• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.971-971
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• 2012

4대강 살리기 사업으로 인하여 4대강에 대한 전면적인 투자와 공사가 이루어지고 있다. 4대강 사업이 마치게 되면 전국에 많은 수의 대규모 보가 설치되고 설치되어진 보는 각각의 강의 관리에 많은 영향을 미치게 될 것이다. 그러므로 이 4대강 사업으로 조성되는 13억 톤 수자원을 융 복합기술을 이용하여 감시 및 관리를 해야 할 것이다. 이를 위해서 실시간 수질 감시 및 모니터링 시스템의 개발과 그에 따른 센서들의 개발을 통하여 4대강 보 운영관리를 위한 통합관리 시스템개발(Ubiquitous River Management)이 이루어 져야 할 것이다. 그동안 계산 시간의 제약을 받아 오던 3 차원 수리동역학의 모의가 컴퓨터관련 기술의 발달에 따라 계산에 소요되는 시간이 계속 단축되고 있으며 이를 수질예측에 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그에 따라 실시간으로 얻은 데이터를 이용하여 모델링 기법을 통해 예측을 해봄으로써 보 내부에 존재하는 여러 취수원 관리에 적용을 할 수 있을 것이다. 본 연구에는 3차원 수리동역학 모델과 수질모델을 결합한 시스템이 저수지 내의 수리특성, 유사이동 및 탁수 현상을 모의하는데 사용이 가능한지를 알아보는 것을 주목적으로 하고 있다. 본 팔당댐 모의에서는 취수구에 따른 수질변화를 모의하기 위해 3차원모델의 사용이 필요하다. 따라서 본 모의에서는 미국 환경부에서 WASP에 이용하기 위해 수정한 EFDC1(2009, USEPA에서 입수)을 사용하였다. 본 연구에서는 팔당호의 2009년의 수위, 수온, 유량 및 농도의 실측자료를 이용하여 3차원 수리 모델링을 실시하고, 수위, 유사이동 및 탁도 예측 모델링을 실시하였다. 3차원 수리동역학 모델과 취수원의 적용에 적절한 모델을 구축하기 위하여 적당한 평면격자의 개수를 선택하여 선택되어진 평면격자에서 수직격자의 층수를 조절하여 매 층마다 DYE TEST를 하였다. 이는 각각의 유입 하천에서 오염물질이라 가정하고 농도가 유입되었을 때 수리특성에 의해서 연구지역에서의 농도 변화를 파악하여 미리 예측을 하여서 그에 따라 취수원에서의 취수 관리를 가능하게 할 수 있다. 이를 위해서 평면격자에 따라서 수직 층의 개수를 5층부터 40층까지 모의를 하여서 시간 및 이동변화에 따라 알맞은 모델을 구축하였다. 또한 층수마다 Sediment 모의를 통하여 호 내의 SS의 이동을 모의하였다. 이 역시 취수원의 관리를 가능하게 할 수 있다.

• 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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• 2015.05a
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• pp.335-335
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• 2015

행주대교 하류 약 3km 지점에 위치한 신곡수중보는 한강종합개발 사업 중 하도정비로 인한 상시수위 저하로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해 설치되었으며, 취수장의 취수심 확보, 주운수심 확보, 염수 역류에 의한 생태계의 변화 방지, 하천 주면의 지하수위 저하 방지 목적으로 건설되었다. 본 연구에서는 신곡수중보의 존치, 이전 혹은 철거로 인한 수질변화를 모의를 실시하였다. 한강 본류와 임진강 합류를 고려하여 총 495개 수질모의 셀을 구성하였고, 수질모의를 위한 WQ Cell은 길이가 100 m~340 m로 임진강 47개, 한강 448개로 총 495개의 셀로 구성하였으며, 주요 지천이나 오염원으로 신곡보 하류에는 공릉천, 신곡보와 잠실보 사이에는 창릉천, 서남과 난지물 재생센터, 안양천, 홍제천, 중랑천, 탄천, 잠실보 상류에는 왕숙천, 월문천, 덕풍천 등 9개 지천과 2개 물 재생센터를 포함하였으며 잠실보 상류에서의 생활용수 취수를 고려하였다. 수온, BOD, 조류의 경계조건은 환경부에서 제공한 2011년 3월과 4월의 측정자료를 사용하였다. 그 결과, 신곡보 철거시 수온의 변화는 서해로부터의 차가운 해수의 역류 증가로 임진강, 파주, 전류, 장항습지까지 수온이 최대 $0.94^{\circ}C$ 크게 하강할 것으로 나타났으나 행주, 가양, 영등포는 오히려 수온이 $0.03{\sim}0.04^{\circ}C$ 미미하게 상승할 것으로 나타났으며 현재의 신곡보가 수온의 급격한 변화를 완층하는 역할을 담당하여 왔으나 보가 철거되면서 이러한 수온 완충역할이 사라지기 때문으로 분석되었다. 신곡보 철거시 BOD 농도의 변화는 잠실보 하류쪽으로는 BOD 농도가 최대 1.02 mg/l 감소하는 등 전반적으로 수질이 크게 개선될 것으로 나타나는 반면 잠실보 상류쪽으로는 BOD 농도가 최대 0.56 mg/l 증가하며 현재의 1급수 수질에서 2급수로 수질이 악화되어 상수원 수질 관리가 어려울 것으로 예상되었다. 신곡보 철거시 조류 농도의 변화는 잠실보 하류쪽으로 조류 농도가 최대 1.85 mg-A/l 감소하는 등 전반적으로 수질이 크게 개선될 것으로 나타나는 반면 잠실보 상류쪽으로는 조류 농도가 최대 0.40 mg-A/l 증가하며 고조위 기간에는 조류주의보 기준 1.5 mg-A/l를 초과하는 경우도 발생하여 상수원 취수에 문제가 발생할 가능성이 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.09a
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• pp.227-230
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• 2003

