• 한국수자원학회논문집
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• 제52권7호
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• pp.483-492
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• 2019

대수층과 하상의 수리특성을 고려하여 유도된 Hunt 해석해에 영상정과 중첩원리를 적용하여 양수 및 중단을 반복하는 주기적 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정할 수 있는 해석적 모형을 개발하고, 이를 활용하여 관개기 지하수 양수에 따른 하천수량에 미치는 장기 영향을 분석하였다. 대수층과 하상의 다양한 수리특성값과 하천-관정 이격거리 조합에 따라 총 1,500 가지 조건에 대해 10년 양수시 하천수 감소량을 산정하고 그 결과를 도시적으로 나타내었으며, 특히 양수기간동안 최대 및 평균 하천수 감소율의 거동 특성을 연속적인 양수의 결과와 비교, 분석하였다. 또한, 하천수 감소율과 농업용수 회귀율을 함께 고려하여 하천수량 측면에서 관개기 지하수 양수 영향을 최소화할 수 있는 한계수리조건을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.220-220
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• 2019

천부대수층-심부대수층-하천-양수정 시스템에 대해 개발된 Ward & Lough 해석해와 국내 시험유역을 대상으로 개발된 양수량 대비 하천수 감소량 산정공식 (한강홍수통제소, 2018)을 광주천인근에 실제로 위치한 지하수 관정에 적용하여 지하수 취수로 인해 하천의 수량에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 대상관정은 하천에서 약 67 m 떨어진 공업용수 공급을 위한 지하수개발 이용시설로서 착정심도 100 m, 착정구경 150 mm, 취수계획량 $200m^3$/일, 수중펌프 5 Hp 등의 시설제원을 가진다. 해석해 및 경험공식 적용을 위한 기본 입력자료로 투수량계수, 저류계수 등의 수리상수값은 해당 관정의 지하수개발 이용 영향조사서에서 발췌하였고, 측정되지 않은 일부 입력값은 문헌조사를 통해 적절한 값을 가정하여 사용하였다. 하천의 수량에 미치는 지하수 양수 영향을 예측한 결과 지하수 허가기간 5년동안 취수계획량의 약 80 %를 넘는 하천수 감소율이 발생하는 것으로 분석되었다. 연구 대상관정과 같이 하천에 매우 근접한 지역에서 지하수를 이용할 경우 하천수 취수에 준하는 영향을 보일 수 있기 때문에 수자원의 효율적인 이용을 위해서는 하천수와 하천 인근 지하수의 통합적 관리가 필요할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권7호
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• pp.545-552
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• 2015

본 연구에서는 죽산천 주변 지역에 대해 지하수 양수에 따른 하천수 감소 영향을 공간적으로 분석하였다. 하천 주변 500 m 이내에 위치한 지하수 관정 각각에 대해 지표수-지하수 결합모형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 양수 후 하천수 감소량을 반복적으로 모의하였다. 모의 결과, 양수량 대비 하천수 감소율이 20~96%의 범위로 큰 차이를 보였으며, 특히, 하천과 관정간 이격거리가 100 m 이내, 수리확산 계수가 $500m^2/d$ 초과, 하천바닥층 수리전도성이 25 m/d를 초과한 경우에 양수량 대비 하천수 감소율이 60%를 넘어 양수 영향이 큰 것으로 분석되었다. 지하수 관정의 공간적인 위치에 따른 하천수 감소 영향을 정량적으로 쉽게 파악할 수 있도록 관정 위치별 하천수 감소량을 양수량 대비 퍼센트 값을 가지는 등치선 곡선으로 나타내었다. 죽산천 중하류구간 주변지역이 상류지역에 비해 지하수 양수로 인한 영향이 단기간에 크게 하천에 도달하였으며, 양수기간 5년 동안 평균적으로 약 66.7%의 하천수 감소율이 발생하는 것으로 분석되었다. 하천수량에 미치는 지하수 양수 영향을 공간적으로 표출함으로써 하천변 지하수 허가 관리에 있어 객관적인 정보로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.194-200
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• 2015

