• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.509-509
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• 2016

본 연구에서는 원주천 16 km 구간을 대상으로 안정하도 설계를 위한 하천구조물의 개선 재배치 철거에 따른 물리적 교란과 생물학적 교란을 분석하였으며, 그에 따른 구조물의 최적 배치 방안을 도출하였다. 대상구간은 20개 구간으로 나누었으며, Engelund-Hansen 공식을 이용하여 안정하도를 평가하였다. 원주천의 안정하도 설계를 위한 21개의 구조물 배치 시나리오를 도출하였으며, 1차원 HEC-RAS 수치모의를 통해 시나리오별 5년 후의 수리특성과 하상변동 결과에 따른 안정하도와 물리적 교란개선 평가를 실시하였다. 현재의 원주천에서는 총 20개 구간 중 17개 구간에서 안정하도로 나타났으며, 3개 구간에서 불안정으로 나타났다. 물리적 교란개선 평가 결과는 평균 120.1점으로 나타났다. 현 상태를 제외한 20개 시나리오에 따른 구조물의 재배치 후 안정하도 평가와 물리적 교란개선 평가를 수행한 결과 제시한 최적의 구조물 배치 결과는 총 20개 구간 중 19개 구간에서 안정, 1개 구간에서 불안정 평가가 나타났으며, 물리적 교란개선 평가 결과는 125.28점으로 구조물의 재배치 후 안정하도 구간과 교란개선 평가 결과가 증가하였다. 생물학적 교란 평가는 PHABIM 모형을 이용하였으며, 원주천의 대표어종인 갈겨니의 서식적합도(HS, habitat suitability)와 가중가용면적(WUA, weighted usable area)을 분석하였다. 현 상태의 경우 HS는 0.21, WUA는 $508m^2$으로 나타났으며, 현 상태에서 5년경과 후의 HS는 0.19, WUA는 $403m^2$으로 나타났다. 아울러 최적 구조물 배치 시나리오의 평가 결과는 HS가 0.19, WUA가 $382m^2$으로 나타났으며, 구조물 재배치 후 HS와 WUA가 현 상태보다 다소 감소하였으나 현 상태에서의 5년경과 후의 결과와 유사하게 나타났다. 따라서 원주천에서의 어류 서식적합도와 안정하도 설계 및 물리적 교란개선을 향상할 수 있는 최적 구조물 배치를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.290-290
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• 2017

본 연구는 안정하도 설계를 위해 대상구간으로 원주천 16 km, 20개 횡단면에 대하여 SCAD(Stable Channel Analysis Design)를 이용한 안정하폭 평가를 실시하였다. 안정하폭은 하폭이 증가와 감소로 20%의 허용범위를 적용하였다. 안정하폭의 설계와 물리서식처의 개선을 위해 저수로 폭의 최적 설계를 제시하기 위해 유전자알고리즘을 이용하였다. 물리서식처 개선은 원주천의 하천환경조사와 어류의 군집특성을 이용하여 수중생태계를 대표 할 수 있는 복원 목표어종으로 참갈겨니를 선택하였다. 참갈겨니의 서식적합지수 (HSI, Habitat Suitability Index)를 사용한 서식 적합도 분석은 River2D 모형을 이용하였다. 그에 따라 안정하도 설계와 물리서식처의 개선을 위한 각 단면의 최적 저수로 폭을 제시하였다. 개선된 하천구조에 대한 물리적 교란개선 평가를 실시하였다. 대산구간을 40개 구간으로 분할하여 각 구간의 물리적 교란개선 평가를 수행하여 안정하도 설계와 물리서식처 개선을 위한 하천구조의 개선에 따른 물리적 교란 양상을 평가 분석하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.4
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• pp.1203-1213
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• 2014

