• 한국지형학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-19
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• 2020

A river bed which is submerged in water at high flow and becomes part of the river at low flow, serves as a bridge between the river and the land. The channel bar creates a unique ecosystem with vegetation adapted to the particular environment and the water pool forms a wetland that plays a very important role in the environment. To evaluate anthropogenic impacts on the river bed in the Middle Yeongsangang River, the fluvial landforms in the stream channel were analyzed using multi-temporal remotely-sensed images. In the aerial photograph of 2005 taken before the construction of the large weirs, oxbow lakes, mid-channel bars, point bars, and natural wetlands between the artificial levees were identified. Multiple bars divided the flow of stream water to cause the braided pattern in a particular section. After the construction of the Seungchon weir, aerial photographs of 2013 and 2015 revealed that most of the fluvial landforms disappeared due to the dredging of its riverbed and water level control(maintenance at 7.5El.m). Sentinel-2 images were analyzed to identify differences between before and after the opening of weir gate. Change detection was performed with the near infrared and shortwave infrared spectral bands to effectively distinguish water surfaces from land. As a result, water surface area of the main stream of the Yeongsangang River decreased by 40% from 1.144km² to 0.692km². A large mid-channel bar that has been deposited upstream of the weir was exposed during low water levels, which shows the obvious influence of weir on the river bed. Newly formed unvegetated point bars that were deposited on the inside of a meander bend were identified from the remotely sensed images. As the maintenance period of the weir gate opening was extended, various habitats were created by creating pools and riffles around the channel bars. Considering the ecological and hydrological functions of the river bed, it is expected that the increase in bar areas through weir gate opening will reduce the artificial interference effect of the weir.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6B호
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• pp.373-378
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• 2012

본 연구에서는 이론적 배경을 토대로 사행 하천의 만곡부에 적용하기 용이한 횡분산계수 경험공식을 새롭게 제안하였다. 차원해석을 통한 독립변수들의 선정 대신 이론식을 기반으로 독립변수들과 그들의 함수형태를 우선 결정하였다. 결정된 함수식에서 매개변수를 골라내고 이를 고정하는 대신 회귀계수로 전환하여 실제 하천 만곡부에 적합한 경험식을 비선형회귀분석을 통해 제안하였다. 기존의 횡분산계수식들과 비교해 보면 본 연구에서 개발된 식이 관측 분산계수와 대체적으로 일치하는 경향을 보였다. 개발된 식의 특징을 살펴보면 마찰항에 대한 민감도가 상대적으로 적어 조도가 작은 하천에도 적용하기에 무리가 없어 보인다. 또한 개발된 식은 수심 대비 사행반경의 비가 큰 경우에도 기존의 추정식처럼 이상치를 나타낼 우려가 없어 만곡이 심한 사행하천에 적용하기 적합하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.69-81
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• 2006

본 연구에서는 댐하류부에서 댐의 방류량에 따른 하상변동을 예측하기 위하여 SMS 모형을 사용하여 2차원 분석을 실시하였다. 용담다목적댐 하류유역인 금강 상류지역에 RMA-2 및 SED-2 모형을 이용하여 수리분석 및 유사이동을 통한 하상변동 모의를 실시한 결과 만곡수로에 대한 횡단면 침식 및 퇴적의 정량적 경향, 교각부근에서 세굴경향의 시각적 분석이 가능하였다. 만곡부인 No.176(1.4 km)지점에서는 $-102.4 mm{\sim}54.2 mm$, No. 146(7.4 km)지점에서는 $-104.1 mm{\sim}28.9 mm$ 정도의 한 횡단면 내에서 침식과 퇴적의 차이가 발생하였고, 직선수로의 감동교(No.164+100)에서는 비교적 균일한 침식이 발생했으나, 만곡수로에 위치한 덤덜교(No.146+50)에서는 만곡의 영향으로 우측의 침식이 활발한 것을 모의 할 수 있었다. 홍수시 댐방류량에 대한 하류부의 대책 수립에 있어서 만곡수로, 교량, 지류합류지점과 같은 1차원 분석으로는 미흡한 취약지구에 대해 2차원적인 분석을 실시하는 것이 타당하다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.229-242
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• 2012

