• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.2B
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• pp.211-217
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• 2010

This paper presents numerical investigations of the physical habitat changes induced by the hydropeaking in the downstream river of dam. For the two-dimensional ecohydraulic simulations, River2D model is used. Pirami (Zacco platypus) is selected as the target fish for investigating the impact of the hydropeaking. For validation of the model, the water surface elevations are simulated with two different water discharges. The computed results are compared with field data in the literature, and the result shows that the model successfully simulates the water flows. The weight usable area (WUA) of Pirami with the life cycle and the composite suitability index with different water discharges are computed and discussed. The results show that habitat for Pirami appears to be best in the bend region downstream of the dam. The discharge of the maximum WUA for adult Pirami is computed to be about 9 $m^3/s$. Also, the WUA computed in a condition of hydropeaking during seven days are presented. The averaged discharge of the hydropeaking appears to be about 20% larger than the drought flow, but the WUA by the hydropeaking is computed to be 60-100% smaller. This result shows that the hydropeaking reduces quantity of habitat available to fish.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.spc2
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• pp.823-833
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• 2019

This study presents the impact of natural flow patterns on downstream fish habitat and economic outcomes in the Dal Stream, Korea. The study reach is 3.35 km long, located downstream form the Goesan Dam. To assess such impact, this study performed physical habitat simulations. The River2D model was used for the computation of the flow and the HSI model for the habitat simulation. Two physical habitat variables, flow depth and velocity, were used. The Zacco platypus, Zacco temminckii, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens were selected as the target species in the study area. Using the building block approach (BBA), the scenarios for the hydropeaking mitigation were presented. Scenario 1 and scenario 2 were proposed by using the magnitude - duration concept and averaged the hydrologic data over the each month, respectively. Simulation results indicated that the scenarios effects significantly increased by about 18.6% for the weighted usable area (WUA). In addition, hydroelectric power benefits with both scenarios were investigated. It was revealed that the change of storing and releasing water decreased by about 27% for hydroelectric power benefits. In order to increase economic benefits, the scenario was modified with the discharges corresponding to the hydropeaking condition except the flood season. As a result, the hydroelectric power benefits were almost the same, however the aquatic habitat for the target species increased by about 5%. The change of dam re-operations through natural flow patterns provides an opportunity to minimize environmental and economic benefits in order to balance water management.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.985-998
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• 2021

In general, the upstream dam changes downstream flow regime dramatically, i.e., from natural flow regime to hydropeaking flows. This study investigates the impact of the natural flow pattern on downstream fish habitat in a regulated river in Korea using the physical habitat simulation. The study area is a 13.4 km long reach of the Geum-gang River, located downstream from the Yongdam Dam, Korea. A field monitoring revealed that three fish species are dominant, namely Zacco platypus, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens, and they account for 70% of the total fish community. Specially, Opsariichthys bidens is an indigenous species in the Geum-gang River. The three fish species are selected as target fish species for the physical habitat simulation. The Nays2D model, a 2D shallow water equation solver, and the HSI (Habitat Suitability Index) model are used for hydraulic and habitat simulations, respectively. To assess the impact of the natural flow pattern, this study uses the annual natural flow regime and hydropeaking flows from the dam. It is found that the natural flow regime increases significantly the Composite Suitability Index (CSI) in the study reach. Then, using the Building Block Approach (BBA), the scenarios for the modifying dam operations are presented in the study reach. Both Scenario 1 and scenario 2 are proposed by using the hydrological method considering both magnitude and duration of the inflow and averaging the inflow over each month, respectively. It is revealed that the natural flow regime embodied in scenario 1 and scenario 2 increases the Weighted Usable Area (WUA) significantly, compared to the hydropeaking flows. In conclusion, the modifying the dam operations by restoring to the natural flow pattern is advantageous to fish community.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.1 no.2
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• pp.61-67
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• 2014

Dam construction changes flow regime and stream morphology in the downstream reach. These affect the ecosystem of downstream reach. This study provides the assessment of the impact of dam construction on the downstream fish habitat. For this, physical habitat simulations are carried out. The quasi-steady model is used for hydraulic simulation, The hydraulic model used in the present study is capable of simulating the morphological change due to sediment transport. The change of the fish habitat condition is investigated using the flow scenarios before and after the dam construction. Simulation results indicate that the habitat suitability decreases frequently due to hydropeaking after dam construction. In addition, erosion is expected to occur in a reach downstream of dam. This is a long term effect due to the shut-down of sediment supply from the upstream reach.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1021-1025
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• 2010

댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 홍수제어, 그리고 다양한 산업활동을 지원하기 위하여 건설되었다. 그러나 대부분의 댐의 운용에 있어 하류 하천에서 생활하는 생물에 대한 영향은 거의 고려되지 않고 있다. 특히 댐 발전방류와 같이 급격한 유량의 증대와 감소는 하류 하천에서 생활하는 생물의 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 영향은 생물이 활용할 수 있는 서식처의 제한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 2차원 수리모형을 활용하여 댐 방류에 따른 피라미의 물리서식처 변화 양상을 모의 하였다. 대상구간은 발전 방류가 빈번히 발생하는 달천의 괴산댐 하류하천으로 선정하였으며, 목표종은 대상구간에서 우점하는 피라미로 설정하였다. 모의 결과 대상구간의 최적 생태유량은 $9m^3/sec$ 정도로 산정되었으며, 발전 방류로 인하여 댐 하류하천의 물리서식처 규모는 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 댐 발전방류에 의한 물리서식처를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 생활하는 생물을 고려하여 댐 운용 계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.109-109
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• 2015

