• Journal of Environmental Science International
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• v.16 no.8
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• pp.973-983
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• 2007

The eco-hydrologic effects of maintenance water supply on Oncheon stream are studied using hydrologic, hydraulic and ecologic models. SWMM (Storm Water Management Model) is used for long-term simulation of runoff quantity and water quality from Oncheon stream watershed. Using the output hydrologic variables from SWMM, HEC-RAS (River Analysis System) is then used to simulate the hydraulics of water flow through Oncheon stream channels. Such hydrologic, hydraulic and water quality output variables from SWMM and HEC-RAS are served as input data to execute PHABSIM (Physical Habitat Simulation) for the purpose of predicting the micro-habitat conditions in rivers as a function of stream flow and the relative suitability of those conditions to aquatic life. It is observed from the PHABSIM results that the weighted usable area for target fishes has the maximum value at $2m^3/s$ of instream flow. However, mid and down stream areas that have concrete river bed and covered region are unsuitable for fish habitat regardless of instream flow increment. The simulation results indicate that the simple maintenance water supply is limited in its effect to improve the ecological environment in Oncheon stream. Therefore, it is imperative to improve water quality and to recover habitat conditions simultaneously.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.6
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• pp.51-62
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• 2020

The objective of this study was to estimate an optimum ecological flow rate in the Banbyeon stream based on the two representative fish species. Hydraulic stream environment was simulated with HEC-RAS for two water flow regimes and used for the PHABSIM hydraulic simulation. A dominant species of Zacco platypus and an endemic species of Squalidus chankaensis tsuchigae were selected as the representative fishes whose habitat conditions were evaluated for the spawning and adult stages. Weighted usable area (WUA) was estimated based on habitat suitability index (HSI) and PHABSIM habitat simulation. Overall deep water zone in the stream demonstrated greater WUA which implies better habitat status. The estimated WUA for Zacco platypus as the dominant species was about five times greater than Squalidus chankaensis tsuchigae at the stream flow of 12 ㎥/s. The optimum ecological flow rates were 15 ㎥/s and 25 ㎥/s for the respective spawning and adult stages of Zacco platypus, while 5 ㎥/s was estimated for both the life cycles of Squalidus chankaensis tsuchigae. Assuming that the dominant species may survive better in wider flow regimes, the optimum ecological flow rate should be determined rater based on the endemic species and flow rate of 5 ㎥/s was suggested for the Banbyeon stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.53-53
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• 2022

본 연구는 낙동강 상류에 위치한 안동댐 하류(4,565.7 km²)를 대상으로 1차원 물리적 서식처모형인 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 이용하여 대표어종인 피라미에 대해 환경생태유량과 어류서식처 면적을 산정하였다. 두 모형의 구축을 위해 낙동강 하천기본계획보고서(2009)를 수집하여 하천단면과 수리학적 자료를 두 서식처모형에 적용하였다. 유속과 수위자료의 경우, 낙동강수문조사연보와 검보정된 HEC-RAS를 활용하여 갈수량 Q355(10.95 m³/sec)와 평수량 Q185(41.72 m³/sec)에서의 유속과 수위를 생성하여 적용하였다. 대표어종 선정을 위해 총 4회에 걸쳐 현장조사를 진행하였으며, 수집한 어종들에 대해 상대풍부도와 출현 개체수 분석결과 54.2%의 상대풍부도와 총 110개의 개체수를 나타낸 피라미(Z acco platypus)를 대표어종으로 선정하였다. 서식처 적합도 지수 HSI(Habitat Suitability Index)는 피라미 출현시기의 수심(Depth), 유속(Velocity) 그리고 하상재료(Substrate)를 조사하여 적립하였으며 수심은 0.4~0.6 m, 유속은 0.3~0.5 m/s, 하상재료는 모래(2.0 mm)~잔자갈(16.0 mm)일 때 HSI가 가장 적합한 것으로 분석되었다. PHABSIM을 이용하여 피라미에 대해 최적 환경생태유량 산정결과 20.0 m³/sec로 산정되었고, 모의한 30개 유량에 대해 평균 어류서식처 면적은31,905.3 m²/1,000m로 산정되었다. PHABSIM으로 산정된 환경생태유량과 River2D를 이용하여 하천유량이 Q355와 환경생태유량일 때의 공간분석을 실시하였다. Q355와 비교하여 환경생태유량일 때 유속과 수심 HSI에 대한 공간분포와 어류서식처 면적 또한 더 큰 것으로 분석되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.1
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• pp.149-160
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• 2011

