• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.329-329
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• 2015

하천의 지류와 본류가 만나는 합류부 구간은 본류와 지류에서 유입되는 유량의 크기가 달라 복잡한 흐름을 형성하게 된다. 합류부 구간의 흐름특성 변화는 합류부 하상 및 하안의 지형학적 변화에 영향을 미칠 수 있으며 이러한 국부적인 구간에서 발생하는 하상변동 및 하안침식은 급격한 하도의 평면적 변화를 야기할 수 있다. 하상변동과 하안침식은 독립적으로 발생하는 것이 아니라 하도침식과 퇴적 그리고 하안침식과 퇴적이 상호작용하여 하천의 지형학적 변화를 야기한다. 따라서 합류부 구간의 하도 안정성을 확보하기 위해서는 합류부 구간에서 발생하는 하상변동과 하안침식을 연계한 정량적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하안침식과 하상변동이 상호작용하여 하천의 지형학적 변화를 야기할 것으로 예상되는 합류부 구간에 대해 2차원 수치모형인 CCHE2D를 활용하여 하안침식을 연계한 하상변동 분석을 수행하고자 한다. 대상구간은 4대강 살리기 사업 후 합류부 지점에서의 하상침식이 지류 하천 상류 방향으로 전이되는 두부침식 현상이 발생한 지점으로 하상유지공 유실 및 하안침식 문제가 발생하고 있는 남한강과 금당천 합류부 구간이다. 흐름 모의 조건은 4대강 살리기 사업 후 해당구간에서 발생한 가장 큰 홍수 사상인 2013년에 발생한 유량조건을 본류에서 유입되는 유입 유량으로 선정하였으며, 유량-유사량 관계식은 합류부 구간에서 약 9.3 km 떨어진 청미천 원부교 지점의 관계식을 사용하였다. 또한 유사이송공식은 CCHE2D 모형에서 선택 가능한 공식들 중 대상 하천에서 측정한 유사량과 가장 근사한 값을 제시하는 Wu et al.(2000) 공식으로 선택하였으며, 유사이송형태는 총유사량 조건을 적용하였다. 본 연구를 통해 하천과 지류하천이 만나는 합류부 지점에서의 하안침식에 의한 영향을 분석하고 평면적 지형변화를 실제 현상과 유사하게 재현한 수치모의 결과는 하도안정화 대책 수립에 적극 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.703-708
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• 2009

자연하천은 자연적 인위적인 환경의 변화에 대해서 하천 고유의 특성을 조절하는 능력을 가지고 있으며, 하상은 하천의 변화에 끊임없이 반응하며 그 응답의 특성에 의해 복잡한 형태의 안정화를 구현하고 있다. 하지만 하천 내에 하폭 급변구간 같은 특이하도 구간이 산재하게 되면 하폭 급변구간의 직 상류 구간에서는 배수영향으로 인해 홍수위가 증가하게 되며, 직 하류 구간에서는 소류력의 증가로 하상 및 하안 침식을 야기 시키고 있는 실정이다. 또한, 하류의 일정구간에서는 유사의 국지적인 퇴적이 발생하여 하천범람의 원인으로 작용하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 하폭 급변구간 직 상 하류 및 하류구간에서 발생하는 하상변동 특성을 규명하고자 하도특성 조사 방법에 따라 하폭 급변구간에서의 하도특성을 조사 분석하였으며, 이를 2차원 수치모형인 SMS 모형을 이용하여 분석 및 검증 하고자 한다. 감천 및 낙동강선산지구의 하폭 급변구간을 대상유역으로 선정하였으며, 하상재료의 이동성에 대한 평가 지표로 입증된 무차원소류력(${\tau}{\ast}$)의 분석결과 감천 및 낙동강선산지구의 직 상류 및 직 하류 구간에서는 하상의 세굴현상, 하류 구간에서는 유사의 국지적인 퇴적현상이 일어나는 것으로 분석 되었다. 또한, 2차원 수치모형인 SMS 모형 모의결과 전체 구간에 대해서 세굴 지향적으로 모의 되었으며, 하폭 급변부 하류 구간에 퇴적이 발생하는 것으로 모의되었다. 하지만 하폭 급변구간 상류에서의 국지적인 유사 퇴적양상은 수치모의 결과 확인 할 수 없었다. 이는 수치모형의 한계로 판단된다. 하도특성 및 수치모의 결과 하폭 급변구간 하류에서 유사의 국지적인 퇴적이 발생하는 것으로 분석되었다. 이는 실제 하천에서의 하폭 급변부 하류구간에서의 하상미지형 변화에 의한 국지적 유사퇴적 현상을 입증된 거라 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.225-225
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• 2023