The hydraulic characteristics and the patterns of riverbed change had been analysed by HEC-RAS simulation in a reach of Cheong-mi river with and without weir. The corresponding physical disturbance had been evaluated with the method suggested by K-water (2008). The occurrences of low physical disturbance score coincide with the corresponding high bed changes by weir installation. The effects of physical disturbance coincide with the patterns of riverbed change along river reach which shows riverbed change is the important factor to physical disturbance. In case of installation of additional weirs at up and down stream sections of no disturbance effect by the existing weir, no physical disturbances occur in certain sections with confirming the appearance of the similar disturbance scores between the simulation results of with and without additional weir installations. In case of installation of additional weirs at up and down stream sections of disturbance effect margins by the existing weir, physical disturbances occur at every section. In case of installation of additional weirs at up and down stream sections within disturbance effect by the existing weir, low physical disturbance scores are given at every section because of superposition of disturbance along river reach. The physical disturbance would be minimized such that the additional weir is installed with sufficient distances of no disturbance and bed change effects along river reach.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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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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• v.2 no.1
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• pp.33-41
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• 2015

In this study, an optimal improvement method of stream channel structure is presented for the enhancement of fish habitat suitability by genetic algorithm. The correlation between fish habitat suitability and physical disturbance in stream is analyzed according to the changes of hydraulic characteristics by channel structure rehabilitation. Zacco koreanus which is an indicator fish of the soundness of aquatic ecosystem was selected as a restoration target species by investigating the community characteristics of fish fauna and river environments in Wonju stream. The habitat suitability is investigated by PHABSIM with the habitat suitability index of Zacco koreanus. Hydraulic analysis by HEC-RAS and physical disturbance evaluation in stream are carried out. The optimal channel width modified for the enhancement of fish habitat suitability is provided. The correlation analysis between habitat suitability and physical disturbance with the change of hydraulic characteristics by channel modification showed that the proper channel modification enhanced fish habitat suitability and mitigated physical disturbance in the stream. The improvement of physical disturbance score by the channel structure rehabilitation for the enhancement of fish habitat suitability was confirmed in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.633-637
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• 2007

하천환경 복원사업이나 자연형하천 정비사업의 근본 목표는 그 하천 고유의 하천경관이나 생태계 등 특성을 회복(Rehabilitation)시키거나 복원(Restoration)하는 것이다. 현재 이 치수기능 확보를 위한 댐 보의 건설, 하천정비 및 골재채취 등 하천의 인공화가 계속되고 있으며, 이에 따른 하천 및 하도의 물리, 화학, 생물에 미치는 영향은 심각한 수준이다. 이러한 하천의 인위적 교란은 요인, 규모, 빈도 및 강도는 다르지만 하천생태 서식처의 물리적, 화학적 특성이 변형, 변질되어 하천생태계가 변화, 단절, 절멸되는 심각한 상태가 빈발하고 있다. 하천교란(River disturbance)은 요인에 따라 유량 및 유사량 변화, 하상변동, 하도준설, 인공호안, 생태통로 차단 등 하천의 물리적 환경 변화를 초래하고, 그에 따른 영향으로 생물종의 감소 및 단순화, 개체수 감소 등과 같이 하천 생태계가 변화하게 된다. 그러나 하천의 교란평가에 대한 연구가 미흡하고, 또한 표준화된 평가체제가 구축되어 있지 않을 뿐 만 아니라 하천환경의 복원에 대한 의식 보급도 부족한 것이 현실이다. 따라서, 본 연구에서는 하천의 교란정도를 파악하기 위한 하천교란평가기법 개발을 위한 전단계로서 일본의 하천수변 국세조사, 영국의 River Habitat Survey, 호주의 River Assessment System, 미국의 Stream Corridor Restoration 등에서 제시하는 하천모니터링 및 평가체제를 비교, 분석하였다. 외국사례 분석 결과를 토대로 하천교란 요인을 하천정비, 댐건설, 골재채취로 유형화하고 교란요인별 조사해야 할 물리적 인자로서 유량, 유사량, 하도 제원, 특징적 내용, 하도형상, 여울과 소, 점사주, 인공구조물, 제방 호안의 재료 및 특징 등으로 선정, 검토하였으며, 생태계 인자로서는 제방 마루의 토지이용 및 식생구조, 하도의 식생유형, 하도주변 토지이용, 하안(bank) 형상 및 구조, 수종 및 구조, 하도 및 하안 특징 및 구조 등으로 선정, 검토하였다. 이상의 하천교란과 관계되는 지표를 선정하여 물리적, 생태적 조사 및 교란평가기법(안)을 개발, 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1985-1990
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• 2008