This study developed a HSI for the creatures in Hongcheon River in order to analyze the conditions proper for habitats. For the index, the investigator identified a total of seven items encompassing hydraulic characteristics such as flow velocity and water depth, and water quality characteristics such as water temperature, BOD, DO, TN, and TP. The subject river was simulated, inspected, and revised with a two-dimensional river model (RMA-2) and water quality model (QUAL2E). Using GIS, the developed index was divided by section by reflecting river characteristics and compared and analyzed with the statistics. The river was divided into a total of 29 reaches by reflecting the basic characteristics and the features of the hydraulic coefficient on the cross-sections of the river. According to the analysis results, the fish scored the highest mean of the overall habitat suitability index of 0.769 at reach 27. Each of the variables had the following mean values: 0.122 m/s for flow velocity, 0.782m for water depth, $14.3^{\circ}C$ for water temperature, 0.68 mg/l for BOD, 10.3 mg/l for DO, 2.4 mg/l for TN, and 0.0121mg/l for TP.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.41 no.2
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• pp.101-108
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• 2023

Recently, in relation to climate change, many studies have been conducted to predict the potential habitat area and distribution range of tilapia and the suitability of habitat for each species. Most tilapia are tropical fish that cannot survive at water temperatures below 10 to 12℃, although some tilapia can survive at 6 to 8℃. This study predicted habitable areas and the possibility of spreading of habitat ranges of tilapia (Oreochromis niloticus and Oreochromis aureus) known to inhabit domestic streams. Due to climate change, it was found that habitats in the Geum River, Mangyeong River, Dongjin River, Seomjin River, Taehwa River, Hyeongsan River, and the flowing in East Sea were possible by 2050. In addition, it was confirmed that tilapia could inhabit the preferred lentic ecosystem such as Tamjin Lake, Naju Lake, Juam Lake, Sangsa Lake, Jinyang Lake, Junam Reservoir, and Hoedong Reservoir. In particular, in the case of tilapia, which lives in tributaries of the Geumho River, Dalseo Stream, and the Nakdong River, its range of habitat is expected to expand to the middle and lower of the Nakdong River system. Therefore, it is judged that it is necessary to prepare physical and institutional management measures to prevent the spread of the local population where tilapia currently inhabits and to prevent introduction to new habitats.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1068-1072
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• 2006

최근 하천의 유지유량을 결정함에 있어서 어류의 서식환경을 고려하여 최적의 유량규모를 제시하는 연구결과가 국내 여러 연구자에 의해서 제시되고 있다. 하천에서의 어류 서식처를 고려한 유지유량의 결정방법은 미국에서 제시된 유지유량증분 방법론(Instream Flow Incremental Methodology)에 근본을 두고 있으며 대부분의 방법이 어류 서식처에 대한 수리모의를 위해서 1차원 수리모형을 이용하여 왔다. 특히 어류 서식처에 대한 1차원 수리모의를 위하여 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)이 가장 보편적으로 적용되고 있으며 모의 결과로 제시되는 어류 서식처의 가중가용면적(Weighted Usable Area)을 토대로 하여 최적 유량의 규모를 제시하게 된다. 따라서 본 연구에서는 어류 서식처를 고려한 하천유지유량 산정함에 있어서 최적유량 결정에 중요한 지표로 사용되는 가중가용면적(WUA)을 산정함에 있어서 일반적으로 사용되어 온 1차원 수리모형인 PHABSIM을 이용한 결과와 함께 최근 개발되어 수리학 분야에서 폭넓게 적용되고 있는 2차원 수리모형을 이용하여 산정된 결과를 비교하여 제시하고자 한다. 본 연구에서는 2차원 수리해석을 위해서 River2D를 이용하였으며 한강수계의 주요 지천을 선정하여 2가지의 서로 다른 수리모의 결과를 비교하였다. 대상 어종은 어류상 조사 결과, 각 지천의 우점종인 피라미를 선정하였으며 수리해석에 의한 어류의 서식처 모의를 위하여 필요한 서식처 적합도 지수 Habitat Suitability Criteria)는 낙동강 수계에서 작성된 결과를 이용하였다. 각 1차원 및 2차원 수리해석에 의해서 산정된 가중가용면적에 대한 상관분석을 실시하였으며 유지유량 증분방법론(Instream Flow Incremental Methodology)의 개념에 입각하여 최적의 유량 값을 산정하였다. 각 지점에서의 가중가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장 단계별(산란기, 성어기) 가중가용면적(WUA)을 산정하여 비교.분석하였으며 분석결과 가중가용면적(WUA)값의 분포가 성어기, 산란기에서 선형(linear)으로 잘 표현되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.219-219
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• 2023

