• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.93-93
• /
• 2017

2000년대에 들어서면서부터 최근까지 국내 하천의 식생면적이 급격하게 증가되고 있는 추세이다. 댐 등의 하천 횡단구조물로 인한 유황변화에 의해 봄철 발아기 유량 및 수위 저하가 발생하고 이로 인해 식생의 유입된다는 것은 이미 많은 연구에서 증명되고 논의된 바 있다. 그러나 댐과 같은 구조물이 없는 자연하천이나 소하천의 경우에도 식생 유입이 빠르게 진행되고 있는 것은 전국적인 경향이라고 할 수 있다. 우리나라뿐만 아니라 일본의 경우에도 대부분의 하천에서 식생이 유입되고, 제외지 곳곳에서 수림화가 진행되는 현상이 발생하고 있다. 식생의 이입, 번무 등에 대한 원인으로는 홍수량 조절을 위한 댐 운영, 복단면화 및 직강화 등의 하천정비, 골재채취로 인한 인위적 하상변화, 농업용 비료와 같은 영양염류의 유입 등이 주요원인으로 추정되고 있지만 아직까지 정확한 식생 발생 메카니즘에 대한 분석은 이루어지지 않은 상황이다. 일본의 경우 식생의 발생과 진행에 대한 모형을 구축하고 여러 하천에 적용하여 검증하는 연구가 다양하게 진행되고 있지만 지역에 따라 다르게 발생하는 식생의 원인을 단정적으로 결론 내리지는 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 연도별 강우패턴 변화가 식생발생에 미치는 영향을 분석하였다. 1984년에서 2016년까지 강우패턴을 분석한 결과, 전국적으로 발아기인 3월~9월까지의 강우량이 감소함과 동시에, 기준치 이하의 강수량의 빈도가 점차적으로 증가하고 있는 것으로 나타났다. 이는 하천 내 식생, 특히 버드나무류 교목이 발아하는 봄~초여름에 발생하는 홍수가 감소하였음을 의미하고, 이로인해 하천 내에 초본류, 관목류 뿐만 아니라 교목이 발아 및 활착할 수 있는 가능성이 높아졌음을 의미한다. 또한 식생이 현저하게 증가하고 있는 주요지점의 2007년 이후 하천 단면변화와 시수위를 분석한 결과, 2011년 이후 하도 내 고수부지의 침수시간이 현저하게 감소하였으며, 이는 하천식생의 이입 및 번무에 영향을 줄 뿐만 아니라, 식생활착으로 인한 사주 및 하중도 면적의 증가에도 기여하고 있는 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.148-148
• /
• 2020

산업의 고도화가 진행됨에 따라 화학원료의 사용이 증가하고 있고 독성을 가진 화학물질이 하천으로 유입되는 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 수환경으로 유입되는 유해화학물질은 주로 무색무취의 물질들로 사고가 발생하더라도 초기 발견이 어려워 어류폐사를 유발하거나 취수시설에서 용수로 취수되는 경우가 발생하기 때문에 이에 대한 대응책 마련이 필수적이다. 하천에 유입된 오염물질의 거동을 신속하게 예측하기 위해 1차원 오염물질 추적 모형이 활용되는데, Fickian 이송-분산 모형(Fickian Advection-dispersion equation model; FADE)이 주로 사용되고 있다. 하지만 FADE는 오염물질이 하천 저장대에서 지체되는 현상을 반영하지 못하기 때문에 농도곡선의 왜곡도를 구현하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하천저장대모형(River Storage Model; RSM)을 개발하고 이를 국가하천인 감천에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 RSM은 분산계수, 본류대 면적, 저장대 면적, 저장대 교환계수의 네 가지 매개변수를 통해서 하천의 물질 저장 및 교환 특성를 구현한 non-Fickian 모형으로서, 생화학반응, 휘발, 흡·탈착항을 추가하여 유해화학물질의 혼합 거동을 정확하게 모의할 수 있도록 개발하였다. 저장대 모형의 매개변수를 산정하기 위해서 하천 유량과 지형자료를 기반으로 HEC-RAS를 모의하여 계산된 수리특성을 입력변수로 사용하였다. 저수기, 평수기, 풍수기 유량을 기준으로 세 경우의 시나리오 모의를 수행하였는데, 5ton의 톨루엔이 김천산업단지에서 감천으로 유입된 경우 약 20km 하류에 위치한 취수장에서 톨루엔의 농도변화를 예측했다. 보존성 물질에 대한 모의 결과, 풍수기의 경우 저수기에 비해 유속이 크기 때문에 취수장에서 20.56시간 먼저 기준농도에 도달하고, 7.21시간 더 짧게 머무는 것으로 나타났다. 유해화학물질의 반응특성에 대한 민감도 분석을 시행한 결과, 생화학적 반감기가 18.98시간보다 길고, 옥탄올-물 분배계수가 2.267 이하인 물질은 생분해 및 흡·탈착 반응에 둔감한 것으로 나타났다. 1m 수심 기준 0.114m/s 이하 유속에서의 하천 수리조건에서는 화학물질의 휘발성을 무시할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2004.05b
• /
• pp.1366-1370
• /
• 2004

