• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.4 no.1
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• pp.12-23
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• 2017

The Naeseong Stream is a meandering sand-bed stream flowing through mountains and has so long maintained its geomorphological uniqueness characterized by extensive braided bare bars. Recently, its long-lasting landscape has been changed due to encroachment of vegetation. In this study being a part of long-term monitoring research morphological changes of the 56.8 km long study reach of the Naeseong Stream, which occurred during the period of 2012 - 2016 were analyzed. Airborne LiDAR and terrestrial cross-section surveys were carried out. Hydrological and on-site investigation data were also collected. Among the main four sites, two bend reaches showed point bars enlarged, while along the other two straight reaches mid-channel bars were either newly formed or increased in area and height. At the highest deposition point of each bar, vertical changes which were caused by one or two times of sediment deposition amounted to 0.6 - 1.4 m. On the contrary channel bed degradation was not obvious. Overall morphological changes in the study reach were attributed to deposition of sediment which occurred during the flood in July 2016 on the bar surfaces vegetated during the precedent dry seasons. These kind of geomorphological processes are thought to be the same as those related to the existing mid-channel islands along the mid- and downstream reach of the Naeseong Stream.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.3
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• pp.169-183
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• 2015

As a basic work for river restoration, analysis on fluvial geomorphological characteristics is made using past and present data to understand close-to-nature geomorphic status. The Miho and the Naesung Rivers are targets of this study. Fluvial geomorphic variables including valley-floor width, sinuosity, bankfull width, channel gradient, bed material size, bankfull discharge and unit stream power are evaluated with dominant processes. Though common sand-bed rivers with similar catchment area, the Miho and the Naesung Rivers are different in terms of valley-floor width, channel shape variables and dominant processes related with longitudinal location. In addition, analyses on interrelationship among the geomorphological variables are carried. Bankfull width is shown to be proportional to bankfull discharge, as is in a rough agreement with the previous studies. Relationship of bankfull discharge and channel gradient shows meandering and braiding are prevalent in the Miho River, whereas the most of the sub-reaches of the Naesung River fall to braiding. Relationship of channel gradient with width-depth ratio indicates dune-ripple processes are dominant in the Miho River, while the Naesung River shows longitudinal diversity from braiding in the downstream sub-reaches to riffle-pool and plane-bed along the upper ones. Analyses based on the past data on a river in a close-to-nature status are thought to be rather reasonable in comparison with those on the same river in a engineered condition.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.1 s.102
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• pp.74-82
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• 2003

This study was carried out to understand how the bird community would change in a stream ecosystem after implementation of close-to-nature river improvement techniques conducted on the Gwacheon, Seocho and Hakyeul reaches in the Yangiae Stream, 'Seoul. At the Gwacheon reach, the number of species and individuals tended to decline. However, at the Seocho reach, the number of species was increased while the number of individuals appeared to be not changed greatly. Especially, density of Dabbling Ducks were rapidly increased. At the Hakyeul reach was both the number of species and the number of individuals were increased. Density of Herons and Dabbling Ducks rose, while density of Wagtails was decreased suddenly. Except the Gwacheon reach, the survey areas were gradually improved in species richness and density after the construction of river improvement. We suggested that the naturally-formed meandering (channel) bar, restoration of riparian vegetation and artificial ponds were helpful for birds habitation, however bicycle path constructed in flood plain was negative.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.1
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• pp.65-72
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• 2011

Natural streams meander, forming pools at the outer part of bend and riffles at the crossing. Pools are deep at a lower flow velocity, and riffles are shallow at a higher flow velocity. Attentions are being paid to pool-riffle sequences in meandering streams because pool-riffle sequences tend to increase biodiversity of the stream ecosystem. This study investigates the characteristics of distribution of bed sediment particles in the upstream reach of the Gap Stream, which is a tributary of the Geum River in Korea. The upstream part of the Gap Stream, the study reach, is a gravel-bed stream, showing a pool and three riffles due to meandering. The reach also includes pools at the upstream and downstream parts of the weir. The characteristics of bed sediment particles sampled at the wetland and in the side channel are studied, revealing that the median particle diameter in the riffle is about four times larger than that in the pool. In addition, flow simulations are carried out for ordinary discharge and design flood, and such parameters important to sediment transport as velocity, shear stress, dimensionless shear stress (or Shields number), and dimensionless shear velocity are provided to see the mobility of sediment particles in the pool-riffle sequence.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.952-957
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• 2005

