• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.34 no.1
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• pp.55-62
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• 2020

To estimate headwater stream temperature with seasonal variations, we analyzed precipitation, runoff and air temperature in experimental forest of Kangwon National University, Gangwon-do (2017~2018 years). The daily mean value of headwater stream temperature for spring was 6.9~17.7℃ and correlated with air temperature, that for summer and fall were 12.2~26.3℃ and 3.6~19.3℃, correlated with air temperature and runoff. Based on seasonal variations, we applied for stepwise multiple linear regression analyses to estimate headwater stream temperature with seasonal variations. The equations were headwater stream temperature(WT)_spring=(0.553×Air temperature)+(0.086×Runoff)+4.145 (R²=0.505; p<0.01), WT_summer=(0.756×Air temperature)+(-0.072×Runoff)+2.670 (R²=0.510; p<0.01), and WT_fall=(0.738×Air temperature)+(0.028×Precipitation)+2.660 (R²=0.844; p<0.01). The coefficient of determination (R²) was greater than when it was estimated by air temperature in all seasons and progressively increased from spring to winter. Therefore, we indicated difference on estimated magnitude of stepwise multiple linear regression, due to effects on headwater stream temperature of different environmental factors with seasonal variations. Furthermore, temporal factors with spatial characteristics (e.g., river versus headwater stream) could be recommended for estimating headwater stream temperature.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.3
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• pp.221-230
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• 2014

In order to restore an ecologically damaged river, freshwater fish which inhabit at the target aquatic ecosystem have a great applicability as one of the essential indicators. Although the informations about the habitat conditions of freshwater fish are key elements reflecting biological, physical, and chemical properties of the aquatic environment, because of the lack of preceding related research and insufficient database with scattered data, they have not been applied effectively for the ecological river restoration projects in Korea. To cope with these problems, based on the nation-wide detailed investigation for domestic freshwater fish habitat conditions, we have selected 70 species considering the possibility for the candidates of flagship species, constructed a database for their population, physical, and chemical habitat properties, and suggested its application methodology for the river restoration projects. In particular, the utilization of the database has been enhanced by the additional statistical analysis to present their resistance and optimum ranges for physical, and chemical habitat properties respectively. It is expected that the database constructed in this study can be utilized for the calculation and evaluation of the appropriate ecological flow rate and target water quality for the selected flagship species (fish), and the basic data for the restoration of river environment.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.406-410
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• 2016

하도 식생은 흐름 및 유사의 거동에 영향을 미치며, 하도의 지형변화를 일으킨다. 또한 하천에서 생태계 서식처 형성을 하는데 영향을 주며 하천경관을 향상시킨다. 그러나 홍수시에 흐름의 저항을 증가시키고 수위를 상승하여 하천범람을 일으킨다. 따라서 홍수에 안전하고 하천 경관을 유지하면서 하천환경과 조화를 이루는 하도 식생관리 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 실내실험을 통하여 유량의 변화에 따른 식생대에서 퇴적과정과 하도의 변화 과정을 분석하였다. 실내실험은 길이가 10 m이고, 수로 폭이 0.6 m인 가변형 경사수로에서 수행하였다. 식생패치는 폭이 0.28 m, 길이 1.0 m로 2.0m 간격으로 교대로 3개 설치하였다. 식생패치는 지름이 5 mm이고, 길이는 0.25 cm인 아크릴봉을 이용하여 제작되었으며, 식생 밀도는 $1.76m^{-1}$이었다. 흐름은 식생이 없는 주수로에 집중되었고, 식생대와 주수로 사이에 와류가 형성되면서 하상이 세굴되었다. 식생대에서는 흐름이 감소되면서 유사가 퇴적되었다. 식생대를 따라 교호사주가 형성되었으며, 사행이 형성되었다. 유량이 증가하면서 식생대에서 퇴적 면적은 증가하였다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.39 no.1 s.115
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• pp.52-61
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• 2006