하상 측정은 하천 유지관리, 수공구조물 설계 및 보수, 수생태 조사의 필수적인 자료이다. 최근 4대강 대규모 사업 이후 자연적 안정화로 인해 침식 및 재퇴적이 진행되어 정밀 하상 모니터링이 요구되고 있다. 통상적인 하상 조사 기법은 레벨측량 및 RTK-GPS 등을 활용하여 점단위로 직접 계측하는 기법과 수심이 깊을 경우 ADCP와 같은 음향측심기법을 통해 하상변동을 계측하고 있다. 하지만 점단위 직접 측정은 사구와 사련과 같은 하상 구조 교란 및 계측 시 위험을 동반하고 수심자료의 측정오차가 크게 발생하는 한계점이 존재한다. 또한 초음파 방식의 경우 막음길이와 바닥면 노이즈 등의 한계점으로 50 cm 미만의 저수심부 하상 측정이 불가능한 실정이다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 최근 드론의 보급으로 수심라이다(Bathymetry LiDAR), SFM, 드론 탑재 초분광 영상을 활용한 초분광수심법과 같은 저고도, 고해상도의 비접촉식 면단위 하상 측정 기법이 대안으로 각광받고 있고 최근 관심은 해당 최신 기술의 성능 점검 및 적용성 평가에 있다. 따라서 본 연구에서는 초분광수심법 중 보편적으로 적용할 수 있는 최적밴드비분석(OBRA)의 성능 점검과 실무 적용성을 국내 하천을 대상으로 검토하였다. 해당 기술의 실무 적용성 평가항목 중 수심 적용 범위가 경제적이고 효율적인 성능 평가의 주된 항목이다. 선행 연구에 따르면 감천을 대상으로 저수심부의 성능 평가를 진행한 결과 상세한 하상계측이 가능하다고 제시하였다. 따라서 본 연구는 낙동강-황강 합류부를 대상으로 전형적인 평수기 탁도 조건에서 초분광수심법을 적용할 경우 최대측정가능수심의 범위를 결정하는 방법 및 결과를 제시하려고 한다. 또한 현장실험 당시 합천댐 방류로 인하여 황강의 탁도가 높아진 상태에 기인하여 고탁도 조건에서 초분광수심법의 적용성 평가도 추가 검토하였다. 해당 연구는 수심과 밴드비의 비선형성을 통해 최적 밴드비 분석의 결과로 도출될 수 있는 상관계수와 평균 제곱근 오차(RMSE)의 동향을 보아 다양한 시나리오의 배제수심을 통해 최대측정가능수심을 산정하였으며 그 이상의 범위는 수심맵 산정에서 제외하였다. 그 결과로 낙동강 본류에서 2.5 m 이하, 황강 지류에서 1.25 m 이하의 최대측정가능수심이 나타났고 해당 범위 이하에서는 상세한 하상이 나타났다. 또한 고탁도 조건인 황강에서는 낙동강에 비해 절반 수준의 최대측정가능수심 범위가 나타나 탁도 조건에 따른 초분광수심법의 한계가 있는 것을 확인하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.2
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• pp.329-341
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• 2011