본 연구에서는 하천부터 하구까지의 댐 구조물 건설로 인해 해안으로의 표사 공급원이 감소하는 것을 정량적으로 검토하였다. 내륙과 해양의 전이역인 연안은 농수산업, 임해산업단지, 발전소 및 항만과 같은 산업 인프라, 관광 및 레크리에이션 등의 다양한 편익을 제공하여 높은 경제 사회 환경적 가치가 있다. 그러나 80년대 이후 무분별하게 추진되어온 각종 연안 개발은 직 간접적인 해안의 침식문제를 발생시켰다. 우리나라 서해의 경우 하천으로부터의 토사 유입 차단은 심각한 수준이다. 아직 그 영향이 해안으로 완전히 파급되지 못하여 그로 인한 장기 해안 침식이 두드러지지 않고 있으나 고파랑에 의한 빈번한 침식과 저질의 세립화 현상을 통하여 현재 진행형임을 알 수 있다. 그러나 일단 피해가 심각해지기 시작하면 돌이킬 수 없는 재앙이 될 측면도 많다. 따라서 우리나라 유역의 개발과 수리구조물 건설 현황을 살펴 이로 인한 해안 침식 결과가 얼마나 심각할 수 있는 지를 살펴본다. 본 연구에서는 수리구조물로 인한 토사량 감소 중 가장 주요한 토사 공급원 감소 원인인 댐으로 인한 토사량 감소율에 대한 연구를 진행한다. 먼저 각 댐의 건설 전, 유역면적당 토사량과 댐 건설 후, 해안 유입 토사량 사이에 감소율을 계산하고, cascade 방법에 의하여 댐군에 의한 토사감소율을 산정한다. 유입 토사량 감소율을 산정하고 토사 공급원 감소로 인한 표사 수지 분석을 통해 해안 침식 폭의 위험도 평가를 실시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.385-385
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• 2017

지하수 관정의 위치에 따라 대수층과 인근 하천의 수리특성이 다양하여 하천수량에 미치는 지하수 양수의 영향이 공간적으로 다르게 발생하며, 그 영향을 지도(map)상에 표출한 것을 가칭 지하수 양수 영향구역도(국토교통부, 2014)라 한다. 본 연구에서는 황구지천 하류유역에 대해 하천주변 천부대수층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 Hunt(1999, 2009)의 해석해로 산정하고 그 결과를 바탕으로 지하수 양수 영향구역도를 작성하였다. 지하수 양수 영향구역도 작성에 필요한 입력자료를 구축하기 위해서 현장에서 직접 양수시험을 수행하여 대수층 수리상수를 산정하고 기존 문헌값을 함께 이용하여 수리상수의 공간분포도를 작성하였다. 또한 양수시험공에 인접한 하천의 바닥에 피조미터 및 시피지미터를 설치하여 하상수리전도도를 측정하였다. 하천주변 및 하상의 수리상수값을 Hunt 해석해에 대입하여 지하수 양수량 대비 하천수 감소율을 30m 크기의 셀 단위로 산정하고 이를 구글어스상에 공간적으로 표출하였다. 하천구역에서 300m 이내 지역에서 지하수를 양수할 경우에는 양수기간 5년동안 평균적으로 양수량의 70%를 초과하는 하천수량의 감소가 일어나는 것으로 분석되었다. 지하수 양수 영향구역도를 활용하면 지하수 개발 이용자 및 허가 관련 행정기관이 지하수 관정의 공간적인 위치에 따른 하천수 감소 정도를 정량적으로 쉽게 파악할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.1001-1008
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• 2017

누수대수층-하천-양수정 경계치 문제에 관한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해를 이용하여 하천-관정 이격거리, 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 누수층의 누수계수, 하상의 수리전도성 값의 다양한 조합에 대해 지하수 양수로 인한 하천수 감소율을 산정하고 그 변동 특성을 분석하였다. 본 연구에서 적용한 수리조건에 대해서는 하상수리전도성과 반대수층 누수계수가 하천수 감소율 크기에 지배적인 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 하부대수층의 수위변화를 무시하고 고정수두 경계조건을 부여한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해의 적용성을 평가하기 위해서 상하부 대수층의 수위변화를 동시에 고려한 보다 실제적인 조건에 대해 유도된 Hunt 해석해와 비교하였다. 그 결과 Zlotnik and Tartakovsky 해석해는 양수기간 1년 이하의 단기간 영향을 예측하는데 적절하며, 하천고갈지수가 2,500일 보다 크거나 누수계수와 하천-관정이격거리의 곱이 10cm/s 미만인 경우에 적용하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권9호
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• pp.769-779
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• 2015

본 연구에서는 죽산천 주변 지역에 대해 SWAT-MODFLOW 결합모형으로 암반층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 모의하여 하천-관정 이격거리, 대수층 및 하천바닥층 수리특성 등과의 관계를 파악하고, 양수 위치에 따른 하천수 감소량을 공간적으로 표출하여 그 특징을 분석하였다. 양수정 위치에 따른 하천과의 이격거리, 투수량계수, 저류계수, 하천바닥층 수리전도성 등의 차이로 인해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량 비율이 10~90%의 범위를 나타내었으며, 투수량계수가 $10m^2/day$ 보다 크거나 저류계수가 0.1보다 작은 경우 대부분 관정에서 하천수 감소율이 50%를 초과하는 것으로 분석되었다. 암반층에서 지하수를 양수할 경우 5년 동안 평균적으로 53.6%의 하천수 감소율을 나타내어 충적층 양수에 비해 12.9% 만큼 덜 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 죽산천 중하류부에서 양수 영향이 비교적 크게 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.683-687
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• 2009

