• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.134-134
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• 2012

일반적으로 하천에 고정보를 설치하게 되면 생태 통로의 차단, 보 상류부 수질 악화, 하천 경관 훼손 등 다양한 문제점이 발생하며 특히 상류로부터 유입된 토사가 보 상류부에 퇴적되고 보 하류부는 침식이 발생하여 보 상 하류간의 심한 표고차로 인한 하천의 연속성이 파괴될 가능성이 있다. 이러한 고정보의 문제점을 해결하기 위하여 가동보를 설치하여 홍수소통을 원활하게 할 뿐 아니라 토사가 다량 함유되어 있는 홍수류를 보에 저류시키지 않고 하류로 유하시키고 가동보구간의 증가된 유속을 이용하여 보 상류측의 퇴적 토사를 씻겨 내려가게 하는 플러싱 효과를 이용하여 보 상류부의 토사 퇴적 문제점을 해결하고 있다. 하지만 가동보 설치에 따른 기존의 하상변동분석 연구와 실무에서는 이러한 상황을 고려하지 않고 수문을 닫았을 때와 수문을 열었을 때 2가지 경우에 대해서만 하상변동분석이 이루어지고 있는 실정이다. 홍수기 및 갈수기 시 보의 계획홍수위 및 상류관리수위를 무시한 하상변동분석은 과도한 플러싱 또는 저류효과가 발생함으로써 실질적인 하상의 변동 특성을 제대로 반영할 수 없다. 본 연구에서는 금강의 보 건설 구간 중 백제보의 계획홍수위 및 상류관리수위를 유지하는 수문 운영을 반영하여 백제보 상 하류에 하상변동특성을 분석하였으며 수문 운영을 고려하지 않았을 경우의 하상변동과 비교하였다. 분석에 사용된 수치모형은 HEC-6가 탑재된 HEC-RAS 4.1을 이용하였으며 본 모형이 유사의 횡단 분포를 고려하지 못하는 한계성(1차원모형)을 가지나 하상토 및 부유사의 전체 입도분포를 고려하고 User Defined Curves를 이용하여 수문작동 옵션 지정이 가능하여 선택하여 홍수기와 갈수기를 고려한 하상변동 특성 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.588-592
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• 2012

저수지에서 퇴사가 저수지에 미치는 영향으로는 저수용량의 감소로 인한 용수공급량 저하, 상류하천 수위 상승에 따른 홍수소통능력 감소로 인한 배수위 상승, 퇴적토의 용출에 의한 부영양화 촉진 및 중금속 퇴적 등의 수질변화, 퇴사로 인한 어류서식처 환경의 변화 등이 있다. 또한, 저수지로 유입되는 유사에 대한 정확한 예측은 댐의 계획 및 운영과 관련된 저수지 퇴사관계를 이해하는데 필수 요소이다. 즉, 저수지 퇴사에 관한 예측 자료는 댐 설계시에 장래 50년 및 100년 후의 저수위-저수용량 관계곡선을 결정하고, 댐의 사수위를 결정하는데 중요한 기본자료이며, 또한 댐 건설후의 저수지내로 유입되는 유사의 공간적 퇴적분포를 예측하고, 기능별 저수지 용량배분, 본체 및 취수구 등 각종 수리구조물의 안정, 저수지 상류 퇴사로 인한 홍수위의 상승 등 저수지 제 기능의 적정 관리를 계획하는데 필요한 기본자료이기 때문이다. 본 연구에서는 저수지 내에서의 2차원적 하상변동을 해석하기 위한 퇴사 모델링 방법으로 2차원 정상 및 동수역학적인 유사이송과 하상변동을 모의할 수 있으며, 침식과 포착 및 이송 그리고 퇴적의 각 단계에 따라 세부모의가 가능할 뿐만 아니라 RMA2와 SMS 프로그램과 상호 연계가 자유로운 SED-2D 모형을 이용하여 댐 축조로 인한 저수지내의 퇴사거동을 모의한 후 하상변동을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1601-1604
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• 2006

