• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.439-449
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• 2019

하천 건천화 예방 및 하천수와 지하수의 효율적 연계 이용을 위해서는 지하수 이용이 하천의 수량에 미치는 영향 평가가 수반되어야 한다. 이를 위해서는 대수층과 하천의 다양한 수리특성 조건에 대해 지하수 양수에 따른 하천수량의 변화 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하천수위 변동을 반영할 수 있고 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 산정할 수 있는 Baalousha 해석해를 이용하여 하천수위가 지수함수적으로 감소하는 경우와, 감소 후 다시 회복되는 경우에 대해 지하수 양수로 인한 하천수 감소량의 변화 특성을 분석하였다. 대수층의 수리특성으로 투수량계수 10~100 ㎡/d 및 저류계수 0.05~0.3, 하천의 수리특성으로 하상수리전도성 0.01~20 m/d, 하천수위 감수상수 0.1~1.0 1/d, 그리고 하천과 관정의 이격거리 100~500 m 조건에 대해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량인 하천수 기여도를 산정하고 그 거동 특성을 하천수위 변동 유무에 따라 종합적으로 분석, 제시하였다. 하천수위 감소 영향을 고려하였을 경우 하천수 기여도가 크게 감소하고 하천-관정 이격거리와 수리확산도의 함수인 하천고갈인자 값에 영향을 작게 받는 것으로 나타났으며, 반면에 하천수위 감소 후 회복되는 조건에서의 하천수 기여도는 하천수위 변동이 없는 경우와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 하천수위 조절을 통해 지하수 양수시 하천수 및 대수층 저류량에 미치는 상대적 영향의 통제가 가능함을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1594-1598
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• 2008

자연하천에서의 형상은 직류하천보다는 어느 정도 만곡이 있는 사행하천이다. 이러한 만곡부가 교호적으로 나타나는 사행하천의 흐름구조는 매우 복잡하며, 이차류가 발생하는 만곡부에서 직류하천에서 예상되는 흐름분포를 왜곡시킴으로써, 유사의 이동, 횡방향의 유속분포가 다르게 나타난다. 이러한 만곡부의 흐름 특성은 만곡부 외측에 측방세굴과 수면교란, 그리고 수위를 상승시키며, 에너지 손실을 가져온다. 일반적으로 사행하천의 만곡부 외측에는 소(pool)가 발달되고, 내측에는 이차류에 의해 강턱 퇴적을 유발함으로써 점 사주(point bar)가 형성된다(우효섭, 2001). 본 연구에서는 사행하천이 비교적 발달한 섬진강 상류 덕치지구 구간에 대하여 2차원 수치모형인 RMA-2 모형을 이용하여 만곡부의 흐름특성을 분석하였다. 분석한 결과 유속의 분포는 만곡부 상류부에서 최대 흐름의 구역이 나타났으며, 만곡부에서는 흐름의 편향구역과 정체구역, 그리고 만곡부 하류부에서 에너지 손실이 일어난 후 흐름의 회복구역으로 흐름의 특성을 나타났다. 또한 수위의 분포는 상류부에서 점차적으로 수위가 감소하다가 만곡부에서 수위가 상승하였고 만곡부가 끝나는 하류부에서의 수위는 감소하였다. 만곡부에서의 횡적인 수위 분포는 만곡부의 외측이 내측보다 수위가 상승되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 2차원 수치모형인 RMA-2 모형을 이용한 만곡부의 흐름 특성은 만곡부에서의 홍수위 상승에 대한 검토로서 하천의 바람직한 치수관리 방안에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.327-327
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• 2016

하천 인근에서 지하수를 채수할 경우 지하수위 저하로 인해 하천으로의 지하수 유출이 감소하거나 하천수가 역으로 지하수계로 유입되어 하천수 감소(stream depletion) 현상이 발생한다. 이러한 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위한 방법으로 현지 계측, 수치해석 모델링, 해석해 적용 등이 있으며, 이 중에서 해석해를 이용하는 방법은 실제 하천수-지하수 연계시스템을 단순화한 조건에서 유도되었다는 단점이 있지만 비용이나 시간적 측면에서는 가장 유리하다. 본 연구에서는 Hunt(1999)가 개발한 해석해를 전산프로그램화하고 이를 하천변에 위치한 실제 지하수 관정 109개에 적용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하여 대수층 및 하천의 수리특성, 하천과 관정간의 이격거리에 따른 변동 특성을 분석하였다. Hunt 해석해로 양수 시간에 따른 하천수 감소량을 계산한 결과, 양수후 5년 뒤에는 지하수 양수량 대비 하천수 감소량의 비율이 80%를 초과하는 관정이 대부분인 것으로 나타났으며, 특히 수리확산계수가 $1,000m^2/d$를 넘고 하천고갈인자(Stream Depletion Factor, SDF)값이 100 보다 작은 범위에서는 양수의 영향이 크게 발생하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.342-342
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• 2012

