• 대한토목학회논문집
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• 제32권5B호
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• pp.331-343
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• 2012

본 연구는 홍천강과 홍천강 지류인 오안천을 포함한 총 15 km 구간에서의 어류 중심의 현장조사를 수행하고, 조사된 결과를 이용하여 수생태 건강성을 평가하였다. 현장 조사 지점은 각 교량을 중심으로 총 9개 지점에서 8-11월 사이 4회 조사가 이루어졌다. 각 지점별로 조사된 어류 데이터를 이용하여 우점도, 균등도 및 풍부도 등의 생물다양도를 산정하였으며, IBI 및 QHEI를 이용한 수생태 건강성을 평가하였다. 그 결과 홍천강 대상구간 전체에 대한 IBI는 양호-보통 상태를 보이는 것으로 나타났으며, 도심구간에서는 보통-악화 상태를 갖는 것으로 나타났다. 한편, QHEI를 이용한 평가 결과, 최적-양호를 보였다. 또한, 멸종위기종인 가는돌고기를 이용하여 서식처적합도지수를 산정하고, PHABSIM 모형을 이용하여 생태유량을 산정하였다. 기존 문헌에서는 홍천강에서 멸종위기종인 묵납자루가 서식하는 것으로 보고되었으나, 최근의 연구 및 본 연구에서는 묵납자루의 서식이 확인되지 않았다. 따라서 기존 연구에서 조사된 결과를 이용하여 묵납자루 서식을 위한 물리적 서식처 범위를 산정하고, 홍천강에서 묵납자루 서식처 개선 방안을 고찰하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.285-293
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• 2016

본 연구는 원주천을 대상으로 하천시설물의 최적 설계를 위한 안정하도 평가와 물리적 교란개선 평가를 수행하였다. 안정하도 설계를 위한 구간별 안정경사를 분석하였으며, 안정경사를 만족하기 위한 하천시설물의 개선 시나리오를 도출하였다. 그에 따라 각 시나리오에 대한 물리적 교란개선 평가를 통해 안정하도 설계와 물리적 교란개선을 위한 최적의 시나리오를 선정하였다. 아울러 안정하도 설계와 물리적 교란개선을 위한 하천시설물의 개선 시 물리 서식처의 변화를 분석하였다. 원주천의 하천 환경조사와 어류의 군집특성을 이용하여 수중 생태계를 대표할 수 있는 복원 목표어종으로 참갈겨니를 선택하였다. 참갈겨니의 서식적합지수를 사용한 서식적합도 분석은 PHABSIM 모형을 이용하였다. 예측 평가를 수행한 결과 서식적합도와 가중가용면적은 소폭 감소하는 것으로 나타났으나, 하천시설물의 개선에 따른 영향은 아닌 것으로 나타났다. 따라서 원주천의 물리적 건전성과 안정성을 제고할 수 있는 하천시설물의 배치 방안을 제시하였으며, 그에 따른 물리 서식처의 변화는 영향이 없는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.935-946
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• 2006

본 연구에서는 도시하천의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원계획을 수립하기 위한 절차를 Heathcote가 제안한 다음과 같은 7단계를 토대로 제시하였다. 단계별 절차는 (1) 유역의 물순환 관련 요소 파악, (2) 문제점 도출 및 우선순위의 결정, (3) 분명하고 구체적인 목표의 설정, (4) 모든 대안의 제시, (5) 가능한 대안의 선별, (6) 선별된 대안의 효과분석, (7) 최종대안의 수립으로 이루어져 있다. 대상 유역의 정량적인 평가를 위한 건천화 지수 산정(2단계)과 대안의 효과 평가(7단계)에 지속가능한 개발 개념인 PSR 모형을 사용하여 각각의 인자를 결정할 것을 제안하였으며, 정량적인 평가에는 복합계획법의 사용을 제안하였다. 구체적인 목표 설정(3단계)을 위해 국내에서 이수관리를 위해 고시하고 있는 하천유지유량을 PHABSIM과 갈수량 산정방식을 이용하여 결정하도록 하였으며, 대안들의 효과 분석(6단계)에는 정확한 연속유출모의뿐만 아니라 토지이용 변화, 저수지 건설 및 운영 등의 대안을 모의할 수 있는 SWAT과 같은 정밀한 수문모형을 제안하였다. 제안된 절차는 다음 논문을 통해서 안양천 중상류 유역에 적용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.212-216
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• 2011