The aim of this study was to analyze the seasonal patterns of zooplankton community dynamics in the lower Nakdong River (Mulgum, RK; river kilometer; 27 km from the estuarine barrage), with a Self-Organizing Map (SOM) based on weekly sampled data collected over ten years(1994 ${\sim}$ 2003). It is well known that zooplankton groups had important role in the food web of freshwater ecosystems, however, less attention has been paid to this group compared with other community constituents. A non-linear patterning algorithm of the SOM was applied to discover the relationship among river environments and zooplankton community dynamics. Limnological variables (water temperature, dissolved oxygen, pH , Secchi transparency, turbidity, chlorophyll a, discharge, etc.) were taken into account to implement patterning seasonal changes of zooplankton community structures (consisting of rotifers, cladocerans and copepods). The trained SOM model allocated zooplankton on the map plane with limnological parameters. Three zooplankton groups had high similarities to one another in their changing seasonal patterns, Among the limnological variables, water temporature was highly related to the zooplankton community dynamics (especially for cladocerans). The SOM model illustrated the suppression of zooplankton due to the increased river discharge, particularly in summer. Chlorophyll a concentrations were separated from zooplankton data set on the map plane, which would intimate the herbivorous activity of dominant grazers. This study introduces the zooplankton dynamics associated with limnological parameters using a nonlinear method, and the information will be useful for managing the river ecosystem, with respect to the food web interactions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1989-1993
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• 2009

댐의 조절방류가 하류 하천생태에 미는 영향은 매우 복잡하다. 하류생물상에 미치는 영향은 댐에서의 거리, 유황의 변화크기에 따라 달라진다. 흐르는 물에 서식하는 물고기는 좋아하는 수심, 유속 및 하상재질 등을 이용하여 살아간다. 다만 생물상은 주변환경에 적응하거나 변화하는 능력이 있어 댐의 조절방류에 의한 수생태계 변화구조를 명확히 해석하기는 불가능하다(Power et al., 1988). 댐에 의한 일정방류는 생물다양성을 감소시키며, 보다 변동성이 큰 방류하천은 하천, 연안 및 생물상 변화 유도에 긍정적인 것은 사실이다. 또한 큰 규모의 홍수파는 하천지형의 동적활동을 촉진시키며, 이는 하천을 터전으로 서식하는 동물상을 위한 생태학적 여건을 개선시켜 주게 된다. 이는 주변 식생의 생태적 조건 변화에 도움을 주기 때문에 적어도 1년에 2번 정도의 홍수파방류는 하천주변 서식처의 다양성 변화에 필요한 것으로 보고되고 있다(Kondolf and Wilcock, 1996). 최근들어 댐 하류하천의 생태복원을 위해 연속적인 홍수파 방류의 중요성이 강조되고 있는데(Stanford et al, 1996) 자연하도에서 댐과 같은 구조물에 의한 유량조절은 하중도나 사주 등을 발달시키고 사주에서는 두꺼운 식생층이 형성될 뿐만아니라 수목군의 현저한 출현을 보여준다. 이렇게 사주나 식생이 고착됨에 따라 이의 저항을 피해가는 수로가 형성되고 저수로 구간외에서는 식생의 발달이 더욱 왕성해져 그 면적이 확대되고 있다. 결국 사주와 사주가 식생으로 연결되고 여기에 수목이 자라면서 웬만한 홍수에도 파괴되지 않는 거대한 식생대가 출현하게 되는데 우리나라에서도 많은 하천에서 볼 수 있는 현상이다. 또한 댐에 의한 퇴사의 차단은 하천지형의 불균형을 초래하고 식생의 발달과 함께 저수도부는 좁아지고 세굴에 의해 깊어지는 현상을 보인다. 이와같은 현상들은 수문특성의 변화에 의하여 결국 댐의 조절방류에 의한 수문 변화는 하천지형의 변화를 유발하고 하천지형의 변화는 하천환경에 변화를 미치게 된다. 본 연구에서는 실제적으로 댐이 건설된 지역에서 조사된 몇몇의 자료를 분석하여 댐건설후에 나타나는 부정적 영향을 최소화하기 위한 바람직한 댐운영방안을 제시하고자 한다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.49 no.4
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• pp.245-257
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• 2016

