• Water Engineering Research
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• 제1권3호
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• pp.171-185
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• 2000

A mathematical model to adequately predict complex mixing characteristics of sorptive polluants in natural streams with pools-and-riffes has been developed. In this model, sorption of pollutants onto the bed sediment as well as mass storage and exchange in the storage zones were incorporated into one-dimensional mass balance equatins. The geometric and hydraulic characteristics of the pool-riffle sequences were properly conceptualized. Simulations with parameters of pool-and-riffle streams better fit the measured data in overall shape and peak concentration than simulations with parameters for uniform channels. The analyses on the characteristics of the storage zone model parameters reveal that a linear relationship between the logrithm of the storage zone volume ratio and a function of the friction factor exists. A linear relatiohship might also be tenatively assumed between the logarithm of the dimensionless mass exchange coefficient and the logarithm of the aspect ratio of the storage zone if some of the high values of the dimensionless mass exchange coefficient collected on the successive bed forms are excluded.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.65-72
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• 2011

자연하천은 사행을 보이며 만곡부 외측에 웅덩이 그리고 만곡과 만곡을 연결하는 직선 유로에 여울이 형성된다. 웅덩이는 수심이 깊으며 유속이 느리고, 여울은 수심이 비교적 얕고 유속이 빠른 특징이 있다. 사행유로를 따라 자연적으로 발달하는 웅덩이-여울 연속구조에 근래들어 관심이 집중되는 이유는 이러한 하천형태학적 구조가 생물학적인 다양성을 증가시키기 때문이다. 본 연구에서는 금강의 지류인 갑천 상류구간을 대상으로 웅덩이-여울 연속구조에서 하상토의 입도특성을 조사하였다. 대상구간인 갑천 상류부는 자갈하천으로 사행에 의한 웅덩이 1개소와 여울 3개소를 포함하고 있으며, 구간 상류측에 보로 인해 상하류에 형성된 웅덩이 2개소가 위치한다. 아울러 조사대상 구간의 습지 및 샛강에서 채취한 하상토의 입도특성도 살펴보았는데, 여울에서의 중앙입경이 웅덩이에서보다 약 4배 큰 것으로 나타났다. 또한, 평수량 및 홍수량에 대하여 부등류 계산을 실시하여, 유사이동에 중요한 웅덩이와 여울에서 평균유속, 전단응력, 무차원 전단응력(Shields 수), 그리고 무차원 전단속도를 검토하였다.

• 상하수도학회지
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• 제7권1호
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• pp.29-36
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• 1993

The complex nature of low flow mixing in natural channels has been investigated using both laboratory experiments and the numerical solution of a proposed mathematical model that is based on a set of mass balance equations describing the mixing and mass exchange mechanisms. Laboratory experiments, which involved collection of channel geometry, hydraulic, and dye dispersion test data, were conducted in a model of four pool and riffle sequences in a 49-m long tilting flume. The experimental results show that flow over the model pool-riffle sequences is highly non-uniform. Concentration-time curves are significantly skewed with long tails. Comparison between measured and predicted concentration-time curves shows good agreement in the general shape, peak concentration and time to peak. The proposed model shows significant improvement over the conventional one-dimensional dispersion model in predicting natural mixing processes in open channels under low flow conditions through pools and riffles.

• 한국습지학회지
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• 제14권1호
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• pp.75-87
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• 2012

지표수-지하수 혼합대는 하천 및 호소 등에서 지표수와 지하수가 교환되는 공간이다. 지표수-지하수 혼합은 하상의 토층으로 확장되어 다양한 물리적, 생지화화적, 열역학적 교환을 발생시키며 수생태계 내 고유한 생태적 전이대를 형성하는데 주요한 역할을 한다. 과거 실험 및 수치모의 연구에 의하면 혼합대에서 발생하는 물질교환은 하천의 지형적인 특징으로 발생하는 압력분포에 의해 지배된다. 특히 하천의 구간 규모에서 여울-소 구조는 혼합대의 특성을 지배하는 주요 인자로 알려져 있다. 여울-소 연속 구조는 지표수에서 재순환영역과 정체점을 형성하며 이 독특한 흐름 구조에 의해 혼합대의 흐름특성이 영향을 받는다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모형을 이용하여 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 Darcy 방정식을 동시에 해석하여 연속된 여울-소 구조에서 발생하는 지표수의 흐름구조가 혼합대의 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과, 여울-소 구조에서 지표수의 재순환영역 및 정체점은 상승류와 하강류 형성과 직접적 연관을 가지며, 재순환영역의 크기가 감소하면 여울 전면부 하강류 형성 구간의 길이가 감소하고 최대 하강류 발생 지점이 하부로 이동하는 특성을 파악하였다. 이와 같은 본 연구의 결과는 혼합대의 현장관측, 하천 관리 및 복원 등의 연구에 활용하여 친환경 하천 조성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제21권5_1호
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• pp.409-418
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• 1998

A molel study was conducted to determine the optimal sample size for the analysis of the aquatic insect community in a stream reach of the Pangtae Creek, Kangwon-do in October 1995 and may 1996. The results showed that the required minimum sample size varied and depended on the purposes of the community analysis. Acoording to the Species: Area Curve method, at least 16 Surber samplings ($30{\times}30cm$) were required in a stream reach in each spring and fall survey. The species diversity index did not vary significantly as the sample size increased. Based on the coefficient of variation analysis, the minimum sample sizes of 10 were required in order to compare seasonal differences of the community in the study area. Considering the static community structure of aquatic insects, including both species numbers and individual numbers of aquatic insects, 11 and 7 samplings were optimal sizes for the fall and spring survey, respectively. We concluded that 12 Surber samplings from 3 riffle-pool sequences (4 samplings at each riffle-pool sequence) would be required in a stream reach (length 1 km) to obtain reliable as well as cost efficient data. Our model showed that the optimal sample size should be determined by interactions between minimum sample size, the degree of data reliability, and cost efficiency.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.623-631
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• 2006

본 연구에서는 하상변화가 존재하는 자연하천에서의 물질거동을 해석하기 위한 주기적저장대모형을 개발하였다. 저장대 구조에 따른 저장효과를 살펴보기 위하여 자연하천의 특성을 고려한 4개의 주기적 여울-소 구조를 갖는 와 흐름에서 소금물과 염료를 이용하여 실험한 모형실험결과를 이용하였다. 염료실험 결과, 물질이동 및 혼합거동은 하상 및 하안의 구조에 영향을 받는 것으로 나타났다. 기존의 저장대분산모형이 주기적으로 변화하는 저장대 구조에 의한 이동 및 질량교환 효과를 정확히 재현하지 못하는 것에 비해서 경계변화에 따른 질량교환 효과를 보다 효과적으로 재현할 수 있는 주기적저장대모형은 모형 실험 결과를 잘 재현하는 것으로 나타났다. 새로운 저장대모형을 미국 텍사스주의 Sabin River에 적용하였으며, 그 결과는 실험을 통해서 수집된 농도분포를 잘 재현하는 것으로 나타났다.