본 연구에서는 괴산댐 하류 달천에서 성어기 피라미에 대한 물리 서식처 모의를 수행하였다. 이를 위하여 퍼지논리에 의한 서식처 적합도 지수를 산정하는 CASiMiR 모형을 이용하였다. 또한 모의결과를 서식처 선호도 곡선을 이용하여 서식처 적합도 지수를 산정할 수 있는 수리모형인 River2D 모형의 결과와 비교, 분석하였다. CASiMiR 모형의 수위 자료는River2D 모형을 통한 수위계산결과를 활용하였으며 현장측정자료와 비교한 결과 잘 반영하는 것을 확인하였다. 대상구간의 만곡부 상류 직선구간에 있는 여울에서 성어기 피라미의 서식처가 가장 적합한 것으로 나타났다. CASiMiR 모형의 경우$7.23m^3/s$의유량조건에서가중가용면적이최대값을보였고, River2D 모형은$9m^3/s$의 유량에서 최대 가중가용면적을 예측하였다. 또한 갈수량(Q355), 저수량(Q275), 평수량(Q185), 풍수량(Q95) 유량조건에서CASiMiR 모형은River2D 모형에 비해 가중가용면적을 0.3~25.3% 정도 과대 추정하는 결과를 보였다.

• 한국지형학회지
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• 제19권4호
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• pp.13-25
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• 2012

본 연구의 목적은 사행하는 자연하천에서의 이차류 특성을 실험적으로 관측하는 것이다. 이를 위하여 사행도가 1.2인 실규모 실험수로에서 다양한 유량 및 수심조건을 재현하고 3차원 유속 및 수심측정을 수행하였다. 실험결과, 만곡부의 외측에서 최대 유속이 관측되는 강한 이차류의 특성이 관측되었다. 이는 수직벽을 가지는 소규모 실험실 실험의 결과와 다른 양상으로 자연하천의 형태에 가까운 1:2 하안과 넓은 수면폭을 가지는 본 연구의 실험시설이 보이는 특성으로 이해된다. 만곡부의 외측에 발생하는 최대유속은 직선부로 진행됨에 따라 유심선 근처로 이동하여 직선형 하도에서의 흐름특성과 유사한 형태로 변화하였다. 이와 함께 양안에 각각 회전류가 형성되어 2개의 이차류가 발생하는 현상 역시 관측되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.97-106
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• 2023

본 연구에서는 태풍 힌남노에 의해 발생한 홍수로 인해 초래된 포항 신광천 및 냉천 하도의 지형 변화를 분석하였다. 항공사진 및 드론 영상을 이용하여 과거로부터 최근까지 하도의 평면적 변화를 분석한 결과 1960년대 이래로 하폭이 점차 감소였으나 홍수 이후 하폭이 다시 증가한 것으로 나타났다. 드론 및 현장 조사를 통한 홍수 전후의 단면 변화를 보면 만곡부 내측에 다량의 토사가 퇴적되었고 외측에서는 하안 침식이 발생하였다. 오어저수지의 자료와 빈도홍수량을 이용하여 홍수 전 단면을 기초로 HEC-RAS를 이용하여 산정한 홍수위는 실제 관찰된 수위에 비해 크게 낮았는데, 이는 홍수로 인한 단면 변화가 반영되지 않은데 기인한 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 고려할 때 중소하천의 홍수위 산정 시 토사 운반으로 인한 단면 변화를 고려하는 것이 중요하며 홍수 직후의 지형학적 변화를 조사하는 것이 필요하다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.57-63
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• 2023