Although rivers cover only 0.5% of the total land area on the Earth, they are windows that show the integrated effects of watershed biogeochemistry. Studies on the loads and properties of riverine carbon have been conducted because they are directly linked with drinking water quality, and because regional or global net ecosystem production (NEP) can be overestimated, unless riverine carbon loads are subtracted. Globally, ${\sim}0.8-1.5Pg\;yr^{-1}$ and ${\sim}0.62-2.1Pg\;yr^{-1}$ of carbon are transported from terrestrial ecosystems to the ocean via rivers and from inland waters to the atmosphere, respectively. Concentrations, ${\delta}^{13}C$, and fluorescence spectra of riverine carbon have been investigated in South Korea to understand the spatiotemporal changes in the sources. Precipitation as well as land use/land cover can strongly influence the composition of riverine carbon, thus shifting the ratios among DIC, DOC, and POC, which could affect the concentrations, loads, and the degradability of adsorbed organic and inorganic toxic materials. A variety of analyses including $^{14}C$ and high resolution mass spectroscopy need to be employed to precisely define the sources and to quantify the degradability of riverine carbon. Long-term data on concentrations of major ions including alkalinity and daily discharge have been used to show direct evidence of ecosystem changes in the US. The current database managed by the Korean government could be improved further by integrating the data collected by individual researchers, and by adding the major components ions including DIC, DOC, and POC into the database.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.105-105
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• 2015

환경용수는 수질보전, 친수환경 제공, 생물다양성 보전 등을 위하여 하천이나 농업 용수로를 흐르는 물을 말한다. 둑높이기 저수지 사업에 의하여 109개의 농업용 저수지에 증가된 저수용량만큼 2.4억 $m^3$의 환경용수가 창출되었다. 따라서 본 연구에서는 환경용수의 개념을 정립하고 둑높이기 저수지에 창출된 환경용수의 전개방향을 제시한다. 환경용수는 크게 농업적 환경용수와 비농업적 환경용수로 분류할 수 있다. 농업적 환경용수는 농업용수에 내재된 환경용수를 말하며 이를 지역용수라고도 한다. 일본에서는 여러 지역에서 비관 개기의 농업용수 수리권이 인정되어 농업용수가 마을의 생활용수, 환경용수로서 활용되고 있다. 우리나라에서는 충북 청주 무심천을 흐르는 농업용수가 여기에 해당되며, 관개기 동안 $5.0m^3/s$의 유량이 무심천 상류에서 방류되어 시내를 관통한 후 하류에서 취수되고 있다. 농업용수가 청주시내를 관통하면서 수심을 상승시켜 친수환경을 제공하고 있다. 비농업적 환경용수는 수질보전이나 생태계보전을 위한 하천유지용수나 친수환경 개선을 위한 환경개선용수가 여기에 해당된다. 일본에서는 2005년 처음으로 센다이시(仙台市)가 신규 수리권을 취득하여 비관개기에 하천수를 농업용수로를 통하여 수질개선 및 친수환경 제공의 목적으로 공급한 이후, 다수의 환경수리권 취득 사례가 보고되고 있다. 둑높이기 저수지의 농업용수는 관개기에는 관개라는 주목적 외에 내재된 환경용수의 기능을 부수하고 있다. 한편, 새로 확보된 환경용수는 갈수기나 비관개기에 하천 및 농업용수로를 통하여 공급되어야 그 기능을 발휘할 수 있다. 하천으로 방류되면 하천유지용수나 환경개선용수가 되어 하천 환경의 개선에 기여할 것이고, 용수로로 방류되면 지역용수가 되어 농촌마을의 친수 및 어메니티 향상을 위한 용수로서 활용되어 농업의 다원적(공익적) 기능 향상에 기여할 것이다. 농업의 다원적 기능은 OECD(경제협력개발기구)에서 인정된 농업에 존재하는 경제 외부효과로서 홍수조절, 지하수함양, 경관형성, 친수기능, 생태계보전 등을 말한다. 향후의 과제로서 둑높이기 저수지에 확보된 환경용수를 하천과 농업 용수로로 적절히 배분하는 기준의 설정 및 각각의 환경용수량 결정이 대두된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.62-62
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• 2011