한강은 남한 제1의 하천으로 지리적으로 한반도의 중심부에 위치하여 동에서 서로 흐르는 대하천이다. 매년 발생하는 홍수에 대한 한강하류부의 홍수관리는 대단히 중요하다. 본 연구는 한강의 지천유입량이 한강본류 수위에 미치는 영향을 수리학적 홍수추적 모형을 이용하여 분석하였다. 수리학적 홍수추적 모형은 하천의 지형적 특성과 여러인자들을 반영하여 하천의 흐름을 해석하기 때문에 하천에 설치되어 있는 교량, 수중보, 지천유입량, 조도계수 등을 적절히 반영하였을 때 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 1차원 부정류 흐름으로 해석하였으며 미국 NWS(National Weather Service)에서 기존의 DWOPER 모형과 댐파괴 모형인 DAMBRK 모형을 통합하여 개선한 FLDWAV 모형을 사용하였다. 이 모형의 지배방정식은 연속방정식과 운동량방정식으로 구성되어 확장된 Saint-Venant 방정식이고, 수치기법으로는 가중4점음해법을 이용하려 비선형 연립방정식을 Newton-Raphson 방법으로 해석한다. 모형의 상류경계는 팔당댐 시간 방류량을 하류경계로는 전류수위표 지점의 수위를 이용하였다. 한강하류부에는 많은 지천들이 흘러들어 유입되고 있는데 지천유입량이 한강수위에 미치는 영향을 분석하기 위하여 비교적 유역면적이 큰 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천 등의 지천유입량을 고려하였다. 2000년과 2001년에 발생한 2개의 실측사상을 FLDWAV 모형을 이용하여 계산된 수위값과 검증해 본 결과 실측수위를 잘 재현하고 있는 것을 알 수 있었다. 검증된 모형을 가지고 동일한 사상에 대해서 지천 유입량을 고려하지 않고 모의를 한 결과 지천유입량을 고려하였을 때와 고려하지 않았을 때의 지천유입량에 대한 수위상승량은 $1\~5cm$ 정도로 나타났다. 지천유입량에 의한 수위상승이 어느정도 일어나고 있지만 홍수기간에 이 정도의 수위상승은 한강의 흐름이나 한강하류부에 설치된 구조물의 침수피해에 크게 영향을 주지않을 것으로 판단되었다. 한강하류부의 수위는 지천유입량의 영향보다는 팔당댐의 방류량에 의해서 좌우되고 있고 홍수시에는 한강의 수위상승으로 인하여 지천에 미치는 배수영향이 훨씬 더 클 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.966-970
• /
• 2009