이론적으로 하천의 흐름은 시간과 위치에 따라 수위와 유량의 관계가 일대일로 대응한다는 가정을 두지만, 실제 하천은 여러 가지 통제요인에 의해 다양하게 변화한다. 특히 하천 상 하류 일부구간에서 인공적인 골재채취나 준설작업과 같은 하도공사가 이루어진다면 하천의 흐름은 일시적인 수위변화가 아닌 단면의 변화 나아가 수위에 따른 유량의 증가 및 감소를 일으키게 된다. 또한 모래하상이나 식생의 영향을 받는 하천의 경우에도 빈번한 단면 및 유속의 변화를 볼 수 있다. 본 연구에서는 2007년부터 2011년까지 유량조사사업단에서 측정이 이루어진 4개 수계 577개 지점을 대상지점으로 선정하고, 이들 중 2개년 이상 측정이 이루어져 단면변화 및 지점의 수리특성 여부를 비교할 수 있는 한강 55개, 낙동강 49개, 금강 43개, 영산강 55개 지점의 수위-유량관계 변화여부를 검토하였다. 본 연구는 경년변화 없이 일정한 수위-유량관계를 보이거나 보와 같은 단면 통제에 의해 단순한 기간분리가 발생되는 지점, 4대강 공사가 진행 중인 지점, 미미한 단면변화에 의해 저수위의 수위-유량관계가 변화된 지점들은 분석 대상에서 제외하고, 중수위 이상에서 수위와 유량의 관계가 변화하는 지점들을 찾아 그 원인을 파악하고 사례를 분석하는데 중점을 두었다. 검토 결과 중수위 이상에서 수위-유량관계가 변화되는 요인으로 크게 상류와 하류에서 하천준설을 실시하여 수위에 따른 에너지선의 증가 및 감소를 일으킨 경우와, 제방공사에 의해 고수위가 변화가 발생되었거나 그 해에 배수영향을 받았는지 여부 또는 하도에 자생하는 식생의 영향 그리고 모래 및 자갈하천에서 발생되는 큰 단면변화 등으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.409-409
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• 2021

하천 내의 식생은 발달시기에 따라 휴지기, 성장기, 소멸기로 구분되며 각 시기에 따라 수위-유량관계곡선에 많은 전이가 발생한다. 이러한 식생의 성장과 소멸 뿐만 아니라 하도와 하안영역의 식생 군락의 밀도 증감에 따라서도 다양한 형태의 수위-유량관계곡선식의 전이가 발생한다. 식생의 성장기에는 식생의 밀도가 서서히 증가하여 수위-유량관계곡선식의 (-)전이가 발생하며, 식생의 소멸기에는 식생의 밀도가 서서히 감소하여 수위-유량관계곡선식의 (+)전이가 발생한다. 식생에 의한 수위-유량관계곡선식의 변동성은 식생의 성장과 소멸뿐만 아니라 하도와 하안영역의 식생 군락의 식생 밀도 역시 많은 영향을 끼치고 있다. 우리나라의 강우는 특정기간(6월~10월)에 집중되는 경향으로 인하여 식생의 성장과 소멸에 따른 수위-유량관계곡선식의 변동성 확인이 용이하였다. 그러나 최근 과거와 다른 형태의 강우패턴으로 인한 하천의 단면형상 변화로 인하여 하도와 하안영역의 식생영향이 감소하는 경향이 발생하고 있다. 이러한 단면변화로 인하여 하천 내의 하안영역과 식생 밀도 감소에 따른 수위-유량관계곡선식의 변동성이 발생하였다. 본 연구에서는 만경강 유역에 위치한 완주군(소양용연교)관측소를 대상으로 2018년과 2020년의 식생밀도와 식생 및 하도 모니터링을 통한 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 2018년에는 식생의 활착, 성장, 소멸에 따라 다양한 기간분리가 발생하였으며, 2020년에는 식생의 활착, 성장, 소멸 뿐만 아니라 홍수 전후 식생 밀도 감소에 따른 기간분리가 추가로 발생하였다. 2020년은 과거와 달리 집중호우가 장기간(약34일)발생하였으며 그에 따라 홍수 전후 단면변화가 과거에 비해 매우 큰 것으로 확인되었다. 이로 인해 2018년과 2020년 측정성과 검토 결과 유사한 수위에서 약 3배의 유량차가 발생하였다. 결과적으로 본 연구에서는 하천 내의 식생밀도 변화로 흐름 특성이 변화하는 기간의 유량측정성과 확보를 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.470-470
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• 2022