한강하구지역의 강화해협은 한강, 임진강과 예성강의 강물이 흘러들어오는 하구형 수로로서 폭이 좁고, 유속이 매우 빠른 특성을 갖는다. 또한 조류(潮流)의 영향을 강하게 받아 상당량의 유량을 경기만으로 내보내고, 한강의 상류로부터 유입되는 상당량의 물질이 하구로 운반되어 침전하여 쌓이거나 하류의 외해로 배출하는 역할을 한다. 본 연구에서는 한강하류부에 위치한 강화해협의 유 무에 따른 한강과 임진강의 흐름특성 변화를 분석하였다. 수치모의를 위해 복잡한 하구지역의 물의 흐름해석이 가능한 일차원적인 모델링 도구인 MIKE 11 모형을 이용하여 정류 및 부정류 해석을 실시하였다. 상류경계조건은 홍수 시 방류량이 크게 증가하는 홍수기 유량과 조위의 영향을 많이 받는 평수기 시 유량으로 설정하였고, 하류경계조건은 평수기를 비롯하여 홍수기에도 임진강과 한강의 유량에 영향을 미치는 서해 조위로 설정하였다. 강화해협의 폐쇄에 따른 수위 변화의 영향은 홍수기 시 실제 강우 사상을 모의 하였을 때 최대 8.21% 수위가 상승하였으며, 200년 빈도 계획홍수량을 모의한 결과로는 정류 해석의 경우 최대 8.25%의 변화율을 보였고, 부정류 해석의 경우 최대 13.08%의 변화율을 보였다. 평수기는 창조기에 수위 변화가 적었던 반면 낙조기에는 창조기에 비해 수위 변동이 심하게 일어나는 것으로 나타났다. 추후 강화해협 뿐만 아니라 해양생태계의 중요한 가치를 지니고 있는 한강하구의 다른 수로에 의한 영향을 분석함으로써 수로의 중요성을 평가하고, 2차원 수치해석 등을 통한 다양한 분석을 실행하여, 홍수 및 해양환경 훼손으로부터 하구 환경을 보호하는 보다 정량적인 대응체계가 정립되어야할 것으로 사료된다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.13 no.2
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• pp.147-159
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• 1997

One of the most critical problems associated with filter-pack data comparisons from various field networks is the use of different sampling flow rates. In this field study, the effects of various filter-pack(FP) sampling conditions were examined. Experiments were conducted to evaluate the effects of varying sampling flow rates (1.5 to 10 sLpm) on measured concentrations of dry acid deposition species. Collocated FP samples were also collected to determine sampling and analysis data reproducibility. Ambient air samples were collected simultaneously for the seven day durations at varous flow rate. The chemical species measured were sulfur dioxide ($SO_2$), particulate sulfate(P-$SO_{4}^{2+}$), nitric acid ($HNO_3$), and particulate nitrate (P-$NO_{3}^{-}$). The results indicated that the collocated samples can be measured reproducibly and that sampling bias for the species measured is not significant. It was concluded that variations in the flow rates (1.5 to 10 sLpm) did not significantly affect the concentration of the species of interest. Although the results were not significantly different between different flow rates, artifacts were more likely to occur at high flow conditions (>5 sLpm) (e.g., via volatilization of particulate nitrates) than at low flow conditions(<5 sLpm).

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.45 no.1
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• pp.129-138
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• 2012

We investigated an ecological impact of drought simulated by discharge depletion on the water quality and benthic diatom community in the indoor experimental channel. As artificial substrates slide-glass was installed in acrylic channel for 16 days. Channels were supplied continuously with eutrophic lake water with a discharge rate of 6 L $min^{-1}$ in duplication during the colonized period. And then during the discharge depletion period, three discharge rates were provided: NDF (No depletion of flow rate (Control): 6 L $min^{-1}$), LDF (Low depletion of flow rate: 3 L $min^{-1}$) and HDF (High depletion of flow rate: 1 L $min^{-1}$). Environmental factors in the water, such as suspended solid, Chl-$a$ and nutrients concentration, were measured with periphytic algae including AFDM (ash free dry matter), Chl-$a$ concentration and cell density at 1-day intervals. Light intensity increased significantly with discharge depletion (F=229.5, p= 0.000). $NH_4$-N concentration was highest at HDF. Suspended solid in outflowing water decreased at HDF (88%), LDF (97%) and NDF (99%), compared to inflowing water (100 %). Chl-$a$ in substrates increased more than two times at LDF and HDF than NDF (F= 8.399, p=0.001). Also AFDM and benthic diatom density increased significantly at LDF and HDF than NDF (F=9.390, p=0.001; F=6.088, p=0.007). In all experimental groups, $Aulacoseira$ $ambigua$, $Achnanthes$ $minutissima$ and $Aulacoseira$ $granulata$ were dominant species accounting for greater than 10% of benthic diatom density. The most dominant species, $A.$ $ambigua$ was highest at LDF, followed by HDF and NDF (F=8.551, p=0.001). In conclusion, the effect of drought simulated by discharge depletion in an artificial stream ecosystem caused significant changes on water quality and benthic diatom biomass. This result provides a useful data to understand the effect of draught on stream ecosystem in situ.