경기도 용인시, 오산시와 화성시 지역의 농업용수와 공업용수의 공급원으로 이용되고 있는 신갈호는 현재 유입하천으로부터 미처리된 도시하수, 공장 폐수, 축산 폐수 등의 점오염원 및 도시 지역 불투수층에 쌓여있는 오염물질인 비점오염원이 무분별하게 유입되어 수질이 매우 악화되어 용수로의 사용이 어려운 지경에 달하였으며, 자연정화능력도 감소하는 등 심각하게 오염되었다. 또한 최근에는 신갈호 유역의 개발에 따른 토지이용 변화로 신갈호 유역의 총오염부하량이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현재 날로 심각해지는 신갈호 유입하천의 비점오염원 조사를 통해 신갈호 및 유입하천의 기초데이터의 확충 및 현황 파악을 하고자 하였다. 본 연구에서는 강우 시 신갈호로 유입되는 3개의 유입지천인 신갈천(SG), 지곡천(JK), 공세천(KS)에서 비점오염부하량을 산정함으로써 강우 시 호소로 유입되는 총오염부하량 및 비점오부하량의 비율을 알아보고자 하였다. 강우사상에 따른 총 오염물질 부하량은 EMC 농도를 구한 후 총 유출유량을 곱하고 총 강우지속시간을 곱하여 산정하였다. 조사결과 강우기에 있어서 거의 모든 항목의 농도는 평수기보다 매우 높은 수치를 나타냈다. 특히 SS 농도는 토사의 하천유입으로 인해 다른인자에 비해 큰 변동폭을 나타내었으며, COD와 T-P는 토양입자에 흡착되어 함께 이동하기 때문에 SS와 밀접한 관계를 가졌다. 강우시의 각 유입하천별 오염부하 기여율은 SG의 경우 SS 74.1%, BOD 64.4%, COD 65.7%, T-N 63.8%, T-P 73.8%를 나타내었다. JK의 경우 SS 25.4%, BOD 31.5%, COD 30.5%, T-N 32.5%, T-P 24.2% 였고, KS의 경우 SS 0.5%, BOD 4.1%, COD 3.8%, T-N 3.7%, T-P 2.0%를 나타내었다. 강우시의 각 유입하천별 오염부하 기여율을 평수기때의 오염부하 기여율과 비교하였다. 비교결과 SS의 경우는 SG가 강우시에 74%, 평수기에 83%, BOD의 경우는 강우시 64%, 평수기 80%, T-N은 강우시 64%, 평수기에 84%, T-P의 경우는 강우시 74%, 평수기에 82%로 모든 항목에서 평수기에 신갈천이 신갈호의 오염부하에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났는데, 이는 강우시 지곡천의 기여율이 평수기 보다 상대적으로 높아지기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.204-204
• /
• 2011

자연하천의 만곡부에서는 원심력에 의하여 수위상승 이나 침식 등으로 제방이 파괴되고 월류되어 홍수피해가 빈번하게 발생된다. 그러므로 자연하천의 만곡부는 하천정비 및 안정하도의 유지관리를 위해 매우 중요한 하도구간중의 하나이다. 본 연구에서는 하도 만곡부의 흐름특성 연구를 위하여 만곡 유입부 형상에 따라 $90^{\circ}$만곡부의 실험수로에 대한 유속, 편수위 및 편경사의 변화특성을 검토하였다. 분석결과 먼저, 만곡정도에 관계없이 유량이 증가할수록 만곡부의 최대 최소 유속차 또한 증가하는 것으로 검토되었다. 다음으로 유입부 형상이 $90^{\circ}$인 지점에서 최대 횡방향 수면경사가 발생하였으며 직선하도에 비하여 최대 8% 정도 기울어진 것으로 검토되었다. 본 연구의 결과에서 검토된 만곡 하천의 수리특성과 편경사의 경향 등을 하천정비 또는 실시계획수립에 반영한다면 치수적으로 안전하고 보다 친환경적인 하천계획이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.450-452
• /
• 2007

