average dimension of the rocks to be used in the river bed revetment using mattress is half that of the river bed revetment using rip rap rock. When the same size rocks are used the allowable velocity for the river bed revetment using mattress is more than twice, even as much as 3 or 4 times that for the river bed revetment using rip rap.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.5 no.3
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• pp.156-162
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• 2018

This research aimed at analyzing comparison results between in gravel and sand bed with respect to the detailed Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) measurement in a velocity, depth, and flow rate data based on Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) measurement result. Conclusionally, similar results were shown for gravel and sand bed in velocity, depth and flow rate data using ADV and ADCP measurement. The results of the flow rate show a relative error mean of 3.5 - 4.8% in the gravel bed and 0.02 - 3.2% in the sand bed, which is better performance than the mean error of 5% suggested by United States Geological Survey (USGS). The results can be used as a basis data for the measurement of ADCP and potentially able to be utilized for the more detailed uncertainty analysis of ADCP flow rate measurement.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.556-560
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• 2010

자갈하상 산지하천의 주요 관심사는 소류사 크기 분포와 연계하여 하상재료의 이송에 대한 광범위의 기초자료 확보하는 것이다. 자갈 하상재료가 주를 이루는 강원영동지역 양양남대천의 산지 하천을 대상으로 하상재료를 조사하였다. 산지하천의 소류사 크기를 고려한 소류사 채집기를 설치하고, 호우 발생 이후 측정기에 포획된 소류사의 크기를 파악하기 위해 입도분포를 분석하였다. 두 개의 소류사 측정기는 지남교 지점에 유속이 빠른 우안과 유속이 상대적으로 느린 좌안에 각각 설치하였다. 산지하천 시험구간의 하상재료 분포도는 그림 1과 같으며, 하상재료 평균입경은 184.65mm 이였다. 연구단에서 운영중인 법수치 우량관측소의 관측자료에 따르면, 2009년 11월 1~13일 185mm 강우가 발생하였으며, 11월 11일 7:00경에 최대수위에 따른 첨두유출량 107.23$m^3/s$가 발생하였다. 첨두유출 발생당시 이동한 우안 소류사의 평균입경은 102.88mm 이였고, 좌안 소류사의 평균입경은 66.53mm 이였다(그림 2). 하상재료의 평균입경에 대한 소류사 평균입경을 비교하였을 때, 소류사는 하상재료의 $45.87{\pm}13.92%$ 크기 범위에서 이동함을 확인하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.8
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• pp.619-629
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• 2009

The objective of this study is to estimate bed-resistance in gravel-bed rivers using the equivalent roughness height($k_s$). We calculated the friction factor(f) with the measured data from 8 domestic gravel-bed rivers and investigated the size distributions of the bed materials. The averaged $k_s$ in each cross-section, which is determined under the hypothesis that the vertical velocity distribution follows the logarithmic law, is compared with the reach $k_s$ which is calculated with the cumulative grain diameter distribution curve of bed materials. Moreover, the applicability of existing formulae, such as Strickler type equations, is examined by comparing with Manning's n value converted from the $k_s$. According to the results, the reach $k_s$ proves to be a good indicator of representative characteristic of bed materials in a reach, and the Manning's n based on the reach $k_s$ is appropriate for practical estimation of the bed-resistance, for RMS errors between calculated and measured Manning's n is less than 0.003. The correlation between the $k_s$ and specified bed-material size($D_i$) is very low, so it is difficult to select a proper one among the existing empirical equations.