A sensitivity analysis study was performed to examine the effects of cell size on a distributed non-point source pollution model. The model, AnnAGNPS, whiff is a modified version of USDA's AGNPS, was applied to Eung stream watershed, a tributary of Cheongmi stream located in the South Branch of Han River System. The model components and results, such as channel length, slope, land use, and delivery ratio, were analyzed according to the various cell sizes from 10 to 200 ha. As cell sire increases, channel length decreases due to short-circuiting of meandering creek. The decreased channel length has more significant effects on the model results than any other geomorphological change. When the effects of land use and soil distribution are excluded, sediment delivery loads increase due to shorter time to reach the outlet of the watershed in larger tell size. When those effects are included, however, sediment delivery loads decrease in larger fell size because the variety of land use types can not be inputted. The predominant land use in the applied watershed is forest with very low soil erosion such that the predicted sediment delivery might be much lower than real system. The cell size of 30 ha was determined to produce the most appropriate resolution. Surface runoff and non-point source loads of TN, TP and BOD were predicted and the results agree well with the field measurements. From this study, it was shown that the model results would be very dependent on variations of topography, land use, and soil distribution, as a function of cell size, and the optimum cell size is very important for successful application of distributed non-point source pollution model.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.4
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• pp.291-298
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• 2015

The aim of this study is that a theoretical formula for estimating the one-dimensional longitudinal dispersion coefficient is derived based on a transverse distribution equation for the depth averaged stream-wise velocity in open channel. In "Part I. Theoretical equation for stream-wise velocity" which is the former volume of this article, the velocity distribution equation is derived analytically based on the Shiono-Knight Model (SKM). And then incorporating the velocity distribution equation into a triple integral formula which was proposed by Fischer (1968), the one-dimensional longitudinal dispersion coefficient can be derived theoretically in "Part II. Longitudinal dispersion coefficient" which is the latter volume of this article. SKM has presented an analytical solution to the Navier-Stokes equation to describe the transverse variations, and originally been applied to straight and nearly straight compound channel. In order to use SKM in modeling non-prismatic and meandering channels, the shape of cross-section is regarded as a triangle in this study. The analytical solution for the velocity distribution is verified using Manning's equation and applied to velocity data measured at natural streams. Although the velocity equation developed in this study do not agree well with measured data case by case, the equation has a merit that the velocity distribution can be calculated only using geometric data including Manning's roughness coefficient without any measured velocity data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.883-888
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• 2007

일반적인 하천의 흐름방향으로 발생하는 주흐름(primary flow)에 중첩하여 주흐름 방향의 수직단면에 이차류(secondary flow)가 발생하게 되며 이러한 이차류의 발달은 투입된 오염물질의 횡혼합을 증대시킨다. 오염물질의 혼합은 이송(advection)과 확산(diffusion) 또는 분산(dispersion)의 과정으로 설명되며 본 연구에서는 수로전체의 혼합과정을 설명하기 위해서 이송 확산 방정식을 적용하였다. 본 연구에서는 실험수조를 $150^{\circ}$의 중심각을 갖는 S자 형태의 만곡수로를 제작하여 유량조건은 15, 30, $60\;{\ell}l/sec$의 세 가지 경우로, 수심은 15, 20, 30, 40 cm의 경우로 총 12 케이스의 실험을 수행하였다. 유속장의 측정은 Sontek사의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하였다. 오염물질 확산실험은 소금물 용액에 주변수와의 밀도차를 없애기 위해서 메탄올 용액을 첨가하여 추적자로 이용하여 농도장의 분석을 일본 KENEK사의 전기전도도계(conductivity meter)와 Gartner사의 DAS(data acquisition system)를 이용하여 횡방향 유속장의 분포와 오염운의 거동을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 수로의 직선구간에서는 최대유속이 발생하는 즉, 중앙에서의 오염물질의 분산이 가장 활발하게 이뤄졌으며 농도의 퍼짐형상인 오염운 역시 만곡부에서는 수로만곡부의 안쪽을 따라 확산 이동함을 알 수 있었다. 만곡부 외측에서는 오염물질의 정체현상이 일시적으로 발생하며, 유속구조의 횡방향 비대칭구조로 인한 종 횡방향의 분리현상이 발생하고, 오염운의 중첩현상이 종방향으로 연속되게 나타난다. 향후 수심방향 거동을 포함한 3차원적 분석이 요구되며 이 연구결과는 2차원적 수치해석의 적용 및 분석 자료로써 이용이 가능하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.605-605
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• 2012

