• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.210-210
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• 2011

하도에서의 하천정비 및 안전하도 유지를 위해서는 하상변동 특성을 면밀히 파악하는 것이 중요하다. 상류유역에서 하천으로 내려온 유사(流砂)는 하천의 흐름과 생태환경에 영향을 미친다. 이중 하천흐름은 사련(ripple)이나 사구(dune)의 형성에 영향을 미쳐, 하천의 지형변동인 사주에 영향을 주고 하천 식생의 성장과 발달에 직 간접적으로 간섭하게 된다. 또한, 교량, 취수장의 취수장애, 호안블럭의 침식 등과 같이 수리구조물의 안정에 영향을 주게 된다. 하천의 유사량 변화에 따라 생태계의 서식환경이 변하게 된다. 또한, 저수지에서 유입 유사량의 변화에 따라 저수지의 용적이 변하게 되어 댐의 설계 및 운영에 많은 영향을 끼치게 되며 특히 저수지 탁수관리에 매우 중요하다. 본 연구에는 4개 대권역의 주요지천 및 댐 직 하류하천 지점 중 적정구간을 선택하여 하상재료조사를 실시하였다. 하상재료 조사는 하도를 구성하는 모래와 자갈의 물리적 성질 중 유사의 이동량 및 하상의 변동, 하도설계 등에 관련 있는 입도분포, 비중 등을 측정하며 자갈하천은 표층 하상재료를 조사하고, 모래 재료는 체분석, 실트이하 재료는 BW관 등을 이용한 침강속도 분석을 실시한다. 주요지점의 중 남강의 안의 수위 우량관측소 지점의 상 하류 2km 구간을 200m마다 21개 지점의 하상재료를 채취하여 입도분석을 실시하였다. 분석결과 남강 안의지점의 표층은 여느 하천과 마찬가지로 상 하류 굵은 자갈로 구성되어 있으며 전형적인 자갈하천의 특성을 보었다. 상류200m(2000m)에서는 최소 50mm(10mm), 최대 440mm(75mm), 평균입경은 174mm(34.7mm) 이었고, 하류200m(2000m)에서의 표층입경은 최소 8mm(25mm), 최대 50mm(110mm)이며 평균입경은 27.3mm(62.5mm)로 구성되어 있었다. 전체적으로 상류지역의 입경이 하류지역보다 큰 것을 관찰할 수 있었으며 유수 흐름의 일시적인 저항이 발생하는 안의교 지점의 자갈 입경이 인근 부근보다 큰 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.81-81
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• 2011

우리나라는 최근 많은 주요하천에서 생태하천으로의 복원작업이 활발하게 진행되고 있다. 견고함을 위해 예전부터 수충부에 콘크리트를 주로 사용하였으나, 생태하천으로의 복원을 위해서는 호안 조성 재료의 교체가 필요하다. 콘크리트를 대체 할 여러 종류의 자연친화적 재료 및 공법들이 개발되고 있으나, 재료에 대한 신뢰성 있는 특성 분석 자료 및 평가에 대해서는 진행되어 있지 않다. 본 논문에서는 최근 자연형 하천 조성에 사용되고 있는 소프트 백(Soft-Bag)에 대한 수리학적 특성치를 검토하기 위하여 식생 유 무에 따른 조도변화, Re수 및 Fr수를 산정하였다. 본 연구를 위하여 최대로 약 0.4cms의 유량이 통수가 가능하도록 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 개수로 장치를 실내에 설치하였으며, 지하저류조를 제작하여 200톤의 유량이 순환되도록 펌프 4대를 설치 하였다. 또한, 유속의 증가를 위하여 개수로 경사장치를 설치함으로써 최대 0.005의 경사로 실험이 가능하도록 제작하였으며, 최하류부에 수문을 설치함으로써 하류경계조건에 의한 실험이 가능 하도록 하였다. 본 실험을 위하여 유량 및 하류경계조건의 변화에 따라 호안의 식생 유 무를 달리하여 실험을 통해 얻어진 데이터를 분석하였으며, 식생이 없는 경우 유량이 증가할수록 Re수 및 한계소류력이 증가하였으며, Fr수의 경우에는 하류경계조건에 따라 유속변화에 더 민감한 것으로 나타났고, 조도의 경우에는 0.01~0.025의 범위로 나타났고, 식생이 있는 경우 하류경계조건에 의한 변화의 폭이 더 작게 나타났다. 식생에 의한 유속은 하류경계조건이 낮은 경우에는 유량이 클수록 식생에 의한 변화가 크게 나타났지만, 하류경계조건이 커질수록 식생에 의한 유속의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.109-109
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• 2015