This study was conducted with the national river, Munsancheon, which is located in Paju-si, Gyeonggi-do. The sediment discharge of Munsancheon was directly measured to analyze the sediment characteristics, and the results were used in the numerical model to predict the long-term river bed variation. The flow-total sediment discharge relation was derived using the measured total sediment discharge, and the results were compared with the total sediment discharge that was calculated using the existing prediction formula to derive a proper sediment discharge prediction method. In the actual measurements, the total annual sediment discharge was 5,478 ton/year, and the specific sediment discharge was 29.23 ton/$km^2$/year. The Ackers & White formula resulted in the values very close to the actual measurements. With the actual sediment discharge, geographical and hydrologic data as the input variables, HEC-6 and GSTARS models were comparatively analyzed. The test results showed that the HEC-6 model is suitable for the reliable prediction of the long-term river bed variation. Accordingly, the model was used for the long-term river bed variation prediction in this study. In the case of Munsancheon, deposition was continued in the downstream area and erosion occurred in the upstream area on the whole. It was expected that the stream would be stabilized in the river bed condition of 20 years later. The river bed variation was within 1 m, which was at the significance level. In the downstream area that is influenced by tide, however, the accumulation was continuously increasing within the section 2,000-7,000 m from the outlet. It seems that this should be considered in establishing the river management plans.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.5
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• pp.20-26
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• 2019

Where hydraulic structures are to be installed over the entire width of a river or stream, usually a bed protection structure is to be installed. However, a local scour occurs in which the river bed downstream of the river protection system is eroded due to the influence of the upstream flow characteristics. This local scour is dominant in the flow and turbulence characteristics at the boundary of the flow direction and in the material of the bed materials, and may gradually become dangerous over time. Therefore, in this study, we compared the turbulence patterns in the local scour hole at the downstream of the river bed protection with the results of the analysis of the mobile bed experiment, and compared with the application of OpenFoam, a three dimensional numerical analysis model. The distribution of depth-averaged relative turbulence intensities along the flow direction was analyzed. In addition to this result, the stabilization of scour hole was compared with the bed shear stress and Shields parameter, and the results were compared by changing the initial turbulent flow conditions. From the results, it was confirmed that the maximum depth of generation of the three-stage was dominantly developed by the magnitude of depth-averaged relative turbulence intensity rather than the mean flow velocity. This result also suggests that design, construction or gate control are needed to control the depth-averaged relative turbulence intensities in order to reduce or prevent the local scour faults that may occur in the downstream part of the bed protection.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.240-244
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• 2019

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강 상류에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 수치모의를 위한 홍수량은 금남수위표에서 2018년 1월부터 2018년 12월까지 각 시간별 유량을 일반화(normalizing) 하여 하였다. 부정류 홍수량은 2018년 7월의 홍수량 $3,341m^3/s$을 적용하였으며, 부정류의 첨두유량($3,341m^3/s$)이 발생시간은 28시간이고 유출량은 $108.1m^3/s$으로 설정하였다. 수치모의 시간은 120시간으로 설정하여 사주의 발달, 이동, 사주의 형상 및 하도 지형변화를 분석하였다. 첨두유량은 $2,281m^3/s$, 2차 첨두유량은 $3,515m^3/s$, 3차 첨두유량은 $4,259m^3/s$으로 각각 26시간, 107시간, 200시간 동안 발생하는 부정류를 적용하였다. 수치모의 구간은 세종보를 중심으로 상하류 6.5 km 구간을 설정하였으며, 보는 완전히 개방된 것으로 설정하였다. 단일 홍수가 유입될 때 보다, 3개의 홍수가 연속으로 유입될 때에는 보 상류에서 사주의 크기가 크고, 사주의 수가 증가하며, 저수로의 변화가 다양하였다. 흐름이 집중되는 구간에서 하상은 깊게 세굴 되어 하천구조물의 안정과 주의가 필요하다. 그러나 하도의 다양성과 역동성이 크게 개선되는 특성을 보여주었다. 하상의 종방향 특성을 고려할 때, 세종보 하류에서는 하상고가 상승하는 특성을 보여 주었으나, 하상고가 불규칙한 특성을 보여주었다. 이는 단일홍수에 비해하여 하도의 역동성이 큰 것을 의미한다, 사주의 이동속도는 1차 첨두유량일 때 가장 빠르게 나타났지만, 이후 2차 및 3차의 유량이 더 많았지만 사주의 이동속도가 감소하였다. 보를 완전개방 하였을 때는 흐름이 안정화 되어 이동속도 변동폭이 작아졌다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.328-333
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• 2011

