• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.222-222
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• 2018

최근 이상기후로 인한 집중호우의 증가로 인해 하천의 홍수방어능력을 초과하는 침수피해가 급증하고 있다. 특히, 제주도는 태풍의 길목에 위치하고 있는 강우량이 약 2,061mm에 달하는 우리나라 최다우 지역으로 평시에는 건천인 상태의 하천이 집중호우 시 급격한 유출 발생으로 하류도심지역에 하천 범람으로 인한 많은 피해가 발생하고 있다. 제주도에서는 이를 방어하기 위해 하도 내 첨두 홍수량을 조절하여 하류지역의 피해를 경감시키기 위한 구조물인 저류지를 상류에 설치하여 운영하고 있다. 하지만 저류지의 건설을 통한 실제 홍수조절효과에 대한 정량적인 분석은 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 태풍 '나리' 때 가장 큰 피해가 발생한 한천의 한천1, 2 저류지를 대상지역으로 선정하여 2차원 수치모형인 Nays2d Flood 모형을 활용한 한천 저류지의 운영에 따른 홍수조절효과를 분석하였다. 지형자료는 드론을 활용하여 측정된 약 7cm 간격의 정밀한 하상 측량자료를 사용하였고, 태풍 '차바' 발생 시 계측된 저류지내의 수심 측정 센서 자료를 활용하여 모형의 검보정을 수행하였다. 보정된 모의결과를 활용하여 태풍 '차바' 때의 저류지가 활용되는 모습을 재현할 수 있었고, 이를 통해서 현재 설치된 저류지의 구조적인 문제점과 운영방법에 따른 홍수조절효과 개선방안을 제시하고자 하였다. 또한 저류지 설계 시 사용된 100년 빈도의 설계 홍수량을 바탕으로 모의를 수행하여, 기존에 제시된 한천저류지의 홍수 저감량과의 비교를 통해서 실제 저류지의 운영에 따른 홍수조절효과를 정량적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.493-493
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• 2022

본 연구는 식생밀도와 흐름에 따른 수치모형(Nays2D) 하상변동 모의 결과를 서식처 적합도 분석 모델(PHABSIM:Phsical Habtiat Suitability Model)의 입력자료로 활용하여, 식생밀도에 따른 하상 지형 변화가 어류 서식처 적합도에 미치는 영향을 검토한다. 금강 부용리 인근 2km를 대상으로 2차원 모형인 Nays2D를 적용하여 흐름(댐 방류량, 2년 빈도 유량, 100년 빈도 유량 등)과 식생밀도(식생미반영, 현재 밀도, 밀도 감소, 밀도 증가 등)에 따른 하상변동 모의를 실시하였고, 모의 결과값(단면 표고, 유속, 수위)을 물리적 서식처 평가 모델인 PHABSIM의 입력자료로 활용하였다. 피라미 서식을 위한 적정 유속과 수심의 서식처 적합도 지수를 이용하여 각 시나리오 별가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)을 산정하여 비교 분석하여, 식생밀도에 따른 단면 구조의 변화가 WUA 면적과 피라미 서식처 적합도에 어떻게 영향을 미치는지 검토하였다. 그 결과, 수목 밀도를 미반영한 하상변동 모의 결과를 PHABSIM의 입력 자료로 활용하였을 때 가중가용면적이 가장 높았고, 식생 밀도를 증가시킨 하상변동 모의 결과를 입력 자료로 활용하였을 때 WUA값이 가장 낮게 나타났다. 이는 피라미의 서식처 적합도 측면에서 식생이 적어 특정 유량에 따른 하상변동의 폭이 커지면서 저수로 최저하상과 고수부 하상과의 표고차가 상대적으로 낮은 하상 단면이 피라미의 서식처 측면에서 유리할 가능성이 있음을 시사한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.3
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• pp.579-588
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• 2015