댐의 건설은 하천의 흐름 및 지형학적인 부분에 큰 영향을 초래한다. 댐은 홍수조절효과로 인하여 큰 유량의 발생을 줄이지만 발전방류로 인하여 풍수량이상의 유량이 빈번하게 발생하게 되며, 또한 유사의 흐름이 단절되어 하류의 침식 및 장갑화를 초래한다. 이는 하천의 생태적인 측면에서 큰 영향을 끼치게 되므로 영향을 분석하고 피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 기존의 연구는 발전방류로 인한 유량의 변동에 따른 물리서식처 변화를 중심으로 이루어져 왔으며 장기적인 하천의 지형의 변화로 인한 물리서식처 변화에 대한 평가는 미미한 상황이다. 본 연구는 댐의 발전 방류 시나리오를 수립하여 장기적으로 댐 하류에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상지역은 낙동강의 지류인 내성천이며 상류에 영주댐이 완공될 예정이다. 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 이를 위해 흐름 모형은 1D 부정류 모형을 사용하고 유사량 산정공식은 Wu et al.의 공식을 사용하였다. 서식처 분석은 HSI모형을 사용하였으며 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 발전방류 시나리오를 수립하여 댐 건설이 하천의 하류에 미치는 영향을 분석 하고 발전방류 형태에 따른 물리서식처 모의를 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.610-610
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• 2012

한강하구는 국가하천인 한강, 한강의 1지류인 임진강과 북한 황해도의 예성강이 만나 한강하류 수역을 형성하여 서해 중부해역과 합류하여 매우 복잡한 수리학적 특성을 지닌다. 또한 한강하구의 경우 교량, 수중보 등의 하천 구조물이 설치되어 있다. 수리학은 크게 수위와 관계되는 현상, 하상변화와 관계되는 현상, 외부 환경과 관계되는 현상으로 살펴 볼 수 있다(최계운, 2005). 하천구조물이 설치됨에 따라 구조물 주변에서 국부적으로 수위가 상승되거나 유속이 변화, 세굴현상 등의 하상 변화, 구조물 설치에 따른 생태계의 단절 현상 등 수리학적 현상에 영향을 미치게 된다. 한강하구는 이러한 복잡한 흐름현상에 더해 군사적으로 민감한 지역의 특성으로 현장의 접근성에 한계가 있어 이 지역의 연구조사는 더욱 어렵다. 그간 한강하구의 흐름 현상을 규명하기 위한 연구 방법으로 수치모의를 통한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 수리학적 흐름 현상을 계산하기 위한 필수 조건인 하류경계조건 설정에도 어려움이 수반된다. 이 때문에 한강의 수리학적 수치모의 실험에 관한 연구들은 한강하구의 얕은 수심과 해석의 공간적 범위를 소홀히 하고, 공릉천 합류부를 기준으로 하류지점에 대해서는 인천 조위관측소의 조위자료를 사용하거나 하천정비기본계획상의 기점수위를 일괄적으로 적용하여 지점에 따른 수위의 차이를 적용하지 못하는 한계를 지닌다. 따라서 본 연구에서는 남북접경지역 접근의 어려움으로 인하여 발생되는 한강하구 흐름해석의 불확실성을 명확히 하기 위한 방안으로 한강하구지역에 해당 군부대와 군사정전위원회의 출입허가 승인을 얻어 현장조사를 실시하였다. 사전조사를 통하여 성동교, 대산교, 공릉천, 화도돈대, 철곶돈대 전방 수변, 애기봉전망대 전방 수변을 조사 지점으로 선정하였다. 기존 연구에서는 한강하구의 공릉천 합류부 지점을 하류경계조건으로 채택하고 있으나, 현장조사를 통하여 얻을 자료를 분석한 결과 공릉천 합류부 지점의 수위는 강우발생에 대한 하천의 영향을 받는 것으로 나타나 하류경계조건으로 적정하지 않은 것으로 판단되었으며, 공릉천보다 하류지역에 위치한 지역에 대하여 하류경계조건으로 적정한 지역을 찾을 수 있었다. 수치해석 시에는 공간적 범위와 연구의 목적을 고려하여 각 지점의 실제 관측 자료를 활용한 경계조건을 사용하는 것이 적합한 것으로 판단되며 보다 많은 현장조사와 특성분석을 통한 정확한 경계조건의 구축이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.470-470
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• 2022