1970년대 이후의 고도경제성장기에 치수대책과 동시에 건설골재로서 하상이 굴착된 하천이 많으며, 국가하천 지정구간외에서는 평균하상고가 1.0m 이상 저하한 하천구간도 많다. 또한 국가하천은 상류의 사방공사나 댐건설에 의한 영향이 복합적으로 하도에 나타나고 있어 하상굴착이 하도특성에 어떤 영향을 미치는가를 실증적(實證的)으로 검증하는 것은 어려운 과제이다. 하천에서의 골재채취는 제방부의 침식에 의한 호안파괴, 하상저하에 따른 교량이나 취수보 등 구조물의 기초 노출이 치수적인 문제를 야기할 뿐만 아니라, 단시간내에 하도의 지형구조를 급격하게 변화시켜 여울 소의 하상구조 교란이나 수중 및 하천변의 서식처 파괴 등으로 하천의 물리적 환경에 큰 영향을 미침으로써 생태계를 교란하거나 파괴하는 결과를 초래하게 된다. 본 연구에서는 골재채취로 인하여 교란된 하천의 복원 및 적응관리 계획수립의 전단계에 필요한 교란평가기법을 개발하기 위하여 황강, 남강 및 감천을 대상으로 하여 대조구간과 교란구간을 선정하고 조사 분석하였다. 하천골재 채취가 없거나 경미한 대조구간에서는 홍수량이 변하지 않으면 terrace 모양의 하안부 재료가 하상재료와 거의 같기 때문에 홍수가 있으면 침식된 원래의 하폭으로 회복되는 방향으로 변하지는 않는 경향이 나타났다. 반면에 골재채취가 많은 경우 큰 홍수시의 저수로부의 수심을 증가시키기 때문에 수충부 등의 최심하상고가 크게 되는 경향이 있었으며, 고수부는 침수되는 빈도와 수심이 감소하기 때문에 토사의 퇴적속도(고수부의 상승속도)의 감소, 퇴적물의 세립화 경향이 나타나서 모래, 실트가 퇴적하지 않는 고수부상에 모래, 실트가 퇴적되는 경우가 있고, 반대로 고수부의 퇴적속도가 상승하는 경우도 있었다. 골재채취로 횡단방향의 평탄화가 초래되어 여울 소의 하상구조가 교란됨과 동시에 구간별로 종단경사가 완만해지며, 대부분 교량부에 하상유지공을 설치해야 할 정도로 하상경사가 급변하는 구간이 다수 조사되었다. 또한 선행연구에서 개발된 하상서식환경, 하상재료, 유속/수심상황, 유사퇴적, 하도흐름상태, 하도개수, 여울출현 빈도, 하안 안정성, 식생피복 및 하반림 등 10개의 교란평가항목을 적용하여 대조구간과 비교 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2127-2131
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• 2009

본 연구에서는 하천복원 및 적응관리 기술개발의 일환으로 하천의 물리적 구조를 평가하고 향후 하천복원사업 시행시 복원의 방향을 결정하는데 적용할 수 있는 기법 개발에 앞서 기준이 될 수 있는 대조하천으로서 남강 2개 구간, 섬진강 2개 구간, 내성천 2개 구간을 선정하고 현장조사 및 평가를 수행하여 비교, 분석하였다. 분석결과 하상경사의 변화가 다양하고 하상재료의 입경변화가 많은 하천이 하상경사가 완만하고 하상재료 입경변화가 작은 하천보다 하도의 물리적 구조가 다양하여 생태환경이 좋은 것으로 평가되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.508-508
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• 2016

