• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.518-518
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• 2023

자연하천에서 오염물질의 혼합 거동은 비균일한 지형학적 요인으로 인해 매우 복잡한 특성을 나타낸다. 일반적으로 오염물질 거동 모델링에서는 수체에서의 혼합을 Fick의 법칙에 따라 유속에 의한 이송과 난류에 의한 확산으로 계산하고, 국부적인 정체현상 등에 의한 non-Fickian 혼합을 야기하는 하천의 특성을 기하학적 지형 형상으로 구현하여 실제 현상에 근접한 혼합 거동을 재현한다. 하지만 계산의 효율성을 위하여 모델링의 차원을 낮추는 경우, 하천의 지형을 경계조건으로 고려할 수 없게 된다. 특히, 1차원 모델링의 경우 하천의 비균일성을 무시하고 1개의 유선으로 간주하며, 이 경우 non-Fickian 물질이동 해석을 위한 추가적인 현상학적 해석이 필요하다. 지난 50년간, non-Fickian 물질이동 해석을 위한 다양한 현상학적 모형이 제시되어 왔다. 하천을 흐름영역과 정체영역으로 구분하고 두 개의 영역 사이의 물질교환 속도를 모델링하거나, Random walk 개념으로 물질이 이동하는 경우와 이동하지 않는 경우를 확률론적으로 모델링하거나, 물질이 정체되었을 때 다시 빠져나오는 시간을 모델링하는 경우가 그 예이다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 음함수 형태의 현상학적 모형을 기반으로, 수치적 반복계산 없이 상류 경계에서 임의의 형태의 농도곡선(shape-free breakthrough curve)을 갖는 오염물질운(cloud)이 일정 거리를 유하하며 발생하는 변화를 예측할 수 있는 해를 제시한다. 본 연구의 방법론은 추적법(routing procedure)을 활용한 Fickian 혼합 해석, 전달함수(transfer function) 형태의 정체시간분포 해석, 그리고 라플라스 도메인에서의 해석해 유도를 포함한다. 본 연구에서 제시된 해는 2020년 경상북도 김천시에 위치한 감천의 4.5 km 구간에서 수행한 추적자 실험의 현장 자료를 통해 정확도를 검증하여 타당성을 입증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.166-166
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• 2022

본 연구의 목적은 고전적 순간단위도 모형 중의 하나인 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 체계적으로 분석하여 해당 매개변수의 수문학적 의미를 추론해 보는 것이다. Nash 모형의 경우, GIUH 이론과의 결합을 통하여 Horton 비를 기반으로 한 두 매개변수의 지형학적 추정 방법이 일찍부터 제안되어 왔다 (Rosso, 1984; Bhunya, 2008). 특히 Liu(1992)는 2차원 자유 Euclidean 공간 내에서 percolation cluster 모형의 응집구조와 유역의 배수구조 사이의 비교를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 정적 Fractal 차원과 동적 Fractal 차원으로 구분하고 양자의 수문학적 의미에 대하여 강조한 바 있다. 본 연구에서는 문헌 조사 (Morisawa, 1962; Marani et al., 1991; Rosso et al., 1991)를 통하여 수집한 비교적 신뢰성 있는 국외 하천망들에 관한 정보를 기반으로 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 분석해 보았다. 주요한 결과로서 Nash 모형의 형상 매개변수와 하천망의 Fractal 차원 사이에는 밀접한 상관관계가 존재함을 알 수 있었으며 이를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 이용하여 해당 매개변수를 직접 추정할 수 있는 관계식을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 분광 차원과 Nash 모형의 첨두 좌표 사이의 관계를 통하여 겉보기에서로 다른 유역들 사이에 존재할 수 있는 수문학적 상사성을 평가할 수 있는 기준의 수립 역시 본 연구과정을 통하여 제시할 수 있으로 판단된다. 후속 연구로서 국내외 다수 유역들에 대한 지형분석을 통하여 본 연구에서 얻은 결과의 보편성을 검정하고 수문학적 자료들에 대한 검증을 통하여 Nash 모형을 기반으로 한 다양한 수문학적 모형들의 개선 방안을 제시해 보고자 한다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.56 no.4
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• pp.414-419
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• 2023