Recent climage changes have resulted in increases in rainfall intensity and flood frequency as well as the risk of flood damage due to typhoons during the summer season. Water-friendly facilities such as ecological parks and sports facilities have been established on floodplains of rivers since the river improvement project was implemented and increases in the flood levels of rivers due to typhoons can lead to direct flood damage to such facilities. To analyze the hydraulic influence of these water-friendly facilities on floodplains or to evaluate their stability, numerical analysis should be performed in advance. In addition, it is crucial to address the drying and wetting processes generated by water level fluctuations. This study uses a Nays2D model, which analyzes drying and wetting, to examine its applicability to simple terrain in which such fluctuations occur and to natural rivers in which drying occurs. The results of applying this model to sites of actual typhoon events are compared with values measured at water level observatories. Through this comparison, it is determined that values of coefficient of determination ($R^2$), mean absolute error (MAE), and root-mean-square error (RMSE) are 0.988, 0.208, and 0.239, respectively, thus showing a statistically high correlation. In addition, the results are used to calculate flood risk indices for evaluation of such risk for water-friendly facilities constructed on floodplains.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.10 no.4
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• pp.250-257
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• 2023

Tree in river have environmental functions such as ecosystem preservation and flood control functions that protect the riverbank. On the other hand, excessive tree development can have the negative effect of fixing the sand bar and reducing the cross-sectional area. Nays2D simulation results performing two flow conditions (average dam operation discharge and two-year frequency discharge) and four tree density conditions (current, zero, low, high tree density) used as input data for PHABSIM to calculate WUA (Weighted Usable Area). The results show that riverbed changes occur more significantly in the zero tree density than presence of trees, which could have a positive impact on the biological habitat environment of Zacco platypus.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.319-323
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• 2015

사주의 거동은 하안침식과 하도의 변화를 일으키며, 치수적으로 많은 문제를 일으키고 있다. 수제는 저수로의 이동과 하안침식을 억제하고 저수로를 안정화시키는데 구조적 대안으로 적용되고 있으나 수제에 의한 사주의 변화 과정을 정량적으로 연구되지 않고 있으며, 명확한 설계기준을 제시하고 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 수심적분 2차원 수치모형인 Nays2D를 이용하여 수제에 의한 사주의 변화와 이동 특성을 분석 하였다. 수제 설치 후 사주의 이동은 일정하지 않고, 파장의 변화도 일정하지 않는 것으로 나타났다. 무차원 수제의 길이가 증가함에 따라, 수제의 하류에서 사주의 형상은 변화되며, 이동 특성에 영향을 주었다. 특히, 무차원 수제의 길이가 0.6일 때에는 고정사주로 변화되는 것을 알 수 있었다. 또한 무차원 수제의 길이가 증가함에 따라, 사주의 파장은 증가하고, 사주의 이동속도는 감소하는 특성을 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.324-328
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• 2015

본 연구에서는 수심적분 2차원 수치모형인 Nays2D를 이용하여 수공구조물(낙차공)이 사주의 거동과 하천의 평면변화에 미치는 영향을 분석하였다. 길이 20m, 저수로 폭이 0.48m, 좌우안 홍수터 폭이 0.26m인 복단면 하도에서 낙차공에 의한 사주의 변화를 파악하기 위한 실험결과와 수치모의 결과를 비교하여 그 적용성을 검증하였다. 최심 하상고의 변화와 교호사주의 발생을 모의하였으며, 실험결과와 잘 일치하였다. 하폭이 상대적으로 넓고 수심이 얕은 복렬사주가 발생하는 조건에서 사주의 거동을 파악하기 위한 수치실험을 수행하였으며, 상류에서 발생한 사주의 형상이 낙차공 하류의 하도변화에 영향을 미치는 것을 파악하였다. 낙차공 상류와 하류에서 교호사주가 발달하였으며, 낙차공 상류에서 발달한 사주의 형상을 반영하여 낙차공 하류에서 교호사주가 형성되었다. 사주의 파장은 낙차공 상류의 파장보다 낙차공하류에서 짧고, 사주의 파고는 낙차공 하류에서 파고보다 상대적으로 높다. 또한 사주의 이동속도는 낙차공 상류보다 하류에서 빠른 특성을 보여주고 있으며, 낙차공에 의하여 흐름이 강하게 교란되면서 하류에서 사주가 형성되는 영향을 주기 때문으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.16 no.1
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• pp.93-102
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• 2014