본 연구는 교각주위에 발생하는 국소 세굴의 특성을 파악하기 위해 세굴공의 형태, 범위, 최대세굴심의 특성을 분석하였으며, 이를 위한 교각 형태의 변화에 따른 교각주위의 국소세굴 변화 양상에 관한 실험을 수행 하였다. 정적세굴조건을 유지하면서 평형상태에 도달한 후 전형적인 세굴공의 형태는 교각전면부에서 반원이고, 교각후면부에서는 반타원의 형태를 나타내었으며, 교각형상으로 인한 상대세굴심은 마름모일 때 가장 크게 나타났다. 최대 세굴심은 흐름이 교각과 부딪쳐서 하강류가 발생하는 지점인 교각전면부에 발생되었다. 이는 하강류가 교각 전면부에 세굴공으로부터 하상물질을 세굴공 외부로 이송시키는 역할을 하기 때문으로 판단된다. 마지막으로 본 실험을 통해 교각 후면부의 하류구간에서 교각에 의해 교란된 물의 흐름의 영향으로 인한 세굴공의 형상을 분석하여 보면 세굴공의 경사가 후면부에서는 완만하게 형성되어 있었고, 하류구간에는 세굴공에서 침식, 이동된 토사가 퇴적되어 하상이 원 하상고보다 높게 형성된 것을 관찰할 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.6
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• pp.597-610
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• 1997

One-dimensional numerical models using finite difference methods for unsteady sediment transport on alluvial river channel are developed. The Preissmann implicit scheme and the Lax-Wendroff two-step explicit scheme with the Method of Characteristics for water motion and a forward time centered space explicit scheme for sediment motion are developed to simulate the sediment transport rate and the variation of channel bed level. The program correctness of each model is successfully verified using volume conservation tests. The sensitivity studies show that higher peak stage level, steeper channel slope and longer flooding duration produce more channel bed erosion. and median grain size, $D_{50}=0.4mm$ give maximum volume loss in this study. Finally, the numerical models are found to produce reasonable results from the various sensitivity tests which reveal that the numerical models have properly responded to the changes of each model parameter.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.740-746
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• 2009

자연 상태의 하천의 하상은 흐름에 의해 끊임없이 변하지만 기록적인 홍수 등 특별한 자연 현상이 없는 한 유사이송에 평형을 이룬 상태라 할 수 있다. 하지만 유역 토지이용의 변화와 골재 채취, 댐과 저수지의 건설 등과 같은 인위적인 요인들은 하천의 평형 상태를 파괴하고 유사이송문제 및 하상변화 등과 같은 문제점을 야기 시킨다. 따라서 홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획하는 홍수조절댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천 간의 흐름 차단을 최대한 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류부에 퇴적되는 것을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되기도 한다. 국내에서는 임진강 유역에서 홍수피해 저감을 위한 한탄강댐의 건설이 계획되었으며 유사이송문제와 생태환경 문제를 고려하여 배사관과 생태통로를 설치하도록 설계하였다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6모형을 이용하여 대상 유역인 한탄강 홍수조절댐 상류하천에 대해 댐 건설 전과 후의 수위변화 및 하상변동 모의를 수행하였으며 지속 기간별 평수량과 연평균유량에 대한 장기하상변동을 분석하였다. 또한 과거유량수문자료를 이용하여 산출된 1년 동안의 대표 유량수문곡선을 HEC-6 모의에 적용하여 유량변화가 연속적으로 발생했을 경우의 하상변화를 1년과 100년 기간에 대해 각각 분석하였다. 그 결과 지속 기간이 길어짐에 따라 상류 7.8 km에서는 퇴적과 침식 작용이 활발히 일어남을 알 수 있었다. 하지만 댐 건설 전과 후의 하상 변화의 차이가 크지 않았다. 또한 연평균 유량 조건을 복합적으로 적용했을 때가 지속적인 연평균유량을 적용했을 때보다 하상변화가 더 크게 발생하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.728-728
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• 2012