서울시 한강본류(이하 한강)의 4대 지류하천인 안양천, 중랑천, 탄천, 홍제천은 한강과 도심을 연결하는 도심 자연생태계의 중심공간이자, 서울시민의 대표적인 친수환경 공간으로서 그 관리의 중요성이 커지고 있다. 한강의 수위변화는 서울시 주요 지류하천의 수리, 수질, 생태, 친수 등 물환경 전반에 영향을 미친다. 최근 기후변화와 관리정책의 변화로 인해 한강의 수위변화 요인이 증가하고 있다. 그 중, 하천의 환경 및 생태적인 기능이 부각됨에 따라 한강의 물길회복을 통한 자연성 회복을 위해 한강하류에 설치된 횡단구조물인 신곡수중보의 해체, 또는 개방이 주요하게 논의 되어오고 있다. 이에 따라, 신곡수중보의 해체 및 개방이 한강에 미치는 영향을 다각적인 측면에서 검토하였지만, 지류하천의 물환경 변화에 대한 영향검토는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 신곡수중보 개방 및 해체에 따른 한강 본류와 서울시 주요 지류하천의 수위변화를 예측하고, 주요 지류하천에서 발생가능한 물환경 이슈를 분석하였다. 신곡수중보의 개방 또는 해체는 한강의 수위변화에 대한 조석의 영향을 증가시켜 한강의 수위저하와 수위변동성도 크게 증가되는 것으로 분석되었다. 이는 지류하천 중 하류부에 낙차공과 같은 수위유지 기능이 있는 구조물이 설치되지 않은 안양천과 중랑천의 하류부에서 흐름단면 최대 70%이상 감소, 유속 2배이상 증가 등 큰 수리변화를 유발하는 것으로 분석되었다. 이로 인해 안양천과 중랑천에서는 유속 증가에 따른 하상변화와 대규모 노출지 발생, 생태계 훼손 문제, 수위저하에 따른 수심유지 문제, 수체감소에 따른 오염도 증가와 악취문제, 하천경관 및 하천이용 문제 등의 물환경 이슈가 발생할 것으로 예측되었으며. 특히, 1970년 이전 중랑천 한강 합류지점에 위치했던 저자도의 복구/복원이 향후 주요한 이슈로 부각될 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1220-1224
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• 2009

최근에 들어 기후변화에 따른 수위 변화 영향에 의해 물 고갈 현상이 일어나고 있다. 가뭄 발생빈도가 증가하고 강우강도가 커지면서 물부족현상이 더욱 가속화가 되어 가고 있고, 시간이 지날수록 수자원의 활용도를 떨어뜨리게 된다. 거기에 따른 대책마련을 위해 금강유역을 대상으로 삼아 수문시계열 자료들을 충분히 관측하고 분석하여 대책을 마련하고자 본 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 하천수위, 지하수위, 강우량, 물 수요현황에 관한 자료를 수집하였다. 분석지점은 하천수위관측소에 인접한(10km 이내) 지하수위, 강우관측소중 데이터의 결함이 없는 곳을 선정하였고, 5군데 지역을 기준으로 정하였다. 더 많은 지역에 관하여 분석이 가능했으나, 관측소간의 인접여부를 확인한 결과 5군데 지역이 가장 적합한 것으로 판단되었다. 1개구역당 5개의 차트(연평균 하천수위, 연평균 지하수위, 연총강우량, 일최대강우량, 물수요현황)를 도시하였고, 이에 따라 분석을 하였다. 총강우량이 증가함에도 불구하고 강우강도가 증가하고 강우일수가 감소함에 따라 지하수위 및 하천수위는 급속히 하강하고 있었다. 많은 관측소에서 수위가 하강이 이루어지는 것으로 관측이 되었고, 앞으로도 더 늘어날 것이다. 물수요현황이 1990년대 중반 이후 안정화 되어 뚜렷한 증가추세가 없음에도 수위가 하강하는 것은 기후변화에 따른 것으로 설명할 수 있겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.377-382
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• 2005