서울시 한강본류(이하 한강)의 4대 지류하천인 안양천, 중랑천, 탄천, 홍제천은 한강과 도심을 연결하는 도심 자연생태계의 중심공간이자, 서울시민의 대표적인 친수환경 공간으로서 그 관리의 중요성이 커지고 있다. 한강의 수위변화는 서울시 주요 지류하천의 수리, 수질, 생태, 친수 등 물환경 전반에 영향을 미친다. 최근 기후변화와 관리정책의 변화로 인해 한강의 수위변화 요인이 증가하고 있다. 그 중, 하천의 환경 및 생태적인 기능이 부각됨에 따라 한강의 물길회복을 통한 자연성 회복을 위해 한강하류에 설치된 횡단구조물인 신곡수중보의 해체, 또는 개방이 주요하게 논의 되어오고 있다. 이에 따라, 신곡수중보의 해체 및 개방이 한강에 미치는 영향을 다각적인 측면에서 검토하였지만, 지류하천의 물환경 변화에 대한 영향검토는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 신곡수중보 개방 및 해체에 따른 한강 본류와 서울시 주요 지류하천의 수위변화를 예측하고, 주요 지류하천에서 발생가능한 물환경 이슈를 분석하였다. 신곡수중보의 개방 또는 해체는 한강의 수위변화에 대한 조석의 영향을 증가시켜 한강의 수위저하와 수위변동성도 크게 증가되는 것으로 분석되었다. 이는 지류하천 중 하류부에 낙차공과 같은 수위유지 기능이 있는 구조물이 설치되지 않은 안양천과 중랑천의 하류부에서 흐름단면 최대 70%이상 감소, 유속 2배이상 증가 등 큰 수리변화를 유발하는 것으로 분석되었다. 이로 인해 안양천과 중랑천에서는 유속 증가에 따른 하상변화와 대규모 노출지 발생, 생태계 훼손 문제, 수위저하에 따른 수심유지 문제, 수체감소에 따른 오염도 증가와 악취문제, 하천경관 및 하천이용 문제 등의 물환경 이슈가 발생할 것으로 예측되었으며. 특히, 1970년 이전 중랑천 한강 합류지점에 위치했던 저자도의 복구/복원이 향후 주요한 이슈로 부각될 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2016

하천의 치수안정성 확보 및 수심유지, 생태복원 등과 같은 다양한 요구를 충족하기 위한 보의 성능 개선에 대한 연구가 필요하며, 계단형 보는 재료에 의한 폭기효과 및 서식처 효과 등의 환경적요소를 내포하고 있다. 기존 연구는 표면류 흐름특성을 검증하고 유량변화에 따른 하류단 도수발생위치 변화를 분석하는 등 계단형 보에 대해 수리특성을 정량화한 연구가 대부분이며 흐름변화에 따른 유속장에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 기능성 친환경 횡단 구조물 유형 중 하나인 계단형 보의 안정성 검토를 위한 수리적 특성을 분석하고자 함으로써 구조물 안정성에 영향을 줄 수 있는 자체 및 하류 보호공 주변의 유속 분석을 통한 흐름 특성을 검토하고 설계시 외력 고려를 위한 자료를 제공하기 위한 목적이 있다. 이를 위해 계단형 보모형에 대해 수리모형실험을 수행하였다. 폭 0.24 m, 총 길이 3.70 m, 높이 0.30 m인 순환실험수로를 이용하였으며, 계단형 보 모형은 5단으로 단 높이 2 cm와 단 길이 5 cm이며, 보 높이는 10 cm, 보 길이는 25 cm 모형으로 실험하였다. 하류에 전도식 게이트를 설치하여 하류 수위를 증가시키면서 보 하류부에서 발생하는 완전도수부터 하류수심이 보 높이를 초과하는 잠김흐름 조건에 대해 실험하였다. 측정기법은 입자영상측정계(Particle Image Velocimetry; PIV)를 이용하였으며, 상류영역부터 하류영역에 대해 보 주변 흐름의 순간적 유속분포를 확인하였다. 또한 측정된 전반적 흐름 양상에 대해 통계적 수리분석을 수행하였다. 흐름특성에 대한 연구는 향후 계단형 보의 물받이 길이 및 보의 적정 규모 설계시 중요한 자료가 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.479-479
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• 2016