4대강사업으로 인해 생태계가 파괴되는 하천의 문제점이 발생하였다. 그로 인해 어류의 서식환경이 변화하였다. 하지만, 어류 각각의 서식처 선호도가 변화한 것은 아니기에, 변화된 환경에서 어류의 서식처에 대한 분석이 필요하다. 어류들이 선호하는 환경 조건을 판단하는데 많이 사용되고 있는 지수는 서식처 적합도 지수(Habitat Suitability Index, HSI)이다. 서식처 적합도 지수는 유속 및 수심과 같은 수리적 서식처 특성과 대상 종의 선호도를 나타내는 지수이다. 가로축은 수심 및 유속 변수, 세로축은 적합도를 의미하며, 1의 값에 해당하는 수심 및 유속이 대상 어종이 가장 선호하는 수심 및 유속 값을 나타낸다. 국내에서는 실제로 서식처 적합도 지수를 활용해 수리 인자와 서식처의 관계에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 서식처 적합도 지수는 현재 수리 인자만을 고려해 서식처 적합도를 판단하고 있는데, 정밀한 분석을 위해서는 수리 인자뿐만 아니라 수질 인자를 포함해 분석해야 한다. 실제로 수리 인자와 수질 인자를 함께 고려해 어류의 서식처를 분석한 연구는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 수질적인 부분의 지수를 직접 개발하는 것이 아닌, 하천의 수질의 등급을 나타낸 Water Quality Index (NSFWQI)을 이용해 수질부분의 서식처 분석을 실시한다. NSFWQI는비교적 계산이 간단하여 수질 변화를 쉽게 파악할 수 있는 특징을 가진 지수이다. 수리자료는ADCP로 얻은 자료를 통해 기존 문헌과 대상 지역에서의 이미 존재한 서식처 적합도 지수를 이용하고, 수질 자료는 YSI로 얻은 자료를 통해 대상 지역의 NSFWQI 지수를 계산하였다. 서식처 적합도 지수와 NSFWQI 두 가지 지수를 공간분포로 나타내어 Arcgis의 적지분석 기능을 이용해 어류의 최적의 서식처 지역을 제시 하는데에 목적이 있다. 평가 대상 어종은 정수성 어종인 끄리(Opsariichthys uncirostris)와 유수성 어종인 피라미 (Zacco platypus)를 선정하였다.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.38 no.4
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• pp.634-649
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• 2020

Recently, stream longitudinal connectivity has been a topic of investigation due to the frequent disconnections and the impact of aquatic ecosystems caused by the construction of small and medium-sized weirs and various artificial structures (fishways) directly influencing the stream ecosystem health. In this study, the international and domestic research trends of the longitudinal connectivity in aquatic ecosystems were evaluated and the applicability of fish-based longitudinal connectivity models used in developed countries was analyzed. For these purposes, we analyzed the current status of research on longitudinal connectivity and structural problems, fish monitoring methodology, monitoring approaches, longitudinal disconnectivity of fish movement, and biodiversity. In addition, we analyzed the current status and some technical limitations of physical habitat suitability evaluation, ecology-based water flow, eco-hydrological modeling for fish habitat connectivity, and the s/w program development for agent-based model. Numerous references, data, and various reports were examined to identify worldwide longitudinal stream connectivity evaluation models in European and non-European countries. The international approaches to longitudinal connectivity evaluations were categorized into five phases including 1) an approach integrating fish community and artificial structure surveys (two types input variables), 2) field monitoring approaches, 3) a stream geomorphological approach, 4) an artificial structure-based DB analytical approach, and 5) other approaches. the overall evaluation of survey methodologies and applicability for longitudinal stream connectivity suggested that the ICE model (Information sur la Continuite Ecologique) and the ICF model (Index de Connectivitat Fluvial), widely used in European countries, were appropriate for the application of longitudinal connectivity evaluations in Korean streams.