하도내에 설치된 3개의 구조물이 모두 제거된 상태에서 원형하천의 합류부 하류의 유량이 $Q_{100}=12,090m^3/sec$인 경우에 대해 본류와 지류의 유량비($Q_s/Q_m$)가 0.99, 0.85, 0.72, 0.67, 0.57로 변화하는 경우의 유량을 실험유량으로 사용하여 수리모형실험을 수행하였다. 하도의 구조물이 제거된 경우 합류부로 근접할수록 서서히 증가한 수위는 합류부를 지나면서 급격히 감소한다. 이때 본류와 지류의 유량비($Q_s/Q_m$)가 감소할수록 합류부에서 증가된 수위는 하류쪽으로 이동하며 합류부 이후에서의 감소폭이 작아지며 각 단면에서의 수위변화율은 합류부 상류 구간에서는 감소하고 합류부 하류 구간에서는 증가하고 있다. 또한 합류부에 가까울수록 횡단면에서의 수위차는 증가하여 합류부 중심 직하류 단면에서 최대를 보이는데 유량비가 감소할수록 합류부 횡단면에서의 수위차는 하류구간에서는 감소하며 합류부 상류구간에서는 증가한다. 합류구간의 유속변화에 있어서는 합류부에 가까울수록 평균유속이 감소하다가 합류부에서 증가하기 시작하여 합류부 중심 직하류 단면에서 평균유속이 최대를 나타내며 최대유속의 변화율은 합류부 하류구간보다 합류부 상류구간에서 더 크게 나타난다. 합류지역의 주흐름구간은 합류점 이후 구간에서 합류점 부근의 평균 유속보다 큰 유속을 보이는 구간으로 유량비가 감소하면 주흐름구간의 폭이 증가하며 하도의 하류쪽으로 이동하기는 하나 유량비에 의한 영향은 크지 않다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.114-114
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• 2011

1960년대 산업화와 도시화 이전 우리나라 하천은 모래, 자갈 사주가 경관생태의 대부분을 이룬 이른바 'White River'이었으나, '70년대 이후 댐건설, 하천정비 등으로 유황과 유사이송 특성이 변하면서 수변에 식생이 번무하는 이른바 'Green River'가 진행 중이다. 하천에서 식생활착은 생태 측면에서 생물 종의 다양성에 일부 긍정적인 역할을 하는 반면에, 고유종이 감소, 소멸하는 문제가 생긴다. 치수 측면에서는 흐름저항 증가와 하도의 고착화를 촉진시켜 치수 안정성에 문제를 야기할 수 있다. 본 연구는 사주 상 식생활착 현상을 정량적으로 규명하기 위한 연구의 시작으로서, 하천 식생사주역에서 식생활착에 직접적인 영향을 주는 소류력과 토양 수분 등 2대 물리 요소 중에서 후자에 초점을 맞추어 토양수분 요인과 식생 이입, 활착, 천이와의 관계를 규명한다. 이를 위해 모래하천인 낙동강 제1지류 내성천의 국가하천 구간 하류 지점인 회룡포 직상류 약 4km 지점을 시험하천 구간으로 선정하여 하천수위, 지하수위, 토양수분을 연속적으로 측정할 수 있는 시설을 설치하였다. 이러한 관측 시설을 가지고 1차적으로 2010년 8월부터 2011년 4월 초까지 지하수위와 하천수위, 토양수분을 연속적으로 모니터링하고 상호 관계를 분석하였다. 사주 상 식생 활착 특성도 주기적으로 조사하였다. 이번 일차 기초 조사 및 분석 결과, 하안에서 약 140-240m에 위치한 지하수위 관측정에서 측정된 지하수위는 하천수위 변화에 비해 시간적으로 약 20시간 지체되는 것으로 나타났다. 한편 사주 토양수분은 일반적으로 지하 깊이에 따라 커지나, 동시에 토층구조(soil texture)에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.290-290
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• 2023

하천의 조도계수는 하천의 수리특성을 나타내는 대표적인 지표로써 수리모형의 모의를 수행하는데 중요한 매개변수 중 하나이다. 하지만 현재 수리모형의 조도계수는 하천정비기본계획시에 수립된 하나의 조도계수를 사용하여 모의를 수행하고 있어 유량 또는 수위에 따라 동일한 조도계수를 적용하게 되면 수위를 과대 또는 과소 모의 할 수 있는 문제가 있다. 따라서 다양한 유량 조건에 따른 모의결과의 신뢰성을 확보하기 위해서는 유량 규모에 따른 조도계수를 산정하여 검토할 필요가 있다. 이에 본 연구는 삼례교를 대상으로 하였으며, 실측된 유량자료를 활용하여 유량 또는 수위에 따른 조도계수를 산정하였고 HEC-RAS 모의 결과와 비교하였다. 분석결과, 삼례교 지점의 경우 일반적으로 수위가 증가할 수록 조도계수가 감소하다가 일정한 경향을 보이는 것과 상이하게 수위가 증가할수록 조도계수가 증가하는 경향을 보였다. 이는 하천 내에 관목이 형성되어있어 조도계수가 증가한 것으로 판단된다. 추후, 다양한 지점을 대상으로 분석을 통해 환경부 등 하천 관련 사업과 하천기본계획 수립 시 조도계수 표준화를 통한 합리적 설계에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.