본 연구에서는 자연하상 복원을 위한 하상복원공법을 개발하여 시험구간에 적용하였다. 공법적용 대상 지역은 안양시역내의 안양천 일정구간으로 화창교로부터 상류방향으로 약 500m 거리에 웅덩이 수제공법이 적용되어 있으며, 그로부터 다시 상류방향으로 130m 떨어진 거리에 낮은 바닥막이 공법이 적용되어 있다. 낮은 바닥막이 공법의 경우 완만한 곡류사주의 직상류 부로서 강한 수류와 함께 빠른 유속이 형성될 경우 하상의 세굴이 예상되어 이를 방지하기 위해 저수로의 유하방향으로 완만한 호형으로 설치하였으며, 웅덩이형수제 공법은 완만한 곡류로 좌안 수충부가 형성되어 있어 물의 흐름방향과 유속을 제어하여 흐름에 의한 호안침식을 방지하기 위해 현 위치를 선정 및 적용하였다. 첫 번째, 경관모니터링 결과 낮은 바닥막이 공법과 웅덩이 수제 공법을 적용한 구간에서 대규모 홍수 이후에도 저수로 호안과 하상의 안정성이 유지되었으며, 이는 공법 설치 전 후 하상 경관의 변화가 거의 없어 수리적 안정성 유지를 하고 있다고 볼 수 있다. 또한 웅덩이 수제 공법 설치 후, 미소서식처가 형성되면서 포식자인 왜가리, 백로류를 지속적으로 관찰할 수 있어 어류서식처로서의 기능이 강화되었음을 간접적으로 확인하였다. 두 번째, 생태계 모니터링 결과 저서성 무척추동물의 경우 한국오수생물지수(KSI)는 낮은 바닥막이 공법을 적용하여 하상구조가 변화된 조사 지점 st.1의 환경상태가 "양호"에서 "최적"으로 변화하였기 때문에 공법 적용이 서식처 건강성 증진에 도움을 준 것으로 판단된다. 세 번째, 수질 모니터링 결과 용존산소의 경우 상부지점보다 하부지점이 낮게 나타나는 결과를 보여주었다. 낮은 바닥막이 공법에 의한 용존산소 상승효과보다는 다양한 서식처의 제공이라는 측면이 보다 중요한 효과를 나타낸다. 결과적으로, 공법의 실용화를 위한 적용 공법에 대한 생태계 모니터링 및 평가를 통하여 하천에서의 다양한 서식처(Habitat) 창출을 통해 수생 생물의 다양성을 증진시키고, 하천 하상공법에 대한 생태계의 조사 및 평가기법을 확보하여 연구성과를 다른 하천으로의 확대 적용 할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.128-128
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• 2017

준설(Dredging)은 수중에서의 토사굴착이며, 하천유로의 확장, 항만의 수심증가, 매립이나 축제용의 토사채취 등의 목적으로 행해진다. 하천의 준설은 하천의 흐름 특성 및 제반 여건 변화를 가져오기도 한다. 준설 직후 낮아진 하상으로 수위가 낮아지는 경우가 있는 반면, 수위 저하를 동반하지 않는 경우 준설 부근에서 퇴적이 발생하며 이는 하천의 수위 상승으로 이어 질 수 있다. 또한 퇴적으로 인하여, 최심 하상고가 높아지면 상승정도에 따라 준설 시기를 결정해야 한다. 따라서 본 연구는 SCHISM(Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model)모형을 이용하여 이상화 수로에서 준설로 인한 하상변동 후 기존 단면으로 복구되기까지 소요되는 시간과 그에 따른 하천의 수리특성 영향을 검토하였다. SCHISM 수치모형은 Virginia Institute of Marine Science의 Dr. Zhang 교수가 개발한 3차원 수치모의 프로그램으로 현재 중국에서 황허강(Yellow River)의 하상변동 관련 연구를 수행하는데 많이 사용되고 있다. 하천 지형은 이상화 수로로 하천설계기준(2009)을 참고하여 제방 경사는 1:3이며, 수로 제원은 4대강 살리기 사업을 통하여 준설이 실시된 국가하천 자료를 참고하였다. 격자간격은 10 m인 사각격자 이며 모의 시간은 하상변동을 일으키는 유량 개념인 유효유량을 적용하여 60일로 설정하였다. 수치모의를 통하여, 최심 하상고 변화 및 하상변동량을 확인하여 침식 및 퇴적 구간을 구분하였고, 시간에 따른 기준 단면으로의 복구 정도를 유량과 유사량을 변경하면서 민감도 분석을 수행하였다. 향후 본 연구는 하천 준설 계획 시 참고자료로 활용이 가능할 것이며, 준설로 인한 하천수리특성 변화 및 준설시기 결정의 선행연구로써 의미가 있다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.111-111
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• 2015