기후변화로 인하여 발생하는 집중호우와 슈퍼태풍은 우리나라에서 많은 피해를 야기한다. 이러한 피해를 저감하기 위해서 다양한 형태의 하천정비사업이 추진되고 있으나, 홍수기와 갈수기가 뚜렷한 우리나라에서는 하천 균형을 유지하기가 어렵다. 특히, 하천정비 사업으로 설치된 하천구조물은 홍수기에 구조물 및 그 기초의 세굴이 발생되고 하상 변화 등 다양한 문제를 일으키고 있다. 이러한 하상세굴을 저감하기 위하여 하천의 만곡부에 다양한 베인이 많이 설치되며, 베인의 배치와 크기, 모양에 따라서 다양한 하상세굴 저감 효과가 나타난다. 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차 흐름과 반대 방향으로 2차 흐름을 다시 생성함으로써 외측 하상 주변의 세굴이 감소하고 퇴적이 촉진된다. 본 연구의 이론은 질량보존법칙을 만족하는 연속방정식과 운동량 보존을 만족하는 운동량방정식을 적용한 지배방정식을 이용하고, 다양한 조건 하에서 베인의 영향을 조사하기 위해 설계 요인에 따라 전체 평균 유속 변화율을 측정한다. 사다리꼴 베인과 사각형 베인 모두에서 평균유속과 횡단면 유속이 모두 감소하였고, 이는 베인 설치로 인해서 원심력을 갖고 유하하는 하천유속이 방해를 받아 유속이 저감되기 때문이다. 또한, 하천흐름 방향에 수직으로 또는 경사적으로 설치된 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차흐름의 역방향으로 2차흐름을 발생시켜 원심력 2차흐름의 상쇄를 나타내기 때문에 베인의 효과가 나타난다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.237-237
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• 2015

The district of Marlborough has had more than its share of river management projects over the past 150 years, each one uniquely affecting the geomorphology and flood hazard of the Wairau Plains. A major early project was to block the Opawa distributary channel at Conders Bend. The Opawa distributary channel took a third and more of Wairau River floodwaters and was a major increasing threat to Blenheim. The blocking of the Opawa required the Wairau and Lower Wairau rivers to carry greater flood flows more often. Consequently the Lower Wairau River was breaking out of its stopbanks approximately every seven years. The idea of diverting flood waters at Tuamarina by providing a direct diversion to the sea through the beach ridges was conceptualised back around the 1920s however, limits on resources and machinery meant the mission of excavating this diversion didn't become feasible until the 1960s. In 1964 a 10 m wide pilot channel was cut from the sea to Tuamarina with an initial capacity of $700m^3/s$. It was expected that floods would eventually scour this 'Wairau Diversion' to its design channel width of 150 m. This did take many more years than initially thought but after approximately 50 years with a little mechanical assistance the Wairau Diversion reached an adequate capacity. Using the power of the river to erode the channel out to its design width and depth was a brilliant idea that saved many thousands of dollars in construction costs and it is somewhat ironic that it is that very same concept that is now being used to deal with the aggradation problem that the Wairau Diversion has caused. The introduction of the Wairau Diversion did provide some flood relief to the lower reaches of the river but unfortunately as the Diversion channel was eroding and enlarging the Lower Wairau River was aggrading and reducing in capacity due to its inability to pass its sediment load with reduced flood flows. It is estimated that approximately $2,000,000m^3$ of sediment was deposited on the bed of the Lower Wairau River in the time between the Diversion's introduction in 1964 and 2010, raising the Lower Wairau's bed upwards of 1.5m in some locations. A numerical morphological model (MIKE-11 ST) was used to assess a number of options which led to the decision and resource consent to construct an erodible (fuse plug) bank at the head of the Wairau Diversion to divert more frequent scouring-flows ($+400m^3/s$)down the Lower Wairau River. Full control gates were ruled out on the grounds of expense. The initial construction of the erodible bank followed in late 2009 with the bank's level at the fuse location set to overtop and begin washing out at a combined Wairau flow of $1,400m^3/s$ which avoids berm flooding in the Lower Wairau. In the three years since the erodible bank was first constructed the Wairau River has sustained 14 events with recorded flows at Tuamarina above $1,000m^3/s$ and three of events in excess of $2,500m^3/s$. These freshes and floods have resulted in washout and rebuild of the erodible bank eight times with a combined rebuild expenditure of $80,000. Marlborough District Council's Rivers & Drainage Department maintains a regular monitoring program for the bed of the Lower Wairau River, which consists of recurrently surveying a series of standard cross sections and estimating the mean bed level (MBL) at each section as well as an overall MBL change over time. A survey was carried out just prior to the installation of the erodible bank and another survey was carried out earlier this year. The results from this latest survey show for the first time since construction of the Wairau Diversion the Lower Wairau River is enlarging. It is estimated that the entire bed of the Lower Wairau has eroded down by an overall average of 60 mm since the introduction of the erodible bank which equates to a total volume of $260,000m^3$. At a cost of $$0.30/m^3$ this represents excellent value compared to mechanical dredging which would likely be in excess of $$10/m^3$. This confirms that the idea of using the river to enlarge the channel is again working for the Wairau River system and that in time nature's "excavator" will provide a channel capacity that will continue to meet design requirements.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1753-1764
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• 2014