최근 통계자료에 의하면 국내 제방붕괴 유형 중 11.5%가 제체 불안정에 의한 붕괴로 보고되고 있다. 홍수시 노후화된 제방이 붕괴하여 발생하는 인명 및 재산피해는 점차 증가하고 있는 상황이어서, 이에 대한 제방 시설물의 보강 및 안전관리 대책이 필요한 상황이다. 하천시설물 주변의 흐름특성에 의하여 세굴이 발생할 수 있는 지점에는 보호공을 설치하여 시설물의 안정성을 확보하도록 하천설계기준 해설(2009)에서 제안하고 있다. 그러나 구조물을 보완하는 보호공의 공종 및 규격 등을 설계하기 위한 세부적인 설계지침이 미흡하여 외국의 연구 또는 설계사례를 참고하여 국내 하천에 적용하고 있는 상황이다. 해외의 연구사례를 살펴보면, 설계공식에 적용된 설계인자인 유속 및 수심 등을 1차원 단면평균값을 활용하는 경우가 많아서 복잡한 하천의 흐름특성을 반영하기에 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 하천해석에서 주로 활용되고 있는 수치모형을 이용하여 실험수로의 흐름을 재현하고 수리실험을 통하여 관측한 유속 및 수위분포 결과와 비교하였다. 2차원 수치모형으로는 RMA2, CCHE2D, FLUMEN 등의 상용모형과 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 Approximate Riemann 기법을 적용하여 개발된 유한체적모형을 적용하였다. 제방 부근에서 형성되는 흐름을 상세하게 모의하기 위하여 국내 하천시설물 설계에서 많이 활용되고 있는 FLOW-3D 모형을 적용하여 3차원 모의결과와 수리실험결과를 비교하였다. 수리실험에서 관측된 사석호안공의 이탈시 흐름현상을 재현하여 호안공 이탈에 영향을 미치는 국부유속 및 전단응력을 산정하여 호안설계에 적합한 설계인자를 분석하였다. 연구결과를 활용하여 사석호안공 설계 기법에 적용되는 수치모형을 통하여 산정되는 설계인자의 정확성을 향상시킴으로써, 정량적이고 합리적인 사석호안공 설계기법개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.696-696
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• 2012