In the flood plain, river facilities such as sports facilities and ecological park are builded up since the late 2000s. The recent increase of rainfall intensity and flood frequency results in the immersions of parks and river facilities located in the flood plain. Therefore it is necessary to perform the numerical analysis for the extreme rain storm in the flood plain. In this study, to analyze the hydraulic impact by lowering and rising of the water level at flood plain, Both the FaSTMECH, which is a quasi-unsteady flow analysis model to be used for simulating the wet and dry, and the Nays2D, which is unsteady flow analysis model, are used in this study. Also, the flow velocity distribution and the inundation are compared over a period of the typhoon. As a result, the flow velocity distribution at flood plain showed very low values compared to the flow rate in the main channel. This means that the problem of sedimentation is more important than that of erosion in the flood plain.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.40-40
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• 2015

최근 기후변화로 인해 홍수의 발생빈도와 홍수량이 증가하고 있으며, 여름철 집중호우 및 태풍에 의해 하천의 둔치가 침수됨으로써 다양한 침수피해를 야기한다. 대하천 사업 이후 하천의 둔치를 활용한 체육시설, 자전거도로 및 생태공원과 같은 친수시설들이 조성되었으며 태풍으로 인한 하천의 홍수위 상승은 이러한 친수시설에 대한 직접적인 피해를 가져올 수 있다. 따라서 이와 같은 침수피해를 예측하기 위해서는 둔치를 포함한 복단면에서의 흐름해석을 통한 수리학적 영향을 분석해야하며, 둔치에서의 흐름양상은 주수로에 비해 수심이 얕고 흐름에 대한 저항이 크기 때문에 2차원 수리해석이 바람직한 것으로 제안되고 있다. 2차원 수리해석에 있어 하천의 홍수위 상승과 하강으로 인해 발생하는 둔치구간에서의 마름과 젖음 현상은 수치해의 발산을 야기하며, 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 마름/젖음 해석 기법에 대한 연구들이 진행되어 왔으며 일반적으로 마름/젖음에 대한 문제를 해결하는 방법은 마름/젖음에 상관없이 모든 부분에서 방정식을 푸는 박막기법과 해석영역으로부터 마름 부분을 제거하는 이동경계법으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 단기간에 수위가 급변하는 태풍사상에 대한 둔치에서의 홍수위험도를 평가하기 위해 마름/젖음 해석이 가능한 2차원 유한차분모형인 Nays2D 모형을 이용하여 마름/젖음에 대한 과거 선행연구들의 결과와 적용된 모형의 결과를 비교하여 모형의 적용성을 검증하였고, 검증된 모형을 강정-고령보에서부터 달성보 사이 구간에 적용하여 수리학적 영향을 분석하였다. 또한, 모형의 결과를 이용하여 홍수위험지수를 산정하였으며, 이를 통해 둔치구간에서의 홍수위험도 평가를 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.241-241
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• 2022