하천의 흐름장을 모의하는 수치모형들은 연구 및 실무에서 다양한 목적의 유동해석에 광범위하게 활용되어오고 있다. 그러나, 수치모의 결과에 대한 검증은 현장 실측자료의 한계로 수리모형실험이나 매우 제한된 현장자료를 기반으로 수행되어 보다 정밀한 검증이 요구되어 왔다. 특히, 사행하천과 같이 기하학적 구조 및 흐름이 복잡한 형태를 갖는 경우는 수치모형이 얼마나 정확한 유속분포 모의를 할 수 있는지 알기 힘들었다. 최근, 초음파도플러유속계(ADCP) 등 최신 현장 계측기기의 발달로 하천 흐름의 정밀한 유속 및 하상 자료를 매우 효율적으로 측정 가능하게 되었다. 따라서, 기존 수치모형들을 실제 하천에서 공간적으로 정밀하게 측정된 유속자료를 기반으로 성능을 검증할 수 있는 기술적인 기반이 마련되었다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 사행하천에서 정밀하게 측정된 ADCP 유속 자료를 기반으로 최근 국내에 도입된 FaSTMECH 모형을 대상으로 사행하천의 수위와 유속 분포 모의 결과를 검증하였다. 적용 구간은 한국건설기술연구원 하천실험센터의 폭 6.5 m, 평균수심 0.38 m, 유량 $1.54m^3/s$, 평균유속 0.61 m/s, 만곡도 1.2의 실규모 사행하천이다. FaSTMECH 모형의 적용성을 검토한 결과, 사행수로에 대한 수위 모의는 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으나, 만곡부에서 편향되는 횡방향 유속 분포를 잘 모의하지 못하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.211-217
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• 2010

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 댐 발전방류로 인한 어류 물리 서식처의 변화를 분석하였다. 이를 위해 River2D 모형을 이용하였으며, 대상 어종은 피라미를 선정하였다. 먼저 구축된 모형의 검증을 위하여 계산된 수위를 기존의 현장 측정 데이터와 비교하였으며 잘 일치함을 보였다. 한편, 피라미의 성장 단계별 가중가용면적 및 유량 별 복합서식처적합도 분포도를 계산하여 비교하였다. 그 결과, 댐 하류 만곡부 부근에서 피라미 서식처가 가장 좋은 것으로 나타났으며, 약 9 $m^3/s$의 유량일 때 성어기 피라미의 가중가용면적이 최대의 값을 이루는 것으로 예측되었다. 또한 일주일 간의 발전 방류량 및 갈수량 조건에 대한 계산 결과, 일주일 평균 발전 방류량이 갈수량에 비해 약 39% 더 큰 것으로 나타났지만 계산된 가중가용면적은 약 60-100% 작은 것으로 예측되었다. 즉, 발전 방류로 인해 하류단 서식처의 면적이 크게 감소되는 것을 확인하였다.