한 지점의 수문 반응을 결정짓는 주요 인자 중의 하나는 유역의 형상과 유역 내 하계망 구조이다. 유역의 형상과 하계망 구조는 지질시간 규모에 걸쳐 서서히 형성된 것으로, 주로 지반운동, 암석 및 지질구조, 그리고 이에 대응하는 지표 침식 정도에 의해 결정된다. 따라서, 암석 및 지질구조가 균질하다면, 유역의 특성은 지반운동과 지표 침식에 의해 좌우될 것이다. 본 연구는 지반운동의 시간적인 분포가 서로 다른 조건일 때 유역 특성이 각각 어떠한지를 수치지형발달모형(numerical landscape evolution model)을 이용한 모의실험을 통해 이론적으로 탐색해보았다. 구체적으로 모의 기간 동안의 총 지반융기량은 동일하더라도, 융기율이 전 기간동안 동일한 조건, 융기율이 특정 시점에 집중되는 조건, 그리고 융기율이 높았던 때와 낮았던 때가 반복되는 조건 등 세가지 시나리오를 실험하였다. 각 조건에 대해, 유역 형상과 하계망 구조는 어떻게 형성되는지를 살펴본 것이다. 모의결과 유역의 형태와 하계망 구조는 총융기량보다는 융기율의 시간 분포에 결정적인 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 또한, 융기율의 시간분포는 유역의 전반적인 경사(하천 종단의 요형도)와 충적하상 및 기반암하상 하도의 분포 등에 큰 영향을 주었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.19 no.3
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• pp.51-69
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• 2012

Physical strength of the rock is the most important factor of resistance to erosion and has been measured through various way. Bedrock microforms, like potholes and grooves, are the forms sculpted by the erosional processes of flow and the location and morphology are strongly affected by the differential erosion. It also assumed that the physical strength of the rock controls the erosion rate and mode of erosion. The schmidt hammer has been used to measure the rock strength in the field for the geomorphological research. To find the relationship between the rock strength and microforms, Schmidt hammer's R(rebound) were measured in the Baeksuktan, middle reach of Gilancheon, Cheongsong, Gyungsangbuk do. The overall values of rebound of the local sandstone showed over 65 in most cases, so it can be regarded as 'very strong'. It is found that the rebound values of the rock surface decreased towards current water level. It also, however, found that there was no systematic differences in rebound values among the topographically high and lows in the bedrock surface. There was no statistically significant difference in rebound values of the area with well developed microforms and others. The values of R from the exposed faces and inside of the microforms are similar. In the case of conglomerate, the part with the gravel showed higher values that the parts with sands. The rebound values are decreased near of(<1cm) the geological discontinuities(including joint and faults), so this line of weakness could be the point of initiation of active erosion to form microforms. However there is large variations in rebound values within this part. It also should be mentioned that topological relation between the strike of the geologic discontinuities and flow direction looks control the mode of erosional processes.