• 한국농공학회논문집
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• 제64권4호
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• pp.55-64
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• 2022

The objectives of this study were to assess physical habitat suitability of fish species for different life cycle stages and to suggest appropriate ecological stream flows in a Bokha downstream reach. A dominant species of Zacco platypus was selected as the study fish of which three stages of spawning, juvenile and adult in life cycle were considered into assessment. The stream hydraulic environment was calibrated with HEC-RAS before the PHABSIM simulation. The hydraulics of flow velocity and depth were used to estimate Weighted Usable Area (WUA) by multiplying respective habitat suitability indices with stream area. Overall the WUAs tend to be great in gentle slopes with relatively shallow water depth regions. Maximum WUAs, ie, candidate for ecological flow rates were 1 m³/s, 7 m³/s and 8 m³/s for the respective spawning, juvenile and adult stages of Zacco platypus. Since the ecological flow rates for juvenile and adult stages appeared to be is greater than the abundant flow rate (3.67 m³/s) for the study reach, additional water supply may be needed but should be cautious to avoid the spawning period of Apr through May from the stream water management perspective.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.146-146
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• 2023

우리나라의 하천은 도시의 급격한 산업화와 공업화로 인해 이수, 치수 목적을 중심으로 관리되어왔다. 그러나 최근 기후변화의 가속화와 댐과 같은 인공 구조물로 인해 하천의 수질 및 흐름이 위협받으면서 하천 환경개선에 대한 문제가 사회적으로 대두되고 있다. 하천의 생태기능은 하천에서 살아가는 각종 생물의 서식 조건을 유지함으로써 하천이 환경적으로 건강한 상태를 유지하도록 하는데 중요한 역할을 한다. 따라서 하천 환경개선을 위해서는 하천 생태기능 유지를 위한 최적 유량을 확보해야 한다. 일반적으로 하천의 생태기능을 보존하는데 필요한 최적 유량에 대한 평가에는 USGS(United States Geological Survey)에서 개발한 어류에 대한 유량과 서식지 가용성사이의 관계를 바탕으로 하는 물리적 서식처 모형 (Pysical HABitat SIMulation, PHABSIM)이 널리 사용되고 있다. PHABSIM은 가중가용면적(Weighted Useable Area, WUA)과 유량의 관계곡선을 산출하여 생태유량을 산정할 수 있게 한다. 본 연구에서는 최근 10년 동안 어류 건강성 평가에서 낮은 등급을 받은 탄천 대왕교 지점을 대상으로 PHABSIM을 이용한 어류의 계절별 최적 생태유량을 산정했다. 연구에 사용된 유량자료는 2012부터 2021년까지의 데이터가 사용되었다. 탄천의 대표 어종으로는 각 하천에서 우점종으로 선정된 Zacco platypus가 사용되었다. 각 연도별 그리고 계절별 하천 유량의 변화에 따른 환경생태유량 분석을 통해 제시된 각 하천의 최적 환경유지유량에 대한 결과는 한강권역 환경생태유량 산정 및 하천 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.488-488
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• 2023

유량에 따른 수치모형(Nays2D) 하상변동 모의 결과를 토대로 서식처 적합도 분석 모델(PHABSIM: Phsical Habtiat Suitability Model)의 입력자료로 활용하여, 유량에 따른 하상 지형변화와 그에 따른 어류 서식처 적합도 변화를 분석한다. 금강 2km를 대상으로 2차원 모형인Nays2D를 적용하여 부등류 흐름(댐 방류량, 2년 빈도 유량, 100년 빈도 유량 등)에 따른 하상변동모의를 실시하였고, 모의 결과값(단면 표고, 유속, 수위)을 물리적 서식처 평가 모델인 PHABSIM의 입력자료로 활용하였다. 피라미 서식을 위한 적정 유속과 수심의 서식처 적합도 지수를 이용하여 각 유량별 가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)을 산정하여 비교 분석하여, 유량에 따른 단면 구조의 변화가 WUA와 피라미 서식처 적합도에 어떻게 영향을 미치는지 검토한다. 본 연구는 2차원 수치 모의 결과에 따른 단면(혹은 지형) 변화 양상과, 그에 따라 피라미를 비롯한 다른 생물종(어류, 저서성대형무척추동물)의 분포 경향에 연관성이 있는지를 실제 유량 변화와 생물종 조사 결과(물환경정보시스템에서 제공하는 생물종 데이터 활용)와 연계하여 검토 및 검증해보고, PHAMSIM을 이용한 서식처 적합도 분석 시 고려해야할 변수 및 검증 방법 제언에 중점을 둔다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2020