낙동강 중하류지역에 있어서 본류와 주요지천에 있어서의 환경특성과 식생현황을 조사하여 하천관리방안의 기초자료를 마련하고, 본류와 지류의 물리적 특성, 토지이용현황, 수질특성, 토양특성 및 식생 현황을 조사하였다. 조사결과 하천에서 육역으로 갈수록 귀화식물의 유입이 많았는데, 같은 하천이라도 회천의 경우 강가보다 제방부근이 더 높게 나타났고, 상대적으로 사람의 접근이 어려운 낙동강 본류의 매리나 물금지역이 낮게 나타나 귀화식물의 유입은 하천의 형태와 더불어 인간의 접근용이성에도 영향을 많이 받고 있음을 보여주었다. 조사 대상 지역 중 서낙동강 습지와 묵정논 등 습지에서 수생식물의 출현율이 높게 나타나, 이들 지역에 있어서 수생식물을 이용한 하천 수질정화에 있어서 습지의 조성 혹은 관리가 매우 유용할 수 있음을 보여주었다. 조사지역에서의 비소와 크롬의 경우 대부분의 지역에서 토양오염우려기준 이상으로 조사되어 이에 대한 대책이 시급한 것으로 나타났다. 현재와 같은 열약한 수변조건에서 강수시에 범람이나 침식으로 인하여 수체로 유입된 가능성이 매우 높은 것으로 판단되어지며 이를 방지하기 위한 수변녹지의 확보가 절실한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.388-392
• /
• 2005

본 연구에서는 실내 수리실험을 통하여 하천에 설치된 계단형 보의 원류 흐름 특성에 따른 공기유입 효과를 산소전달 효율과 관련지어 분석함으로써, 하천의 수질 개선 효과를 검토하였다. 계단형 보 월류 흐름시 발생되는 낙하류 및 표면류에 대한 흐름의 특성을 연구하고, 공기유입의 과정을 분석하였으며, 이에 따른 산소전달 및 수질 개선효과를 분석함으로써 수질 개선에 효율적인 계단형 보의 형태를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1317-1321
• /
• 2007

대표적인 하천수질모형으로는 정상상태 모형인 QUAL2E와 비정상상태 모형인 CE-QUAL-RIV1이 있다. 정상 및 비정상상태 수질모형의 용도는 QUAL2E가 월별 및 순별 장기수질예측에 매우 활용도가 높다고 하면 CE-QUAL-RIV1는 갑작스런 수질사고와 같은 단기수질모의 즉, 댐방류 플러싱효과를 분석하는 효과에 매우 최적화된 모형이라 할 수 있다. 대부분의 하천 수질 예측모델이 비정상상태 흐름이 아닌 정상상태 흐름만을 고려하여 개발되었기 때문에 댐이나 수문에 의해 차단된 조절하천에서 부정류 흐름상태를 고려한 수질예측 모델이 필요하다. 본 연구의 대상 유역인 서낙동강은 상류에는 대저수문, 하류에는 녹산수문이 위치하고 있으며, 이와 같은 수문들에 의하여 하천의 유량이 조절되는 호소형 하천으로 자연적인 하천흐름이 원활하지 않은 정체수역이다. 따라서 장기간 오염물질이 퇴적되고 있으며, 이로 말미암아 수질오염이 매우 심한 곳이기도 하다. 서낙동강은 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량에 따른 하천수질의 영향이 크며, 개발욕구가 강한 경상남도 김해시와 부산광역시 강서구가 위치한 수계로서 현재 발생부하량 뿐만 아니라 장래에 예상되는 발생부하량도 매우 큰 하천이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 가장 근원적인 방안은 적절한 수문운영을 통하여 수역 내의 유속을 적절히 조절하고, 이를 통하여 수질개선 효과를 확보하는 것이다. 본 연구에서는 정체수역인 서낙동강의 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량을 수문운영에 따라 하천유량을 통하여 실측하고, 이로 인한 수질 변화를 체계적으로 조사함으로써 다수의 수문운영 조건에 따른 비정상상태에서의 서낙동강 본류의 수질을 실측하여, 수질이 좋은 낙동강 본류 원수의 유입에 따른 수질개선 효과와 녹산수문 방류에 의한 플러싱 효과를 정량적으로 평가해보고자 하였다. 본 연구에서 실측된 수문 유입량 및 방류량 증가에 따른 하천수질변화 결과를 비정상 하천수질모형을 통해 검증하고, 이를 활용하여 서낙동강의 수질 개선을 위한 적절한 유량 및 운영방안을 구축할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.448-448
• /
• 2022