시계열 분석 기법을 통하여 창원시 대산면 갈전리 강변여과수 취수지역의 지하수위와 하천수위와의 연관성을 살펴보았다. 연구지역의 6개 관측공의 30분 간격의 지하수위의 자기상관성을 분석한 결과, 세 개의 그룹으로 나타난다. 이 세 그룹은 낙동강으로부터 가까운 거리에 있으며 강한 자기상관성을 보이는 그룹(1그룹), 하천으로부터 비교적 가깝고 양수정으로부터 떨어져 있는 그룹(2그룹), 그리고 약한 자기상관성을 보이는 그룹(3그룹)으로 나타난다. 1그룹이 강한 자기상관성을 보이는 것은 낙동강의 영향 때문인 것으로 판단되며, 3그룹의 약한 자기상관성은 취수정의 양수의 영향으로 판단된다. 6개 관측공 지하수위와 낙동강 수위의 교차상관분석을 실시한 결과, 교차상관함수가 0.1이하의 낮은 교차상관성을 보이고 있다. 이는 취수정의 양수에 의한 관측공의 수위변동에 의해서 낙동강 수위와의 연관성이 잘 나타나지 않기 때문이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.227-227
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• 2021

하천수의 효율적인 관리와 균형적인 물배분을 위해 신뢰도 있는 하천수 사용량 계측자료가 필수적이다. 공업·생활용수는 유량계를 설치하여 취수량에 대한 신뢰도 있는 자료를 홍수통제소에 보고하고 있으나, 농업용수는 유량계 설치 지점이 적고, 수문조작 등의 간접적인 계측방법 허용으로 취수량 자료의 신뢰도가 낮은 실정이다. 본 연구에서는 만경강 상류의 취수보를 대상으로 시험 유역 운영 및 검증을 통해 직접 계측방법의 취수량 산정 정확도를 비교하였다. 적용한 직접 계측방법은 초음파법, 전자파법, 수위-유량관계법으로 산정된 취수량 자료간의 절대오차 비교를 통해 정확도를 평가하였다. 점단위 취수량 자료 비교시, 현장측정값 대비 초음파법 5.86%, 전자파법 7.28%, 수위-유량관계법 11.84%의 오차가 발생하는 것으로 산정되어 초음파법이 가장 높은 정확도를 가지는 것으로 나타났고, 일단위, 월단위 자료 비교시 기준값으로 설정하였다. 일단위 취수량 자료 비교시, 초음파법으로 산정한 일평균 취수량 대비 전자파법 6.62%, 수위-유량관계법 8.62%의 오차가 발생하였다. 월단위 취수량 자료 비교시, 초음파법으로 산정한 월평균 취수량 대비 전자파법 5.81%, 수위-유량관계법 11.03%의 오차가 발생하였다. 산정된 취수량의 정확도는 초음파법, 전자파법, 수위-유량관계법 순이다. 고가의 첨단 계측장비를 적용하여 연속적인 유속 계측을 통해 산정한 취수량이 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 농업용수는 사용시설별 취수량 규모 편차가 크기 때문에, 추후 중요도가 높은 사용시설과 비교적 낮은 시설간의 구분을 통한 직접 계측방법의 최적 선정 후속연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.337-340
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• 2004