현재 하천 건천화에 따른 수생태계 교란 및 수질악화 등의 근본적인 문제가 발생하고 있으며, 최근 정부의 저탄소 녹색성장기조에 따라 조성되고 있는 신도시, 소규모 및 대규모 택지개발사업의 경우는 환경 친화적인 단지조성 요구에 부응하기 위해 기존 도심하천의 복원 및 인공하천의 녹색성장을 고려한 친환경적 생태하천으로 조성하고자 하는 다양한 노력이 시도되고 있으나 안정적인 생태복원의 수원확보 방안을 마련하지 못해 실제 설계가 반영되지 못하고 있다. 또한, 조성하고자 하는 소하천 혹은 실개울 등의 수질보전 및 생태계 보호 등 하천이 본래의 기능을 유지할 수 있도록 생태하천유량을 확보하는 다양한 기술들이 개발되어 있지만, 공사 유형과 주변 환경에 적합한 생태하천유량 확보 방안을 선정할 수 있는 비구조적 대책마련이 부족한 실정이다. 이러한 실정과 문제점을 고려해 볼 때, 조성하고자 하는 도시 내 자연하천 및 인공하천 조성 등 수변환경을 고려한 단지조성에 맞는 생태하천유량 확보 방안 및 평가에 대한 연구가 단계적으로 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 생태하천유량 확보와 하천수질 개선이 필요한 특정 지역 또는 다양한 유형의 공사 지구 내 하천이 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 적용 가능한 생태하천유량 확보 방안들과 수리해석 모델인 HEC-RAS(River Analysis System), 생태하천유량 산정 모델인 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation)을 연계한 물리서식처 평가 모듈을 개발하고, 이를 기초로 가중치부여매트릭스 평가(국토해양부, 2006) 기법을 적용한 최적의 생태하천유량 확보 방안과 수질개선 방안을 제시해 줄 수 있는 의사결정지원 시스템을 구축 하고자 한다. 본 연구에서 개발된 최적의 생태하천유량 확보 방안 도출을 위한 의사결정지원 시스템의 활용으로 필요유량은 물론, 기준을 만족하는 수질의 확보가 절실히 요구되는 중 소규모 하천에 실질적으로 적정수질의 생태하천유량을 확보함으로서 하천으로서의 역할을 위한 본 기능의 회복과 동시에 소하천, 도심하천 및 인공하천 등 중 소규모 수계의 수문순환을 정상화하여 하천의 지속 가능한 개발과 관리가 효율적으로 이루어지도록 하는데 이용될 수 있을 것으로 예상되어진다.

• 생태와환경
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• 제46권1호
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• pp.10-17
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• 2013

History of Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) Following the large reservoir and water development era of the mid-twentieth century in North America, resource agencies became concerned over the loss of many miles of riverine fish and wildlife resources in the arid western United States. Consequently, several western states began issuing rules for protecting existing stream resources from future depletions caused by accelerated water development. Many assessment methods appeared during the 1960's and early 1970's. These techniques were based on hydrologic analysis of the water supply and hydraulic considerations of critical stream channel segments, coupled with empirical observations of habitat quality and an understanding of riverine fish ecology. Following enactment of the National Environmental Policy Act (NEPA) of 1970, attention was shifted from minimum flows to the evaluation of alternative designs and operations of federally funded water projects. Methods capable of quantifying the effect of incremental changes in stream flow to evaluate a series of possible alternative development schemes were needed. This need led to the development of habitat versus discharge functions developed from life stage-specific relations for selected species, that is, fish passage, spawning, and rearing habitat versus flow for trout or salmon. During the late 1970's and early 1980's, an era of small hydropower development began. Hundreds of proposed hydropower sites in the Pacific Northwest and New England regions of the United States came under intensive examination by state and federal fishery management interests. During this transition period from evaluating large federal reservoirs to evaluating license applications for small hydropower, the Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) was developed under the guidance of the U.S. Fish and Wildlife Service (USFWS).