하천은 지형학적으로 청?장년기에 상 중 하류부가 구별되고 유량과 하상경사의 곱으로 표현되는 유수력(stream power)에 따른 반응으로서 구간별 수리 및 하도특성이 형성된다. 산지가 국토면적의 약 70%를 차지하고 노년기 지형인 유역을 기반으로 하며, 장마 및 태풍 내습시 집중호우에 따른 홍수발생으로 말미암아 대부분 국내의 하천은 상류는 산지, 중류는 곡저평야, 하류는 충적평야를 유하함으로서 구간별로 수리 및 하도 특성이 뚜렷이 구별된다. 홍수 예방을 위한 제방 축조와 용수공급을 위한 보 등 하천 구조물이 설치되어 있으며, 하천 주변에는 배산임수의 취락형성에 따라 주거지 및 대규모 도시가 발달하면서 많은 하천교란이 유발되고 있다. 우리나라 하도 및 수리적 특성인 여울과 소 등의 미지형과 하상매몰도 등 서식환경의 특성 및 하안에 적용되고 있는 다양한 형태의 하천횡단 형상과 하도개수 등 교란 특성을 중점적으로 고려하여 하천의 물리적 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 평가체계를 개발하였다. 하도의 물리적 특성은 유량과 하상경사를 매개변수로 하는 유수력에 의하여 변화하므로 하천 유형을 하상경사에 따라 세그먼트 분류법을 적용하여 세그먼트 M, 세그먼트 1 및 세그먼트 2,3으로 구분하고 세그먼트별 하도 및 수리 특성, 하안 및 하천교란 영역에 대한 총 10개의 정량적 평가지표를 개발하였다. 각 지표는 5등급으로 설정되어 있으며, 평가지표의 근거는 미국(EPA) 및 독일(LAWA)의 평가지표를 바탕으로 우리나라 실정에 맞게 수정하였다. 본 연구에서는 하천분류체계에 의한 하천유형의 차이를 고려할 수 있도록 개발된 하천 물리적 평가체계를 남강, 내성천, 갑천, 유등천에 적용하여 검증하고, 적용성을 평가하였다. 우리나라 하천환경의 고유한 특성을 고려한 물리적 하천환경 평가체계는 하천사업을 위한 현재의 하천환경의 진단 및 하천사업의 효과 및 분석 등에 활용할 수 있으며, 하천관리를 위한 지구지정의 정량적 기준 및 관리목표 설정 등 하천계획 설계의 실무과정에서 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.4 no.3
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• pp.169-179
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• 2017

This study analyzed the aspect of bed change according to the stable channel design on the Wonju River to quantitatively evaluate habitat suitability (HS). According to the result of evaluating stable channel of object section in the Wonju River, 17 sections among total 20 sections were stable and 3 sections were unstable. Physical disturbance improvement evaluation (PDIE) was the range average showed good disturbance condition with a range average of 112.17 points. Habitat suitability index of Zacco Koreanus, the most dominant species of the Wonju River, was used for analysis of physical habitat for fish. According to the physical habitat analysis result, HS was 0.16 and weighted usable area (WUA) was $347.68m^2$. The methods of improving/introducing/removing structures and dredging stream channel were used for stable channel design of unstable channel, and analyzed PDIE according to the aspect of bed change and changes in habitat suitability. Stable channel design was possible in 19 sections in times of structures improvement/introduction/removal, and PDIE was 117.53 points, HS was 0.14 points, and WUA was $313.37m^2$. Stable channel design was possible in all 20 sections when dredging the stream channel. PDIE was 116.50 points, HS was 0.16, and WUA was $332.14m^2$. Therefore, this study obtained channel design measures that can improve physical soundness and stability of the Wonju River, and it was analyzed that it will have no impact on changes of physical disturbance and physical habitat. Furthermore, this study analyzed velocity and depth of each section and appearance frequency of riffle and pool to analyze correlation between physical disturbance and physical habitat. According to the analysis result, it was identified that the analysis of riffle and pool showed similar result as the evaluation result of physical habitat.