강변여과 취수방법을 이용한 광역상수도 시설이 고려되었던 경북 고령군 다산면 지역에 대해 하천수위 및 강우량 변화에 대한 하천유입수 비율 변화를 계산하였다. 1년을 주기로 변화하는 하천수위 및 강우량에 대해 동적순환 초기조건(dynamic cyclic initial conditions)을 고려하여, 10년간을 모사하여 마지막 1년에 대한 지하수위 및 하천유입수 비율변화를 살펴보았다. 하천수 유입비율은 함양 인자인 강우량에도 민감한 반응을 보이며, 또한 경계조건이되는 하천수위 변동에도 크게 변화한다. 그러나, 함양이 증가하면 취수정으로의 지하수 유입비율이 커지나 이와함께 하천수위도 증가하므로 이는 곧 하천유입수 비율의 증가를 유도하는 상반된 결과를 가져온다. 강우량이 많은 경우 일정한 지연시간 이후 하천수위가 최대가 되며, 이로 인한 하천유입수 비율이 수일사이에 크게는 30% 이상의 변화를 보인다. 강변여과 취수지역에서 최적의 수질 및 수량 운영을 위해 실제 강우량과 하천수위변화를 이용한 유입수비율변화 예측이 바람직하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.267-267
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• 2021

제주도는 화산섬의 지질특성상 강수의 지표침투성이 높아 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 지하수의 보전관리는 매우 중요한 사항이며 특히 지하수의 안정적인 이용을 위해서는 지하수 취수가 주변지역 지하수위에 미치는 영향 분석이 반드시 필요하다. 본 연구는 딥러닝 알고리즘인 Long Short-Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역에 위치한 2개 지하수위 관측정을 대상으로 지하수 취수영향을 분석하였다. 입력자료로써 인근 2개 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 6개 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료(2001. 2. 11. ~ 2019. 10. 31.)를 사용하였다. 지하수위 변동특성을 최대한 반영하기 위해 LSTM의 예측일수를 1일로 설정하였다. 보정 및 검증 기간을 사용하여 매개변수의 과적합을 방지하였으며, 테스트 기간을 사용하여 LSTM의 예측성능을 평가하였다. 평가지수로써 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)와 평균제곱근오차(RMSE)를 사용하였다. 그리고 지하수 취수가 주변 지하수위 변동에 미치는 영향을 분석하기 위해 취수량을 최대취수량인 2,300 m³/일, 최대취수량의 2/3인 1,533 m³/일 및 0 m³/일로 설정하여 모의하였다. 모의결과, 2개 감시정의 보정, 검증 및 예측기간에 대한 NSE는 최대 0.999, 최소 0.976의 범위를 보였으며, RMSE는 최대 0.494 m, 최소 0.084 m를 보여 LSTM은 우수한 예측성능을 나타내었다. 이것은 LSTM이 지하수위 변동특성을 적절히 학습하였다는 것을 의미하며 따라서 추정된 매개변수를 활용하여 지하수 취수영향을 모의 및 분석하였다. 그 결과, 지하수위 하강량은 최대 0.38 m 였으며 이것은 대상지점에 대한 취수량은 지하수위 하강에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 또한 취수량과 지하수위 하강량과의 관계는 한 개 관측정에 대해 선형적인 관계를 보인 반면 나머지 한 개 관측정에 대해서는 비선형적인 관계를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하여 제주도 표선유역 중산간지역의 지하수위 변동특성을 분석할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.283-283
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• 2023

만경강은 전라북도 북부를 남서쪽으로 흐르는 하천으로 유로연장 80.86km, 유역면적 1,504.35km²에 이르며 유로는 영산강에 이어 6번째, 유역면적은 안성천, 삽교천에 이어 8번째에 해당하는 하천이다. 만경강은 금강, 동진강 등과 함께 호남평야의 중앙을 서쪽으로 흐르며 호남평야에 농업용수를 공급하고, 전주시와 완주군, 김제시에 공업용수를 공급하는 중요한 하천 중 하나이다. 만경강 상류에는 대아저수지, 경천저수지 등 다수의 농업용 저수지가 설치되어 있으며, 농업용수 공급을 위한 다수의 취입보와 양수장이 설치·운용되고 있다. 만경강 중상류에서 위치한 취입보 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것은 완주군(오성교)관측소와 완주군(용봉교)관측소 사이에 위치한 어우 취입보로 최대 허가량은 약 10m³/s이며, 연간 취수량은 약 1억 4천만톤이다. 어우 취입보에서 취수한 용수는 대간 도수로를 통해 새만금간척지까지 농업용수를 공급한 후 완주군(삼례교)관측소 하류에 위치한 비비정 배수갑문을 통하여 만경강으로 회귀한다. 어우 취입보의 영향으로 인하여 만경강 중상류에 위치한 3개의 관측소(완주군(오성교), 완주군(용봉교), 완주군(하리교))는 비정상적인 상하류 관계가 발생하고 있다. 만경강은 이와 같은 다수의 취입보와 양수장 운영으로 상하류 역전이 발생하고 있으나, 유역 내 물수지 분석을 통해 실제 취수량 등을 고려할 경우 농번기에도 정상적인 상하류 관계가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 만경강에 위치한 저수지 3개소(경천저수지, 용담댐, 대아저수지)의 방류량과 고산정수장의 회귀수 자료, 어우 취입보에 설치된 자동유량자료 및 취입보(7개소)의 허가량과 취수량 자료를 확보하여 물수지 분석을 실시하였다. 또한, 만경강 중상류에 위치한 관측소의 2022년 개발된 수위-유량관계곡선식을 활용하여 환산유량을 산정하였으며 물수지 분석을 실시하여 상하류 검토와 누가유출 및 유출률을 검토한 결과 상하류 관계가 비교적 안정적인 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.928-932
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• 2008