최근 하천사업에는 자연친화적인 설계기법이 도입되고 있으며 호안공법도 과거 제방보호 기능만을 가진 단순한 호안에서 식생을 활용한 다양한 종류의 호안공법이 개발되어서 각종 하천공사에 도입되고 있다. 그러나 호안공법을 도입할 때 공법에 따른 선택기준이나 구체적인 설계기준이 현재 사용되고 있는 지침에 제시 되어있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 호안 재료의 적합성에 대한 객관적이고 정량적인 판단기준인 수리학적 특성인자를 파악해보고자 수리모형실험을 수행하였다. 실험은 길이 15m, 폭 0.8m, 높이 0.8m의 수로를 이용하였다. 사용한 호안재료는 흙, 실제모형의 1/50의 축척으로 제작한 호안블록모형과 실제 식생으로서 잔디를 이용하였다. 수로의 상류구간에 대리석을 이용하여 6m의 안정화구간을 만들었고, 실험은 동일한 수위에 유량을 변화시키면서 유속을 계측하였다. 계측 내용을 분석한 결과 식생과 무식생을 비교했을 때 하상에서 식생높이(약 9cm) 범위에서 식생이 최대 97% 유속저감효과를 나타났으며, 식생과 블록을 비교한 결과도 하상에서 식생높이(약 9cm) 범위에서 식생이 최대 97% 유속저감효과를 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 이는 호안재료가 식생일 때 유속저감효과가 크게 나타남을 알 수 있었고 향후 다양한 식생형태에 대한 실험이 필요할 것으로 보이며, 본 연구가 호안공법에 도입되는 다양한 식생의 수리적인 특성인자를 규명하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.271-271
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• 2019

하천에서의 식생은 하천의 조도 및 흐름특성을 변화시키는 요인 중 하나로서 하천 내의 식생밀도 변화로 인하여 발생한 하상변동은 장기적으로 하천내의 하중도가 발생하거나, 식생으로 인해한 방향으로 편중된 흐름으로 인하여 제내지 방향으로의 하천 침식이 발생하고, 이에 따라 구조물의 안정성에 영향을 미치는 등 하천의 중 장기 계획 시 고려해야할 중요한 요인이다. 이에 따라 식생 모형을 이용한 다양한 흐름특성 분석 실험들이 수행되었으나, 대부분의 연구에서는 식생을 단순화하여 모형으로 사용하였기 때문에 실제 식생에 대한 영향성을 보기에는 한계가 존재한다. 건설기술연구원의 하천실증연구센터에서는 이러한 식생의 영향을 분석하기 위하여 네덜란드의 Deltares, 핀란드의 Aalto 대학 등과 함께 다년간 국제공동연구를 수행하였으며, 금번 소개하는 실험에서는 식생밀도에 따른 흐름변화, 하상변동 및 환경 변화 등의 검토를 목적으로 하였다. 실험은 총 2가지 유량 조건에 대하여 수행되었으며, 실험 중 흐름의 안정화를 확인하기 위하여, 유출수조에는 6개의 압력식 수위계를 설치하여 실험기간동안 유출수조에서의 수심변화를 측정하였고, 하도에는 실험구간 상 하류에 SonTek의 SL-1500 및 SL-3000을 이용하여 지속적으로 수심을 측정하고, 이 외에도 하류단에 2개의 압력식 수위 측정장비를 설치하여 수심을 모니터링하였다. 실험에 사용된 식생은 높이 약 1.5m의 2가지 밀도로 폭 2m, 길이 4m의 규모로 설치하였고, 광파기와 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 실험 전 후의 식생 주변 및 전 실험구간의 하상을 측량하였다. 흐름특성 분석을 위한 수리 측정은 Nortek사의 Vectrino를 이용하여 측정하였고, 총 24개 측선에 대하여 각 측선별 5 ~ 10개의 유속자료를 측정하였으며, 각 측점별로 90초간 자료를 수집하였다. 흐름특성 분석에 사용된 유속자료는 이상치를 제거한 후 수행되었으며, 이상치의 제거는 표준편차의 3배 이상의 편차를 갖거나, 측정자료의 자기상관도가 70% 이하인 값들은 제거한 후 분석을 수행하였다. 흐름 분석을 위한 측정자료를 이 외에도 캠코더를 이용한 표면유속영상 측정기법과 ADCP를 이용한 측정도 병행하였으나, 본 연구에서는 Vectrino로 측정된 결과만을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.977-981
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• 2006