댐의 건설은 하천의 흐름 및 지형학적인 부분에 큰 영향을 초래한다. 댐은 홍수조절효과로 인하여 큰 유량의 발생을 줄이지만 발전방류로 인하여 풍수량이상의 유량이 빈번하게 발생하게 되며, 또한 유사의 흐름이 단절되어 하류의 침식 및 장갑화를 초래한다. 이는 하천의 생태적인 측면에서 큰 영향을 끼치게 되므로 영향을 분석하고 피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 기존의 연구는 발전방류로 인한 유량의 변동에 따른 물리서식처 변화를 중심으로 이루어져 왔으며 장기적인 하천의 지형의 변화로 인한 물리서식처 변화에 대한 평가는 미미한 상황이다. 본 연구는 댐의 발전 방류 시나리오를 수립하여 장기적으로 댐 하류에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상지역은 낙동강의 지류인 내성천이며 상류에 영주댐이 완공될 예정이다. 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 이를 위해 흐름 모형은 1D 부정류 모형을 사용하고 유사량 산정공식은 Wu et al.의 공식을 사용하였다. 서식처 분석은 HSI모형을 사용하였으며 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 발전방류 시나리오를 수립하여 댐 건설이 하천의 하류에 미치는 영향을 분석 하고 발전방류 형태에 따른 물리서식처 모의를 실시하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.2 no.4
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• pp.317-323
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• 2015

This study investigated the impact of the morphological change on a physical fish habitat in the downstream reach of a dam using long-term mobile bed simulation. The quasi-steady model was used for hydraulic simulation and the habitat suitability index model was applied for physical habitat simulation. For simulating long-term morphological change of the stream bed, The Exner equation was used. Sorting of bed material was also considered. The results of simulation showed that erosion and armoring process occurred in a reach downstream of the dam and change of physical habitat for Zacco platypus followed. These results indicate that channel morphology and substrate conditions effected the physical habitat for considering long-term investigation.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.27 no.6
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• pp.166-171
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• 2012

This study aims to analyze the hydrological characteristics of downstream areas by the dam discharge of Soyanggang dam by using HEC-RAS Model. As a result of analyzing the data of dam discharge divided into hydropeaking discharge and total discharge, it as found that the maximum hydro-peaking discharge and the maximum total discharge have been 254.4 CMS and 1567.7 CMS respectively for the past 11 years. When the hydro-peaking discharge was applied to HEC-RAS Model, there occurred some sections where the water level rapidly changed, but the velocity of moving water was quite stable in the range between 0.23 m/sec and 1.16m/sec. Besides, when the total discharge was applied to this model, the submersible bridge along the dam downstream was flooded, and in some sections, the water level increased over the flood plain. Accordingly, this study judged that it is required to necessarily consider all the influence made by an increase of Soyanggang Dam's discharge when waterfronts are installed or used at dam downstream areas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.118-122
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• 2016

하천은 하천에 서식하는 동 식물뿐만 아니라 인간에게 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 인간의 활동과 산업화에 의해 많은 인위적인 교란을 받고 있으며, 대표적으로 수자원의 이용/발전에 의해 건설된 댐과 저수지를 예로 들 수 있다. 이러한 댐과 저수지는 하천 상 하류간의 생태학적 단절을 초래하여 생물 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 하류하천에 서식하는 생물들에 대한 영향을 고려하지 않고 건설되는 실정이다. 특히, 발전방류로 인한 급격한 유량의 변화와 온도의 변화는 댐 하류하천의 수생태계에 심각한 영향을 미친다고 알려져 있다. 특히, 댐에서의 온도 차이를 가지는 방류로 인해 국내에서의 운문댐, 보령댐 등 일부 댐에서는 벼 수확량 감소사례가 발생하고 있다. 본 연구에서는 댐 발전방류로 인한 수온의 변동이 하류하천에 미치는 영향을 파악하였다. 발전방류로 인한 하류하천의 수리분석과 수온 변화를 모의하기 위하여 CMS-Flow 모형을 사용하였다. 괴산댐 하류에 위치한 달천의 2.3 km구간을 대상구간으로 하였으며, 달천 상류에 위치한 괴산댐은 빈번하게 발전방류를 발생시키고 있다. 발전방류로 인한 수온의 변동이 하류하천에 미치는 영향을 분석하기 위하여 1년 동안의 발전방류 조건에 대하여 모의를 수행하였다. 봄, 여름, 가을, 겨울 총 4계절로 구분하여 발전방류로 인한 수온의 변동이 미치는 범위를 거리에 따라 분석하였을 때, 봄은 1.73 km, 여름은 1.92 km, 가을은 1.74 km, 겨울은 2.01 km까지 영향을 미치는 것으로 나타났다. 방류되는 수온과 하류하천의 수온 차이가 크게 발생하는 여름과 겨울의 경우가 봄과 가을에 비해 영향을 미치는 범위가 큰 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 댐 발전방류로 인한 하류하천의 수온 변화를 분석함으로써, 댐 하류하천에서 서식하는 생물들을 고려한 댐 운용 계획을 수립하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.