본 연구는 국가하천인 섬진강 내에 하상세굴 방지를 위하여 설치한 섬진강 수중보가 하천의 수질오염 가중, 하천 생태통로 차단, 홍수 소통능력 저해 등의 문제점에 따른 방안으로 이를 철거하자는 의견이 제시되어, 수중보(낙차공)의 철거 여부에 대한 타당성 검토를 수행하는 데 있다. 따라서 본 연구는 보 철거시 고려할 사항으로서 보의 철거 기준, 하천의 물리적 및 수질특성 변화, 하천의 생물상 변화를 검토하였다. 섬진강 수중보를 철거함으로써 기대되는 가장 큰 장점은 생태이동 확보와 수질 개선 및 홍수소통 능력 향상이었다. 그러나 섬진강 수중보는 보의 기능 외에도 낙차공의 기능까지 겸하고 있으며, 만약 수중보를 철거할 경우 하천의 급경사에 따른 과다한 하상세굴, 상수도 취수시설의 용수수급 불가능, 문척교 교각의 세굴 발생 및 기초의 안정성 문제점, 지류와의 단차, 서시천 농업용수 취수시설의 용수 수급 불가능이 발생되며, 이를 해결해야지만 섬진강 수중보를 철거하는 단계로 진전될 수 있음이 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.373-377
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• 2007

본 연구는 하천수를 직접 취수하는 기존 취수장의 취수장애 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 지금까지 취수장 문제해결 방법으로 검토되지 않았던 유로(流路) 및 하천의 지형변동을 GIS 및 항공사진을 이용하여 정량적으로 파악하였으며, 유사영역 구분 및 하도특성 분석, 하천 특성 해석에 적합한 이동경계 좌표계를 이용한 수치모형을 적용하여 2차원 하상 및 지형변동 예측을 검토하였다. 저수로의 이동 및 하상저하로 인하여 취수문제가 발생하고 있는 경상북도 구미시에 위치한 해평취수장 주변에 대하여 항공사진 분석 및 GIS 기법을 이용하여, 시간 경과에 따른 하천 형태 변화 저수로의 이동 특성을 조사하고 분석하였다. 저수로는 좌안에서 우안으로 이동해 가고 있으며, 이는 하천의 경사가 급하고 하폭이 증가하면서 발생하는 현상으로 저수로의 불안정성이 크게 증가 하는 특성을 보여주었다. 시간의 증가에 따라 저수로 하폭의 증가율이 감소하고 있으며, 수로의 측방 이동을 보여주고 있으며, 시간이 증가함에 따라 측방향 이동율이 감소하였다. 만재유량을 이용하여 유사의 영역구분을 수행한 결과, 망상하천으로서, 모래하천으로 부유사가 지배적인 하천으로 판단되었다. 2차원 수치모형을 이용하여 하상변동을 모의한 결과, 유량이 $2,000\;m^3/s$일 경우에는, 해평 취수장 측의 하천 하상은 상승하였으며, 구미정수장 측에서는 하상이 저하되었다. 홍수유량 $8,000\;m^3/s$일 경우에는 해평 취수장 측에서는 약간 저하하였고, 구미정수장 측에서는 하상이 상승하나, 직하류에서는 하상이 세굴되고, 하천 가운데 자리하고 있는 하중도는 커지는 현상을 보여 주었다. 또한 하중도 직하류에서는 하중도를 중심으로 좌안인 해평 취수장과 우안인 구미정수장 쪽으로 분류된 흐름이 합류되면서 하상에서는 퇴적과 세굴이 반복되며, 복렬 사주가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 두 흐름에 의해 와(vortex)가 크게 형성되어 하상의 세굴에 영향을 미치기 때문으로 판단되었다.