• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.507-520
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• 2003

V형 여울은 하천 양안에 설치하여 여울의 가운데로 물의 흐름을 집중시켜 하도 중앙 직하류에 세굴로 인한 소(pool)를 형성하는 역할을 하는 인공 여울이다. V형 여울의 설치 목적은 평탄화된 하도에 소를 형성시켜 갈수시 어류의 서식처 노는 피난처를 제공하고, 홍수시에는 유속이 약한 구간을 발생시켜 어류의 피난처를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 V형 여울의 수리 모형 실험을 실시하여 각 조건에 따른 세굴심을 측정하여 세굴 특성을 분석하였고, 나아가 수리량 조건 및 V형 여울 형태와 세굴 간의 정량적인 관계를 실험 결과로부터 도출하였다. 또한 V형 여울과 형태가 유사한 수제에서의 세굴심에 대한 기존의 연구 결과와 V형 여울의 경우를 비교하였다. 그 결과 Breusers와 Raudkivi(1991)가 제안한 수제에서의 세굴심 예측식은 V형 여울에서의 세굴심을 과소평가하지만 V형 여울께서의 세굴 특성을 일부 반영하는 것으로 나타났다. V형 여울의 세굴에 영향을 주는 인자들의 무차원화를 통해 V형 여울에서의 세굴심 예측식을 제안하였고 제안된 예측식은 V형 여울의 적용에 있어서 세굴심을 추정하는데 사용될 수 있고 판단된다. V형 여울의 세굴에 지배적인 영향을 주는 인자는 여울 중앙에서의 프루드 수이고, 그밖에 여울과 흐름의 각도와 여울 개구부의 폭도 부분적으로 영향을 준다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제40권2호
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• pp.107-119
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• 2016

Background: Previous studies on the biological integrity on habitat and landuse patterns demonstrated ecological stream health in the view of regional or macrohabitat scale, thus ignored the mesoscale habitat patterns of pool, riffle, and runs in the stream health analysis. The objective of this study was to analyze influences on the mesohabitat structures of pool, riffle, and run reaches on the fish guilds and biological integrity in Geum-River Watershed. Results: The mesohabitat structures of pool, riffle, and run reaches influenced the ecological stream health along with some close relations on the fish trophic and tolerance guilds. The mesoscale components altered chemical water quality such as nutrients (TN, TP) and BOD and these, then, determined the primary productions, based on the sestonic chlorophyll-a. The riffle-reach had good chemical conditions, but the pool-reach had nutrient enrichments. The riffle-reach had a predominance of insectivores, while the pool-reach has a predominance of omnivores. Also, the riffle-reach had high proportions of sensitive fish and insectivore fish, and the pool-reach had high proportions of tolerant species in the community composition. The intermediate fish species in tolerance and omnivorous fish species in the food linkage dominated the community in the watershed, and the sensitive and insectivorous fishes decreased rapidly with a degradation of the water quality. All the habitat patterns were largely determined by the land-use patterns in the watershed. Conclusions: Trophic guilds and tolerance guilds of fish were determined by land-use pattern and these determined the stream health, based on the Index of Biological Integrity. This study remarks the necessity to include additional variables to consider information provided by mesohabitats and land-use distributions within the selected stream stretch. Overall, our data suggest that land-use pattern and mesohabitat distribution are important factors to be considered for the trophic and tolerance fish compositions and chemical gradients as well as ecological stream health in the watershed.

• 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.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권1호
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• pp.53-62
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• 2020

본 연구는 복원기법을 다양하게 조성하였을 때 어류의 서식처의 변화를 파악하기 위하여 물리서식처 모의를 수행하였다. 대상 구간은 원주천이며, 대상 어종은 돌고기, 피라미, 참갈겨니를 대상으로 하였다. 흐름 분석은 2차원 모형인 River2D 모형을 사용하였으며, 서식처 분석은 서식처 적합도 곡선을 이용하여 서식처의 양과 질을 산정하는 서식처 적합도 모형을 사용하였다. 생태학적으로 적합한 여울-소 출현에 따른 서식처의 변화를 확인하기 위하여 조성 구간을 50 m, 100 m, 200 m, 300 m으로 설정하였다. 그 결과 대상 어종별로 약간의 차이는 발생하였지만, 여울-소 복원기법을 200 m 구간으로 설정하였을 때 서식처가 현상태와 비교하였을 때 가중가용면적이 약 53% 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.91-102
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• 2012