Aquatic ecosystem is composed of various organic and inorganic matters. Its health is essential for sustaining its members such as vegetations, mammals, birds, fishes and invertebrates. Samcheonpo stream is one of candidate streams in Sacheon area of ecological restoration. For this reason, this study conducted to build up a data base for future comparison. The results shows that biodiversity of Epilithic Diatoms and Invertebrates is below average which means that human impacts such as artificial structures and activities have been negatively related to stream health. Consequently, we suggest several key factors when ecological restoration is performed in the stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.339-339
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• 2011

4대강 살리기 프로젝트 중 하나인 금강살리기 사업은 현재 금강 상류로부터 금남보, 금강보, 부여보가 건설중에 있다. 이러한 보의 건설을 통해 물 부족 해결 및 용수확보, 홍수조절 등 하천에서 중요한 역할을 담당하게 될 것이다. 하지만 보의 건설에 따른 다양한 하천환경의 변화가 발생될 수 있으며, 특히 하천의 흐름이 차단됨에 따라 보 건설 전 후의 하상변화가 발생될 것으로 판단되며 하상변화에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 금강의 보 건설 구간 중 부여보의 상 하류에 하상변동 및 퇴적 토사의 입도 변화양상과 보 주변의 하천변화를 2010년 1년 동안 사전조사와 분기별 1회씩 총 5회에 걸쳐 모니터링을 수행하였다. 그 결과 부여보 상류의 경우 평균 하상고의 차이가 0.17m로 하상변화가 미미하였으며, 하상단면 형상 또한 변화가 크지 않았다. 한편, 보 하류의 경우 평균 하상고의 차이는 1.05m로 큰 차이가 나타났다. 이는 하류지역에 준설작업과 상류 지역의 토사 및 퇴적물의 이동으로 인해 하상변화가 크게 나타난 것으로 사료된다. 하상재료의 경우 전체 조사기간 모두 나쁜입도로 나타났으며 이는 현재 부여보 건설중 계속적인 준설작업으로 인한 하상교란 때문인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.201-201
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• 2011

본 연구는 국내 하천에서 방치되고 있는 구하도 구간의 물리적 상태를 파악함으로써 이를 보전 또는 관리하기위한 기초자료로써 활용하고자 한다. 국내의 구하도 구간은 자연적인 발생보다는 하천의 직강화, 하천부지 이용의 고도화 등 인위적인 교란으로 인해 형성된 것이 대부분이다. 이와 같이 사행구간의 하도가 절단(Cutoff)됨으로써 형성된 구하도는 우각호 형상의 습지형 구하도와 이미 육역화되어 농경지나 나대지로 이용되는 육화형 구하도로 구분할 수 있다. 특히 폐천(Abandoned Channel)화가 진행된 대부분의 습지형 구하도는 수질, 생태계, 육역화, 농업용수 이용 등 다양한 문제점 및 현안을 가지고 있기 때문에 이에 대한 보전 또는 관리가 필요하다. 이를 위해서는 우선적으로 습지형 구하도의 현재를 진단하고 평가하기 위한 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 습지형 구하도를 평가하기 위한 평가지표를 제안하고 이를 만경강 습지형 구하도 5개소에 적용하였다. 평가지표는 국내외에서 제안된 하천환경 평가지표와 RAM(일반기능평가기법)을 토대로 작성하였다. 이 평가지표는 단절된 습지구간에 적정한 지표, 자료 획득의 용이성, 즉시 적용 가능한 것을 우선순위로 선정하였다. 평가지표는 자연도, 서식처, 친수, 수질 등 4개 지표를 세분화한 총 25개 항목으로 제안하였다. 만경강에 대한 물리적 평가결과 습지형 구하도의 경우 서식처, 자연도 부분이 높은 점수를 획득한 반면 수질과 친수 지표는 상대적으로 취약한 것으로 평가 되었다. 이와 같은 결과는 향후 만경강 습지형 구하도에 대한 보전 및 관리계획을 수립함에 있어 주요 고려사항이 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.333-333
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• 2017