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.8-8
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• 2017

본 연구는 원주천 16 km 구간을 대상으로 안정하도 설계에 따른 하상의 변동과 그에 따른 물리적 생물학적 교란 영향을 분석하였다. 안정하도 설계를 위한 방법으로 구간별 안정경사관계곡선을 도출하였으며, 현재 하도의 구간별 경사와 비교하여 안정/불안정을 판단하였다. 원주천 대상구간은 총 20개구간 중 17개 구간이 안정한 하상경사로 나타났으며, 하류부 2개 지점과 상류부 1개 지점에서 불안정 경사로 나타났다. 불안정 구간의 안정하도 설계를 위한 방법으로는 하천시설물의 도입을 통한 하상변동의 유도로 안정경사를 설계하는 방법과 하도의 준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정경사 설계 방법을 이용하였다. 하천시설물의 도입을 통한 안정하도 설계의 경우 2개의 구간에서 추가적인 안정하도의 설계로 총 19개 구간이 안정하도로 설계되었으며, 하도의 준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정하도 설계의 경우 20개 구간 전부에서 안정경사로 설계되었다. 아울러 안정하도 설계에 따른 하천의 물리적 생물학적 교란 양상을 분석하기 위해 물리적 교란개선 평가 결과와 물리서식처의 변화를 분석하였다. PHABSIM 모형을 이용하여 원주천의 최우점종인 참갈겨니를 대상으로 평수량에 대한 서식적합도 (HS, habitat suitability)와 가중가용면적 (WUA, weighted usable area)의 변화를 분석하였다. 현재 상태와 5년의 하상변동 모의 후의 평가 분석결과를 하천시설물 도입과 하도의 준설에 따른 5년경과 후의 예측평가 결과와 비교 분석하였다. 하천시설물의 도입에 따른 안정하도 설계의 경우 물리적 교란개선 평가 결과는 현재상태보다 소폭 개선되었으며, 물리서식처는 현재상태 보다는 감소하나, 현재의 5년경과 후와 유사하게 나타났다. 하도준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정하도 설계의 경우 물리적 교란개선 평가 결과는 미약하게 감소하였다. 물리서식처는 현재상태와 유사하게 나타났으며, 현재의 5년경과 후 보다는 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 안정하도 평가와 물리적 교란개선 평가 및 물리서식처 분석을 통한 하천의 안정성과 건강성 증대 방안을 도출하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권1호
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• pp.59-67
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• 2022

The purpose of this study is to provide essential data necessary to assess ecological flow requirements by understanding habitat conditions for fish species through monitoring an ecological environment in the Korea stream (Dal Stream) and building related database. On-site surveys were conducted for identifying ecological and habitat conditions at the four monitoring sites. Fish sampling was carried out at the selected four sites (St.) during the period ranging from September, 2008 to September, 2009. At the four sampling sites, we measured water surface elevation, depth and velocity at the cross-sections. Optimal Ecological Flowrates (OEFs) were estimated using the Habitat Suitability Index (HSI) established for four fish species Zacco koreanus (St.1), Pungtungia herzi (St.2), Coreoleuciscus splendidus (St.3), and Zacco platypus (St.4) selected as icon species using the Physical HABitat SIMulation system (PHABSIM). Eighteen species (56.3%) including Odontobutis interrupta, Coreoperca herzi and C. splendidus were found endemic out of the 32 species in eight families sampled during this study period. The endangered species was collected Acheilognathus signifier, Pseudopungtungia tenuicorpa and Gobiobotia macrocephala, and this relative abundance was 9.4%. The most frequently found one was Z. platypus (31.3%) followed by C. splendidus (17.6%) and Z. koreanus (15.7%). The estimated IBI values ranged from 27.3 to 34.3 with average being 30.3 out of 50, rendering the site ecologically poor to fair health conditions. For C. splendidus (St.3), the dominant fish species in the stream, the favored habitat conditions were estimated to be 0.3-0.5 m for water depth, 0.4-0.7 m/s for flow velocity and sand-cobbles for substrate size, respectively. An OEFs of 8.5 m³/s was recommended for the representative fish species at the St.3.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.458-458
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• 2021