호안은 유수의 침입으로부터 제방 및 하안의 침식 피해를 방지하기 위해 제방에 설치되는 구조물이다. 침식에 의한 제방 및 호안의 대표적인 붕괴특성 중에는 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등이 있다. 특히, 만곡부는 원심력, 2차류 등에 의한 수위상승 및 유속증가로 제체에 응력 집중이 발생되어 안정성 저하를 유발할 수 있다. 또한, 만곡부의 흐름 방향전환 현상은 하도내 통수능 저하를 발생시켜 홍수피해를 가중시킬 수 있다. 따라서 하천특성상 만곡부에 의해 발생할 수 있는 홍수피해 요소를 저감시킬 수 있도록 적합한 피해저감대책을 마련할 필요가 있다. 제방의 보강대책으로서 활용되고 있는 호안은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 안정성이 평가되어야 하며 지역여건 등에 따른 만곡부의 수위상승 및 제방 침식 등을 고려한 설계가 수행되어야 한다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계방법은 하천설계기준 해설(2009)을 참고하고 있는데, 흐름현상 및 만곡부 특성 등에 대하여 경험과 이론의 양면을 고려한 설계를 수행하도록 제안하고 있다. 이는 호안 안정성에 대한 역학적 검토 방법의 한계로 비합리적 설계가 될 우려가 있다. 따라서 만곡부에 의한 유속 및 소류력 등 흐름특성을 고려한 정량적인 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 만곡에 의한 흐름영향과 수리학적 거동 및 설계요소를 파악하고자 만곡부에 사석호안공을 설치하여 흐름전환 및 유속변화에 따른 사석호안공의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 곡률반경( )이 4.5 m인 만곡부가 3개소 발생하는 폭 2.3 m, 길이 25 m의 다중 사행수로 형태이다. 실험수로 우안의 1V:2H 경사면에 10, 20, 30, 40, 50 mm 사석을 크기별로 설치하여 만곡에 의한 유속변화 등 흐름현상과 호안공 이탈을 관찰하였다. 수리실험은 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 공급유량별 하류단 수위 조절을 통해 만곡부내 호안 공 이탈을 발생시키는 설계인자를 도출하고자 유속과 수심을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 사석호안공 설계시 1차원 접근유속에 만곡 영향을 고려하여 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 사석호안공의 이탈유속과 만곡에 의한 흐름특성간의 상관관계를 분석하여 제원결정기법을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.172-172
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• 2015

하천에서 발생하는 소류력은 하상 변동을 발생시키기 때문에 주변 구조물이나 하천의 흐름특성 등을 변화시키게 되며, 유사이송, 침식 및 퇴적, 유동해석 등에 매우 중요한 하천 계수이다. 하천에서 소류력의 직접 측정은 매우 어려워 직접 측정 대신 하천경사 및 동수반경을 기반한 단면 평균소류력 산정 공식을 일반적으로 이용한다. 그러나, 이러한 방식은 상세한 유사이송, 세굴 등의 해석에는 한계가 있기 때문에 국부적인 소류력이 필요하다. 실내 실험에서는 프레스톤게이지를 활용한 직접 측정이나, 난류측정을 통한 레이놀즈 분포를 외삽하여 단면에서 국부적인 소류력을 측정하는 방식이 사용되어 왔다. 반면, 실제 하천에서는 국부 소류력 직접측정 및 난류 산정이 거의 불가능하거나 비효율적이므로 대안으로 하천의 연직유속분포에 대수분포를 적용하여 소류력을 추정하는 간접적인 방법이 제시되어 왔다. 일부 실내실험에서 대수법칙을 통한 소류력 산정 방식은 직접 측정을 통해 검증한 바가 있으나 실제 하천은 난류의 공간 시간적 스케일이 실내 규모와 상이하여 국부 소류력에 영향을 미칠 수 있어 이러한 검증결과를 현장 적용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 실제 규모 하천에서 대수법칙을 활용한 국부 소류력 산정 결과와 레이놀즈 응력의 연직분포 측정을 통해 산정한 값과 비교하여 대수법칙 활용 소류력 산정 방식의 적용성을 검토하였다. 실험은 중소규모의 하천을 재현한 한국건설기술연구원 안동하천실험센터 직선(A1) 및 사행(A2) 하천의 유속측정을 수행하였으며, 유속 측정에는 정밀도가 높으나 실내에서 주로 사용된 초음파지점유속계(Micro ADV)를 현장에 설치하여 사용하였다. ADV의 관측 시간은 90초이며, 직선수로에서는 횡방향으로 25 cm 간격, 수심방향으로는 5 ~ 10 cm 간격으로 측정하였고, 사행수로는 횡방향으로 50 cm 간격, 수심방향 5 ~ 10 cm 간격으로 측정을 수행하였다. 실험결과 대수법칙과 레이놀즈 분포로부터 산정된 국부 소류력은 사행과 직선 모두 상당한 이격을 보였다.