Recently, long-lasting landscape of the Naesung Stream has been changed due to encroachment of vegetation. To analyze patterns and causes of these changes, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) has been carried out long-term monitoring research for the 56.8 km long study reach of the Naeseong Stream. Using the consecutive airborne LiDAR survey data obtained from 2012~2016, changes of channel bed forms such as bars could be detected. For the last four years of monitoring, mid-channel bars has been formed along the straight reaches and the existing bars showed vertical accretion caused by deposition on the vegetated surfaces.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.84-84
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• 2019

본 연구에서는 홍수터 식생 밀도 변화에 의한 하안침식 관계를 정량적으로 분석하고, 사주의 거동과 사행하천의 발달 관계를 실내실험을 통하여 정량적으로 분석하였다. 이를 정량적으로 파악하기 위하여 수치모형을 적용하여 그 특성을 분석하였다. 시간이 증가함에 따라, 사주의 이동속도는 감소하였다. 하폭이 증가하면서 수심과 소류력이 감소하고, 사행도가 감소하였기 때문이다. 식생의 밀도가 증감함에 따라, 사주의 이동속도가 감소하였다. 식생의 밀도가 증가함에 따라 하안침 식량은 감소하였다. 식생의 밀도가 상대적으로 낮은 곳에서는 저수로가 일정한 형상을 유지하면서 횡방향과 하류로 이동하였다. 시간이 증가함에 따라 저수로의 사행도가 증가하고 있으나, 식생의 밀도가 상대적으로 높은 하도에서는 저수로 사행도가 거의 변화가 없다. 식생밀도가 낮은 곳에서 무차원 곡률반경이 가장 크고, 하안침식속도가 가장 빠르다. 식생밀도가 가장 높은 곳에서는 무차원 곡률반경이 가장 작고, 하안침식속도가 가장 낮았다. 하도 식생은 저수로를 분할시켜서 새로운 저수로가 형성된다. 식생하천에서 하천의 이동, 분할, 저수로 사행도를 변화시키는데 중요한 역할을 한다. 또한 식생의 영향을 고려하여 자유사행의 발달과정을 수치모의 결과, 사행의 발달과정을 잘 모의하였으며, 식생의 밀도가 높은 곳에서 사주의 이동속도는 빠른 특성을 보여주었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.38 no.6
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• pp.793-800
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• 2018

It is necessary to determine an optimal design frequency for establishing stable flood control against frequent flood disasters. Depending on the importance of river and regional characteristics, design return periods are suggested from at least 50 years up to 200 years for river design. However, due to the wide range of applications, it is not desirable to reflect the geographical and flood control characteristics of river. In this study, Bayes theory was applied to seven evaluation factors to determine the optimal design return period of rivers in Chungcheongnam-do; urbanization flooded area, watershed area, basin coefficient, slope, water system and stream order, range of backwater effect, abnormal rainfall occurrence frequency. The potential flood damage (PFD) capacity was estimated considering climate change and the appropriate design return period was determined by analyzing the capacity of each district. We compared the design return periods of 382 rivers in Chungcheongnam-do with the existing design return periods. The number of rivers that were upgraded from the existing return period were 65, which have relatively large flooding areas and have large PFDs. Whereas, the number of rivers that were downgraded were 169.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.11
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• pp.897-909
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• 2009

The relative contribution of between hillslope-flow and stream-flow by heterogeneity of drainage path are quantitatively assessed in the present study with GIUH model based on grid of GIS. Application watersheds are selected Pyeongchang, Bocheong and Wi river basin of IHP in Korea. The mean and variance of hillslope and stream length are estimated and analyzed in each watershed. And coupling with observation storm events, estimate hillslope and stream characteristic velocity which dynamic parameters of GIUH model. The mean and variance of distribution of travel time (i.e. IUH) calculate using estimated pass lengths and characteristic velocities. And the relative contributions are assessed by heterogeneity of drainage path. As a result, the effect of the variance that determine shape of IUH dominate with hillslope's effect in the small watershed area (within 500 $km^2$). Thus, GIUH in the small watershed area must consider hillslope-flow.