하천의 환경기능과 생태에 관한 관심이 증가하며 생태를 고려한 하천 유지 유량의 산정이 필요하다. 수문 특성의 물리적 서식처에 관한 연구는 PHABSIM, River2D 등의 소프트웨어 적용을 통한 유지유량증분법(IFIM), 수문 인자별 서식처적합도지수(HSI)를 기반으로 연구되고 있지만, 하천의 수질을 고려한 서식처 연구는 각 수질 인자별 서식처적합도지수 자료의 부족으로 하천유지유량 산정에 반영이 어려운 실정이다. 본 연구는 국내 하천의 수질·생태 모니터링 자료를 바탕으로 수온, DO 등의 수질 인자에 대한 피라미의 서식처적합도지수를 권역 단위로 산정했다. 수질 및 어류조사 자료는 물환경정보시스템의 최근 10년 수질측정망, 생물측정망 조사자료를 이용해 구축하였다. 피라미의 수질별 서식 적합도는 일반화가법모형(GAM)을 적용하여 수질 인자별 어류 개체 밀도 분포의 상관관계를 분석하여 지수화하였다. 특히, 어류의 서식 특성은 수계별로 상이할 수 있어 가용 데이터의 범위를 고려하여 권역별 수질 인자에 따른 피라미의 서식 특성을 분석하였다. 본 연구로 제시된 권역단위 피라미의 수질 서식처 적합도 지수는 생태를 고려한 하천사업의 계획, 평가의 기초자료를 제시할 수 있을 것이다. 또한, 피라미 외 각 하천의 주요 생태 어종 평가를 위한 수질 서식처 적합도지수 산정의 자동화를 위한 알고리즘 개발에 적용가능할 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.467-467
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• 2022

1990년대 후반부터 시작된 자연형 하천정비 사업은 기존의 수질보전정책 외에도 하천생태계에 대한 관심이 부각되는 계기로 작용하고 있다. 이 중 환경생태유량은 기존의 하천유지유량보다 확대된 개념으로 수생태계 건강성 회복을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 도시하천 수생태계 건강성 회복방안 마련을 위한 기초자료 마련을 위해 부산의 대표적인 도시하천인 온천천과 학장천을 대상으로 환경생태유량을 산정하였다. 환경생태유량은 하천의 물리적 특성 및 어류·유량을 조사하는 하천현장조사, 서식지적합도지수 산정의 과정을 통해 산정된다. 온천천과 학장천에서 각각 3개의 대표지점을 선정하고 각 지점별로 2회의 현장조사를 통해 각 지점에서의 수심, 유속, 하상재료, 어류 조성을 조사하였다. 조사결과를 바탕으로 붕어와 참갈겨니를 대표어종으로 선정하고 Instream Flow and Aquatic Systems Group(IFASG, 1986)에서 제시한 방법을 이용하여 서식지적합도지수를 산정한 후, 미국지질조사국의 물리적서식지모의시스템(PHABSIM)을 이용하여 하천별, 어종별 환경생태유량을 산정하였다. 온천천의 경우, 붕어와 참갈겨니 모두 약 0.7~0.8m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어 일 60,000~70,000m³ 가량의 환경생태유량 공급이 필요한 것으로 나타났다. 학장천의 경우, 붕어는 약 0.6~0.7m³/s, 참갈겨니는 약 0.3~0.4m³/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어, 각각 일 50,000~60,000m³, 25,000~35,000m³ 가량의 환경생태유량이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구로부터 산정된 환경생태유량을 금번 관측유량 및 현재의 하천유지용수 공급계획량과 비교해보면 온천천에서는 일 15,000m³ 이상, 학장천에서는 어종에 따라 일 7,000m³ 이상의 추가유량 확보가 필요한 것을 알 수 있었다. 특히 학장천의 경우, 어종에 따른 환경생태유량의 차이가 크게 나타나 하천 구간별 유량조사를 통해 어종별 주요 서식지 구간 설정 및 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.545-554
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• 2005

금번 연구는 낙동강 유역의 영강, 위천, 회천, 거창위천, 청도천, 단장천에서 산란기와 성어기에 어류의 서식과 수심, 유속, 하상재료 등 수리학적 특성에 관한 자연과학과 공학의 학제간 상호 연계조사를 시행하였으며, 어종별(피라미와 갈겨니), 성장단계별(산란기와 성어기), 서식처조건별(수심, 유속과 하상재료) 어류 서식 적합도 기준을 작성하였다. 유지유량 증분법 개념의 물리적 서식처 모의시스템을 적용하여, 낙동강 유역의 주요 하천에서 어류서식에 적합한 유량을 산정하고, 그 중 가장 큰 유량값을 생태학적 추천유량으로 결정하였다. 금번 결정한 생태학적 추천유량은 내성천 $6.5\;m^3/s$ 등 $5.0\;m^3/s{\sim}10.0\;m^3/s$ 이었다. 또한 생태학적 추천유량과 기존에 산정된 생태계 필요유량 및 유황분석 결과를 비교${\cdot}$검토 하였다.