기후변화와 산업의 발달로 필요한 수자원의 양은 증가하고 있지만 수자원의 양은 줄고 있어 가뭄 피해에 대해서 더욱 취약해지고 있다. 특히, 우리나라의 물 공급 소외 지역 중 산간지역은 계곡수 등을 이용한 소규모 용수 공급 시설을 이용하고 있다. 산간지역은 지형적 특성상 수자원의 저류가 힘들어 가뭄 피해에 더욱 취약하다. 산간지역에 적용할 수 있는 수자원 공급방안 중 지형의 경사를 이용하여 샌드댐을 설치하여 수자원을 확보하는 방안은 이에 대한 하나의 대안이다. 본 연구에서는 연구지역인 춘천시 물로리 현장을 모사한 샌드댐 물리 모형을 구축하였다. 샌드댐 물리 모형의 구축은 현장의 경사에 대비하여 1/15 규모로 축소하였으며, 현장의 유하 순서와 동일하게 구성하였다. 춘천 물로리 현장에서는 기존 취수원에서 샌드댐으로 유입되는 수량과 배후 지하수에서 유입되는 수량으로 나누어 샌드댐 모의를 진행하였다. 샌드댐을 이용한 산간지역의 물공급과 운영 방안을 통해 물 공급 소외지역에서 활용가능한 대안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.306-306
• /
• 2020

횡월류위어(side weir)는 하천의 수위가 한계수위 이상으로 상승할 경우 본류로부터 저류지나 분수로(distributary channel)로 흐름을 전환하기 위하여 사용하는 수공구조물로 강변저류지나 off-line저류지의 유입부에 흐름방향과 평행하게 설치되어 유량관리 및 전환, 홍수통제, 에너지 소산, 수위조절, 일정 유량의 취수 및 분배, 초과 홍수량의 전환 등의 목적으로 이용되는 구조물이다. 횡월류 위어의 월류 흐름은 일반위어와 같이 위어마루부 직각방향으로 흐르지 않고 본류 흐름특성에 따라 비스듬하게 유입된다. 이러한 흐름특성으로 횡월류위어 월류량은 본류의 하폭, 흐름특성, 위어길이 및 설치위치 등에 따라 각기 다르게 산정된다. 현재 국내에서 진행된 횡월류위어 흐름특성에 관련된 연구는 대부분 직선수로에 집중되어 있으며 사행하천의 흐름특성에 따른 연구는 부족한 실정이다. 금회 연구에서는 3차원 상용프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 사행하천구간 유입부 설치위치 특성에 따른 횡월류 위어 유입흐름 특성을 분석하였다. 사행하천 구간 횡월류위어 설치위치에 따른 3차원 흐름해석을 위해 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 수로길이 30m, 수로폭 2m의 구형 사행수로를 구성하였고, 횡월류위어 유입부 위치를 20°~120°로 변화시키며 수치모형실험을 수행하였다. 해석결과 수로흐름은 유입부 설치각이 작을수록 상·하류 수위차가 작아지며 유속이 감소하며 설치위치각이 클수록 수로내 평균유속은 증가하는 것으로 확인되었다. 유입부 설치각이 작을수록 방류량이 증가하여 수로내 흐름분리현상 증가하였고 이로인한 지체현상이 발생하는 것으로 확인되었다. 본 연구로 사행하천구간에 횡월류위어가 설치된 경우, 월류량과 수리학적 흐름특성을 해석할 때 3차원 수치모형실험이 유용한 해석도구로 이용될 수 있음이 확인되었다. 이후 수치모형실험이 수공구조물 설계 및 해석 시 참고자료로 이용 가능할 것으로 사료된다.