국내 하천에는 하천을 가로지르는 보나 낙차공과 같은 횡단구조물이 약 5만여개에 달하고 있다. 이러한 보/낙차공과 같은 하천횡단구조물에는 구조물을 월류하여 떨어지는 부분의 세굴을 막기 위하여 apron(물받이공)을 조성하도록 되어있고, 물받이공 하류부 세굴을 막기 위하여 사석을 깔거나, 돌망태를 설치하여 이 부분에서의 세굴을 막아 하상을 보호하도록 하고 있다. 그러나 사석이나 돌망태공, 블록을 이용한 보호공은 한 번 설치되면 이들 공법이 제자리에 남아 있는 한 세굴 방지에 좋은 효과를 발휘한다는 장점이 있지만 포설된 공법은 시간이 지남에 따라 혹은 홍수로 인해 이동되거나 소실되는 문제가 발생되며, 최종적으로 하천횡단구조물의 안전성에도 영향을 미치게 된다. 이와 더불어 강우량의 증대 및 집중호우 등 돌변하는 기후변화로 하천환경변화에 대한 적용 가능한 기술이 미비하다. 따라서 하천에 유해한 물질을 방출시키지 않고 하천환경 및 하천 생물의 생활사에 영향을 주지 않는 무 저독성 소재를 활용하여 치수적으로 수리적 안정성을 강화시키고, 생태적으로도 건강한 생태하천 복원 기술개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 무독성 소재를 활용하여 보 하류부에 자연친화적인 하상보호공으로 다층다공성 하상보호기술을 개발하였으며, 개발된 하상보호기술을 CFD 3차원 수치해석과 실내실험을 통하여 수리적 안전성을 검토하였다. 또한 개발된 기술은 김해시 대청천 하류 일부구간에 시범적으로 적용하였고, 시범사업 시공 전 중 후 각 단계에서 물리, 화학, 생물 모니터링을 통하여 개발기술의 현장 적용성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.685-685
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• 2012

농업용수 및 친수공간 확보, 경관 향상 등의 다양한 목적을 위한 보의 건설은 하천의 흐름을 차단하여 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성을 변하게 하고 토사퇴적에 많은 영향을 미치게 된다. 토사의 퇴적으로 인해 하상이 상승되면 홍수시 홍수위 상승에 의한 치수적인 문제점이 발생하고 토사의 침식이나 공급차단으로 인해 하상이 저하되면 하상세굴로 인해 교각이나 수위관측소와 같은 하천시설물의 기능이 저하되며 하천부지의 변화 등 하천유역 관리에 많은 영향을 준다. 따라서 보 상 하류의 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천 관리에 매우 중요하다. 본 연구에서는 공주보 건설 기간 중 공주보를 기준으로 상 하류의 하상변동 및 퇴적 토사의 입도 변화양상을 조사하기 위해 모니터링 지점을 선정하였고, 하상단면 수심측정기를 이용하여 하상의 형상 모니터링을 통해 하상변동 양상을 분석하였으며 토사시료를 채취하여 하상재료 입도분포를 분석하였다. 그 결과 공주보 상류 모니터링 지점의 하상 평균높이가 0.52m 낮아진 것으로 측정되었고, 하류 모니터링 지점 역시 하상고의 평균 높이가 0.36m 저하된 것으로 측정되었으며, 하상형상의 모습은 큰 차이를 보이지 않았다. 보의 건설로 상류측의 토사퇴적이 예상 되었으나 모니터링 시에는 수문이 개방되어 하천의 흐름이 비교적 원활하여 보 상류측에 토사의 퇴적현상이 발생하지 않은 것으로 판단된다. 또한, 하상재료를 채취하여 균등계수 및 곡률계수를 통해 입도분포를 분석한 결과 체가름시험 규정에 의해 '나쁜입도'로 분류되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.263-263
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• 2015

본 연구는 만경강을 대상으로 하도경사에 따라 하천을 상 중 하류로 구분하고, 빈도별 홍수량에 따라 홍수범람면적과 공간적 자료를 이용하여 하천공간을 확보해야 하는 지역과 홍수 방어 대책 수립이 필요한 지역을 선정하고자 한다. 이에 따라 홍수범람도 작성을 위해 만경강 유역을 무제부로 가정하고 CAESAR LISFLOOD 모형을 이용하여 홍수범람해석을 수행하였다. 하천의 상 중 하류별 범람해석 결과 상류하천 유역에서는 빈도별 홍수량이 커져도 홍수범람면적의 변화가 작았으며, 하류 하천의 경우 빈도별 홍수량이 커짐에 따라 범람면적이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 하천구간별에 따라 홍수범람해석 결과와 GIS 정보인 건물위치 및 도로망도 등을 활용하여 제내지 지역을 분할하고 분할된 지역에 대하여 하천 공간확보 가능지역과 홍수방어가 필요한 지역을 선정하였다. 분석결과 하류지역은 하천 공간확보가 가능한 후보 지역이 상대적으로 많고, 상류지역은 홍수방어가 필요한 지역이 상대적으로 많은 것으로 분석되었다. 향후 과거 하천 형태 및 습지 분포 위치 등 보다 다양한 GIS자료를 이용한 하천공간 확보 가능지역에 대하여 분석이 필요할 것으로 판단된다.