우리나라의 자연하천은 대부분 사행하천으로 이루어져 있다. 특히 사행하천의 만곡부에서는 2차류가 발생할 수 있으며, 이는 만곡부의 흐름에 비선형적인 영향을 미치게 되어 흐름과 유사이송에 대해 복잡한 상호작용을 하게 된다. 하천에 서식하고 있는 식생 또한 흐름에 영향을 줄 수 있다. 더군다나, 댐으로 인한 유사의 차단과 방류량 통제는 댐 하류 구간에 영향을 주게 되어 식생활착을 야기할 수 있으며 활착 이후에는 통제가 어려울 정도로 식생밀도가 증가하며 번성하기도 한다. 이러한 현상이 지속되면 식생으로 인해 통수능이 저하되기도 하며, 홍수범람이 발생할 수 있다. 따라서 만곡부 하도식생에 의한 흐름변화를 연구하는 것은 치수적인 측면에서 중요하다. 본 연구에서는 이러한 필요성을 고려하여, 2차원 흐름모형인 Nays2D를 활용하여 식생대의 밀도변화에 따른 흐름변화 예측모의를 위한 수치실험을 수행하였다. 연구지역은 사행하천으로서 식생대가 발달한 대청댐 하류 구간이다. 본 연구에서는 현장조사를 통해 구축한 식생특성을 반영하여 예측모의를 수행하였으며, 이를 위해 부등류를 기반으로 식생밀도에 따라 2021년의 식생현황, 전체벌채(식생없음), 솎아베기(2021년 식생밀도의 0.5배), 존치(2021년 식생밀도의 2배)로 가정하여 모형을 구축하였다. 모의결과, 전체벌채의 경우, 2차류에 의해 흐름이 만곡부 외측으로 집중되었기 때문에 만곡부 외측에서 수심과 유속이 증가하였다. 2021년 식생현황과 솎아베기, 그리고 존치의 경우, 공통적으로 만곡부 외측에 식생이 존재하고 있기 때문에 전체벌채보다 수심이 증가하고 유속이 감소하였으며 식생대 주변과 하도중앙으로 흐름이 집중되는 경향을 나타났다. 이를 통해, 전체벌채의 경우 치수적으로 만곡부 외측에서 2차류의 발달로 세굴을 야기할 가능성을 확인할 수 있었으며 식생이 존재하는 경우에는 만곡부 외측에 퇴적이 발생할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 식생과 흐름만을 고려하여 수치모의를 수행하였으나 추후 연구에서는 흐름과 하상변동을 모두 고려하여 수치모의를 수행한다면 보다 세부적으로 식생밀도가 하천환경에 미치는 영향 이해할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.238-238
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• 2022

합천댐의 건설 이후, 댐직하류 구간에서는 10년 동안의 방류량 감소와 기후변화로 인한 강우패턴의 변화로 하도식생의 활착이 발생하여 식생이 증식하고 밀도가 점차 증가하고 있다. 식생밀도의 증가는 흐름에 대한 항력을 증가시켜 유속을 감소시키고 수심을 증가시킨다. 이는 통수능 저하를 초래하며, 홍수 시 수위증가에 따른 홍수범람의 위험성 증가시킨다. 따라서 식생영향에 대한 심화적인 이해를 제고하여 적절한 식생관리대책을 구축할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 필요성에 맞추어 식생대 영향에 따른 흐름의 변화를 예측모의하여 흐름과 식생대의 상호작용에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위해 2차원 흐름모형인 Nays2D를 이용하여 합천댐 직하류 구간을 대상으로 식생밀도의 변화에 따른 흐름의 변화를 부등류를 기반으로 모의하였다. 상류단의 경계조건은 162.99 m³/s(실운영 방류량), 995 m³/s(2년빈도 댐 조절 방류량), 2670 m³/s(100년빈도 댐 조절 방류량)로 3개의 유량으로 구분하여 모의하였다. 식생의 특성은 현장조사를 통해 밀도를 산정하여 수치모의에 적용하였다. 식생밀도는 4가지로 구분하여 모의시나리오를 구축하였으며 현장조사를 통해 산정된 2021년도 식생밀도를 기준으로 식생밀도를 증감하여 수치모의를 수행하였다. 수치모의 조건은 2021년 식생현황, 식생개선, 식생존치, 전벌채로서 식생개선의 경우, 2021년 식생밀도의 0.5배로, 식생존치의 경우, 식생밀도를 2배로 적용하였다. 전벌채는 식생이 없는 것으로 가정하였다. 수치모의 결과, 식생개선이 2021년 식생현황과 식생존치보다 상대적으로 수심이 낮게 나타났다. 식생을 전벌채한 경우, 식생이 존재하는 조건보다 수심이 낮고 유속이 빠르게 나타났으며 특히, 만곡부의 외측에서는 2차류의 발달로 흐름이 집중되었다. 이를 통해 식생개선의 경우, 식생현황과 식생존치보다 홍수범람의 가능성이 적을 것으로 판단되며 전벌채의 경우, 만곡부 외측에서 2차류 발달에 의한 세굴을 야기하여 제방의 안정성에 영향을 줄 것으로 예측된다. 본 연구는 댐 직하류에 식생대 밀도변화가 흐름변화에 미치는 영향을 분석한 수치모의 사례로서 이는 추후 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생관리방법에 대한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.