본 연구는 환경생태학적 하천관리의 기초가 되는 것으로서, 어류분포 특성을 파악할 수 있는 하천서식처 분류에 영상정보를 활용하기 위한 기법을 개발하고 이에 대한 적용 가능성을 평가하였다. 먼저 서식처별 특성자료를 파악하기 위해 지형측량, 유량 및 수온관측 등을 실시하였으며 현지관측 시점에 해당하는 하천의 영상을 얻기 위해 무인항공촬영을 실시하였다. 어류 분포특성을 파악하기 위한 서식처로는 크게 riffle, pool, glide를 선정하였으며, riffle 영역은 빠른 물의흐름으로 인해 RGB의 표준편차가 pool과 glide에 비해 크게 나타났다. 이러한 RGB의 표준편차 특성을 이용하여 riffle 영역의 해상도와 kernel 크기별 분류 정확도를 평가한 결과, 해상도가 30cm이고 kernel 크기가 11일때의 분류 정확도가 77.17%로 가장 높게 나타났다. 또한 적외선 카메라를 이용하여 pool과 glide 영역에 대한 수온을 관측한 결과 각각 $19.6{\sim}21.3^{\circ}C$와 $15.5{\sim}16.5^{\circ}C$로서 약 $4{\sim}5^{\circ}C$의 차이를 보였으며, 이러한 적외선 사진정보를 통해 pool과 glide 영역에 대한 분류가 가능하게 되었다. 향후 RGB와 적외선 밴드를 탑재한 무인항공촬영시스템이 활용될 경우 어류 분포 파악을 위한 서식처 분류가 보다 효과적으로 수행될 것으로 판단된다.

• 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.

• 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.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제29권5호
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• pp.415-424
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• 2006

The main objective of this study is to find out the fauna of macroinvertebrate and composition of functional feeding groups about the aquatic insects to microhabitat from the Geum River, Korea. This study is based on investigations of the main channel of Geum River, Korea which is upstream of Daecheong Dam, and carried out in the spring and autumn of 2004. Collections from all the sites were 39,532 individuals, 130 species, 54 families, 16 orders, 7 classes, and 4 phyla of macroinvertebrates. Aquatic insects were composed of 90.76% (118 species) and 98.88% (39,088 individuals) of all the identified species. Among the microhabitats, the riffles were collected 26,293 individuals and 92 species, and the runs were collected 12,329 individuals and 89 species. Finally, the pools were collected 494 individuals and 41 species. In this survey, the proportions of functional feeding groups of aquatic insects were as follows (percent of identified): predators 37.65%, gathering-collectors 23.53%, scrapers 16.47%, filtering-collectors 11.76%, shredders 9.41% and plant-piercers 1.18%. Also, the functional feeding groups were sorted according to microhabitat, in the riffles 30.65% were predators and 29.03% were gathering-collectors; in the run 30.3% were predators, and 28.79% were gathering-collectors; while in the pools 36.67% were predators, and 30.0% were gathering-collectors. In all microhabitats, gathering collectors and predators were predominant, because most of the survey sites are in the midstream. Also, the scrapers were shown more frequently in the riffle (17.74%) and run (18.18 %) than pool (13.13%), the filtering-collectors were shown more frequently in the riffle (14.52%) and the run (12.12%) than the pool (6.67%), and the plant-piercers (3.33%) were found only in pools. But the shredders weren't a difference in the run (10.61%), the pool (10.0%) and the riffle (8.06%), because of the characteristic. Microhabitats (riffle and run) are much alike in composition ratio of functional feeding groups and pool was very lower out of composition ratio in microhabitats. But riffle is very important than run, because most of individual occur in streams. Besides, pool was diverse to composition ratios, considering the number of individuals.

• Water Engineering Research
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• 제4권3호
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• pp.127-139
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• 2003

This paper presents the hydraulic analysis of the oxygen transfer through the air entrainment and the relationships between the efficiency of the oxygen transfer and the hydraulic parameters in the riparian riffles. Field survey on the pool-riffle formation of the river reach and the measurements of the oxygen transfer in the riffles were performed. Air entrainment occurred more frequently in the edged gravels rather than in the round and edgeless ones, and it was formed mainly from behind the trailing edges of the gravels. Oxygen transfer was found to be proportional to the flow velocity, the flow discharge, and the Froude number, but to be not closely related to the particle diameter. Average value of oxygen transfer in the riffles of study area was about 0.085, which shows good efficiency compared with results of smooth chute. Variation of the water level, which increases in proportion to the flow velocity and the flow discharge, seems to make the air entrainment more active, but has not been verified quantitatively. Relationships between the air entrainment and the variation of the water level must be considered in the further study.

• 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.