생태유량은 하천에 서식하는 동·식물 등의 서식처 조건을 고려하여 갈수시에도 최소한의 하천생태계가 유지될 수 있도록 하는 유량이다. 이는 하천의 적정유량으로 적용할 수 있는 생태적 기준의 하나이며 수생생물의 물리적 서식처 적합도를 이용하여 산정할 수 있다. 특히 하천 생태계의 먹이 사슬 상층부에 속하는 어류는 서식처의 물리적 조건에 민감하므로 적절한 유량을 보장해 주는 것이 중요하며, 이러한 이유로 생태유량 산정에 어류의 서식처 조건이 주로 이용된다. 본 연구에서는 다목적댐의 건설과 준설 및 매립 등으로 유황 변동과 하류 염해 피해 등에 의한 하구 생태계 변화 등을 겪고 있는 섬진강 수계를 대상으로 송정, 겸백, 화개 세 지점에 대해 생태유량을 산정하였다. 이 생태유량은 섬진강 수계에서는 직접 측정에 한계가 있어 금강에서 측정된 피라미의 서식처 적합도 지수를 이용하였고, 지점의 하상재료 및 환경 조건을 반영하여 PHABSIM을 이용하여 산정되었다. 그 결과 송정의 최적 생태유량은 8.5㎥/s, 겸백은 2.26㎥/s, 그리고 화개 지점은 36㎥/s로 산정되었다. PHABSIM을 이용한 생태유량 산정 값은 지점에 따라 다소 과대 추정되는 경향이 있기도 하지만, 섬진강 수계의 해수 침투 등에 의한 염해 피해 대책 마련 등을 위해서는 산정된 유지유량을 확보하기 위한 해결 방안이 제시되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권6호
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• pp.339-347
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• 2017

본 연구는 원주천과 보성강에서 보의 형태에 따른 어류 군집 구조를 파악하고, 보를 중심으로 상하류에 PHABSIM을 이용한 최적 생태유량을 산정하여 물리적 서식지 평가를 실시하였다. 2014년 8월부터 2015년 9월까지 원주천의 콘크리트 보(반곡보) 6회, 보성강의 돌보는 5회 조사를 실시하였다. 어류는 투망과 족대를 이용하여 채집하였으며, 어류를 채집한 지점에서 유속, 수심, 하상재료를 측정 및 관찰하였다. 어류상을 토대로, 생물다양도(우점도, 균등도, 다양도, 풍부도)를 측정하였으며, PRIMER5를 통해 군집유사도를 산출하였고, PHABSIM을 이용하여 최적 유량을 산정하였다. 원주천에서는 7과 20종 2,104개체가 채집되었으며 피라미와 참갈겨니가 각각 39.7%, 15.8%로 우점 및 아우점하였다. 보성강에서는 6과 28종 1,638개체가 출현하였고, 피라미와 돌마자가 각각 22.0%, 17.2%로 우점 및 아우점하였다. 서식지적합도지수(Habitat Suitability Index, HSI)를 산정하기 위해 두 지점의 대표어종인 피라미를 선정하였다. 그 결과 원주천에서는 수심 0.2~0.6 m 유속 0.1~0.3 m/s로 측정되었고, 보성강에서는 수심 0.3~0.6 m, 유속 0~0.3 m/s로 나타났다. PHABSIM을 이용한 최적 생태유량 모의 결과 원주천의 보상류가 1.1 cms, 하류가 0.3 cms, 보성강은 상류가 0.4 cms, 하류가 2.2 cms로 나타나 각각의 하천에서 반대의 결과가 나타났다. 최적유량 적용시 가중가용면적(Weighted Usable Area, WUA)는 원주천이 상류 9.5%, 하류 26.6%, 보성강은 상류 34.8%, 하류 53.3%로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1041-1052
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• 2022