하천의 하상은 장기간에 걸친 교란으로 변화를 겪으며 자연 평형상태에 이르게 된다. 하천에서의 교란은 자연적인 교란과 인위적인 교란으로 나눌 수 있다. 자연적인 교란은 홍수, 태풍, 지진, 해충, 질병, 사태, 극고 저온, 한발 등을 포함하며 생태계의 안정성, 저항성 및 복원성에 의하여 자연 복원되는 경우이며, 인위적인 교란은 댐건설, 하도정비, 골재채취 기타 다른 하천 구조물의 축조 등으로 인해 생태계의 구조와 기능에 막대한 변화가 초래되는 경우이다. 따라서 이러한 교란된 하천의 하상변동 경향을 분석하고 예측하여 이 치수 구조물 축조에 반영하고 하천 생태계 교란의 영향을 최소화 시키는 것이 하천 환경적 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 경상북도 안동시 임하면 임하리에 위치한 반변천의 임하 역조정지댐 직하류부터 낙동강 합류점까지 10.92km 지역을 연구대상지역으로 선정하여, 미공병단에서 개발된 하상변동 수치모형인 HEC-6를 이용하여 댐 건설전과 건설 후에 대하여 하상변동을 모의하였다. 그 결과 처음 5년간은 하상이 $0.5{\sim}1.0m$정도 저하되었으나 10년이 지났을 때, 댐 건설전의 경우에는 $-0.4{\sim}2.2m$, 댐 건설 후에는 $-0.2{\sim}1.3m$정도로 하상이 변화되었다. 이는 댐이 없을 경우에는 처음 5년간은 하상이 심하게 저하되었다가 10년이 지나면서 하상 저하율이 감소되면서 평형상태를 이루는데 댐이 있을 경우에는 하상이 저하되는 감소율이 더 적어지면서 댐이 있을 때보다 하상저하가 적게 이루어진 것 때문으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.617-625
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• 2016

본 연구에서는 하천변에 실제로 위치한 지하수 관정 110개를 대상으로 Hunt (1999)의 해석해를 이용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하였다. 대상 관정 각각에 대해 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 대부분의 관정에서 양수기간 5년 동안 평균적으로 80%를 초과하는 것으로 분석되었다. 하상수리전도도가 $1.0{\times}10^{-9}m/s$로 매우 작고 하천바닥인자(SBF)가 1 보다 작은 경우를 제외하고는 하천경계조건의 영향으로 하천방향 영향거리가 짧아져 비대칭적 지하수위 강하 분포를 크게 유발하는 것으로 나타났다. 하상수리전도도가 $1.0{\times}10^{-7}m/s$보다 크고 하천고갈인자(SDF)가 100 보다 작은 경우에는 하천수 감소율이 80 %를 초과하여 양수의 영향이 크게 발생하였으나, 그 외의 조건에 대해서는 SDF 값만으로 하천 영향의 대소를 판별하기에 한계가 있는 것으로 분석되었다. 또한 하폭이 400 m를 넘는 경우에는 하상수리전도도 변화에 따른 하천수 감소율의 변화가 크지 않는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.619-623
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• 2008

본 연구에서는 1차원 수치모형을 개발하여 하천준설 인한 교란하천의 적응과정을 파악하였다. 본 1차원 수치모형의 특성은 하천의 혼합사와 부유사의 거동을 모의할 수 있다. 하천준설 규모의 변화에 따른 하상변동과 하천의 적응과정을 파악하기 위하여, 하천준설의 채취장 길이는 일정하고, 채취 깊이가 변하는 경우와 채취 깊이가 일정하고 채취장의 길이가 변하는 경우에 대하여 검토하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 채취장을 중심으로 상류에는 하상이 저하되어 상류로 전파되는 것을 보여주고 있다. 채굴장 직하류에서는 하상이 저하되고 있고, 하류에는 다시 하상이 상승하는 특성을 보여주고 있다. 채취장에서 하상의 상승은 초기에는 급격하게 진행되고 있으나, 시간이 지나면서 그 증가율은 감소하고 있다. 채치장 상류에서는 하상저하가 초기에 급격하게 진행되고 있다. 그러나 시간이 지나면서 느리게 진행되고 있고, 그 영향은 상류로 먼 거리까지 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 하류에서 하상저하는 상류로 그 영향이 적다. 채취장을 중심으로 수심의 변화는 시간의 증가에 따라 하류에는 수심이 증가하고 있으며, 상류에서는 수심이 감소하고 있다. 시간에 따라 수심의 변화율이 감소되고 있는 것은 교란된 하천이 적응해 가면서 평형상태에 도달해 가는 과정에서 하상변화가 감소되기 때문으로 판단된다. 채취장의 채취 깊이가 깊을수록 세굴심의 하류도 이동속도는 작아지며, 이것은 채취장은 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 의미한다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴심도가 작을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다. 채취장의 채취장 길이가 길수록 하류로 이동하는 속도는 작아지며, 이것은 채취장의 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 보여주었다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴장의 길이가 짧을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다.