본 연구는 오산천 하천환경정비로 인하여 저서성 대형무척추동물의 군집변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2002년 6월부터 2005년 11월까지 5개지점을 선정하여 조사를 실시하였다. 조사기간 중 출현한 저서성 대형무척추동물은 총 4문 7강 16목 38과 81종이었으며, 년도별로는 2002년에는 총 55종이 출현하였으나, 2004년에는 36종으로 종수가 급감하였다. ESB에 따른 군집의 생태점수는 2003년도에 45.4에서 2004년도에는 21.7로 낮아졌다가 2005년도에는 31.2로 높아졌다. 이는 하천환경정비공사로 일시적인 교란을 일으켜 저서성 대형무척추동물의 군집변화에 영향을 미친 것으로 사료된다. 종조성의 변화로는 상류부의 경우 환경정비공사 완료 후 생태계안정화와 추이대가 복원되면서 1급수 지표종인 플라나리아(Dugesia japonica)와 옆새우(Gammarus sp.)가 출현하여 다양한 군집을 형성하고 있었다. 하류의 경우는 군집의 종조성이 빈약하지만 공사가 마무리 단계에 들어가면서 수서생물의 서식처가 안정화되고 있는 것으로 사료된다. 이처럼 저서성 대형무척추동물의 서식에 영향을 주는 하상의 물리적 구조와 이와 연관된 유기물 퇴적층과 토사 퇴적층에 대한 관리가 필요하며, 이를 통하여 하도특성에 맞는 안정된 군집구조가 형성될 수 있도록 대체서식처를 하천환경정비계획 수립 시 고려하여야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1875-1878
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• 2009

최근 하천의 치수, 이수적인 기능뿐만 아니라 자연 친화적인 하천을 조성하려는 노력들을 많이 하고 있다. 하지만 복원사업을 위한 설계 및 평가 기준이 명확히 정립되지 못하여 치수안전성 및 하도안정성에 대한 평가가 이루어지지 못하고 있다. 따라서 복원 기법에 대한 복원 전, 중, 후의 모니터링을 통하여 복원 후의 하천 변화를 예측하고, 실제 사업 시행 후 장기간의 모니터링을 통해서 적용 기법이 안정화 되어가는지에 대한 평가가 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 2001년에 시작하여 2006년 12월에 복원 사업이 완료된 오산천 하천환경 정비사업에 대한 수리학적 모니터링을 수행하여 복원 후에 대한 하천 변화를 살펴보았다. 오산천의 경우 정비사업에 따른 공사 전, 중, 후에 대한 모니터링이 과거에 수행되었지만 단기간의 모니터링이었기 때문에 하천의 안정화 과정을 확인하기에는 많이 부족하였다. 따라서 본 연구에서는 과거 모니터링 자료를 기초로 하여 하천복원의 목적에 부합하도록 하천이 적응관리 되고 있는지 여부를 확인하기 위해 수리학적 모니터링을 하였다. 수리학 적 모니터링은 과거 수리 수문 자료를 바탕으로 호안 변화에 따른 하상 및 하도 변화와 하천 구조물의 영향분석에 초점을 맞추어 수행하였다. 본 연구에서 검토된 사항을 바탕으로 향후 하천의 수리학적 모니터링을 위한 지표 마련에 도움이 될 것으로 기대된다.