본 연구는 낙동강 본류의 안동댐 하류(4,565.7 km²) 하천을 대상으로 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 활용하여 대상어종에 대해 환경생태유량을 산정하고 어류서식처에 대한 2차원 공간분석을 수행하였다. 서식처 모형의 구축을 위해 낙동강유역의 하천기본계획보고서를 활용하여 하천단면정보와 수리학적 입력자료를 수집하였다. PHABSIM 구축범위는 구담수위관측소(GD)로부터 약 410.0 m, River2D의 경우 GD를 포함한 약 6.0 km에 대해 구축하였다. 대상어종 선정 및 HSI 구축을 위해 대상하천의 하류에 위치한 풍지교에서 어류 현장조사를 수행하였다. 어류 현장조사 결과, 피라미가 우점종으로 나타나 피라미(Zacco platypus)를 대상어종으로 선정하였고 피라미의 물리적 서식처 특성을 활용하여 HSI를 구축하였다. 피라미의 최적 HSI 범위는 유속에서 0.3~0.5 m/s, 수심에서 0.4~0.6 m, 그리고 하상재료는 모래에서 잔자갈로 나타났다. HSI를 PHABSIM에 적용하여 환경생태유량을 산정한 결과, 대상하천의 최적 환경생태유량은 20.0 m³/sec로 산정되었다. River2D를 활용하여 어류서식처의 2차원 공간분석을 수행한 결과 WUA는 환경생태유량 조건에서 107,392.0 m₂/1000 m으로 산정되었고, Q₃₅₅ 조건과 비교하여 하천 전반적으로 어류서식처가 확보되는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.52-59
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• 2005

The goal of this project is to estimate the instream flow of the Han River Basin to ensure the adequate supply of suitable quality water for preservation and enhancement of aquatic ecosystems. A applied model is Physical Habitant Simulation System(PHABSIM) of Instream Flow Incremental Methodology(IFIM). The parameters which are needed to simulation by PHABSIM such as flow depth, velocity distribution and channel cover with cross section data are obtained by field survey. The Habitat Suitability Criteria with the application of univariate curve on Zacco platypus as a target species was able to be established by conducting the field investigation. The estimated results of ecological recommended instream flow by this study has important meanings that the future river management have to seriously take into account for the natural environment and functions of river system.

• 한국물환경학회지
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• 제24권3호
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• pp.317-327
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• 2008

This study developed the methodology to calculate the total daily maximum load (TMDL) using the instreamflow requirement because the previous TMDLs were too simple to easily achieve. Instreamflow requirement which was the average low flow ($Q_{275}$) in the previous planning cannot consider the seasonal variation of streamflow. Therefore, this study used the instreamflow requirement which is a maximum value among hydrologic drought flow ($Q_{355}$), and environmental flows for ecology and scenery. The environmental flows for ecology were calculated using Physical HABitat SIMulation system (PHABSIM) which can estimate the necessary flow for fish survival by life cycle. Using the proposed method, all monthly TMDLs of streams in the Anyangcheon were calculated for the application.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2085-2089
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• 2008

수자원 개발이 자연 하천 생태계에 미치는 다양한 악영향들은 하천에 서식하는 동 식물의 생태서식지의 변화를 초래할 수 있다. 하천생태계를 보전하고 복원하기 위해서는 수리학과 생물학이 연계된 생태수리학적 모형을 지속적으로 연구 개발하여 수자원 개발에 따른 장래의 물리적인 거동을 비교적 정확하게 분석 및 예측하는 것이 필요하다. 본 연구의 목적은 21세기 프론티어 연구사업 'RAMS (River Analysis and Modeling System) 적용' 과제 중 개발된 RAM2, RAM4, RAM6 해석 모형으로부터 유속, 수위, 수온, SS, 하상고, 하상재료 데이터를 받아들여 GIS와 연계하는 2차원 하천 생태 모형 (RAM 8)을 개발하는 것이다. 그리고 개발에 따른 모형 검증을 위해서 우리나라 4대 강 중 유일하게 하구둑이 설치되어 있지 않아 자연적인 하천지형과 기수역 생태계가 잘 보존된 한강 하구부를 적용구간으로 선정하여, 서식지 적합성을 판단하고 그에 따른 적정 유량을 산정하여 1차원 서식처 모형인 PHABSIM을 이용한 결과와 비교한다.