• 한국환경생태학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.216-227
• /
• 2019

이 연구에서는 우리나라의 자연환경 조건 및 사회적 요구를 반영한 산지하천의 합리적 관리방안을 제시하기 위한 연구의 일환으로 산지하천을 대상으로 한 국제 국내 연구논문을 수집 및 분석한 후, VOSviewer 프로그램을 이용한 텍스트마이닝과 동시출현단어 분석을 통하여 연구주제에 따른 연구영역을 구별하였으며, 이후 각 연구영역별로 시 공간적인 연구동향을 비교하였다. 그 결과, 산지하천을 대상으로 한 국내 연구논문은 국제 연구논문에 비하여 초보적인 단계에 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 국제 연구논문은 산지하천의 어류 및 무척추동물의 서식환경과 종구성에 관한 연구영역(제1연구영역), 산지하천에서의 수문현상 및 양분이동에 관한 연구영역(제2연구영역), 산지하천에서의 유수에 의한 하상물질 이동 및 지형 변화에 관한 연구영역(제3연구영역), 산지하천 주변의 식물종 구성에 관한 연구영역(제4연구영역)으로 구분되었다. 이 중 제1연구영역과 관련된 국내 연구논문은 주로 대형무척추동물만을 연구소재로 하고 있었으며, 제3연구영역과 관련된 국내 연구논문은 유수에 의한 하상물질 이동 및 지형 변화를 생태계의 교란작용이 아닌 산지토사재해의 원인으로 간주하고 있다는 것을 알 수 있었다. 이렇게 구분된 각 연구영역이 전체 연구논문 중에서 점유하고 있는 비율을 시기별 국가별로 파악한 결과, 국제 연구논문의 경우 3 4연구영역에 해당하는 연구논문이 증가하는 것으로 나타났으며, 여기에는 미국을 중심으로 브라질 캐나다 중국의 영향이 크게 작용하였다. 이와 달리 국내 연구논문의 경우 1 3연구영역에 해당하는 연구논문이 시간의 경과에 따라 다소 증가하였으나, 이 두 연구영역 간 상호 연관성은 다소 부족한 것으로 나타났다. 따라서 향후에는 이를 보완한 하이브리드 성격의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제112권4호
• /
• pp.426-441
• /
• 2023

본 연구에서는 수확벌채에 따른 수목의 뿌리 점착력의 변화와 토양의 포화를 가정한 지표유출의 세 가지 흐름 기법(SFD; Single flow direction, MFD; Multiple flow direction, IFD; Infinite flow direction)을 무한사면 안전율 공식에 적용하여 산사태 발생 예측 모델링의 정확성을 분석하였다. 이를 위해 2020년 8월 집중호우의 영향으로 자연사면과 벌채사면에서 다수의 산사태가 발생한 제천지역을 연구지역으로 선정하였다. 위성영상과 25cm급 항공사진을 이용한 산사태 인벤토리 맵핑 결과, 연구지역 내에서 총 830개소의 산사태 발생원이 확인되었다. 산사태 모델링 결과, 벌채에 따른 뿌리 점착력의 변화를 고려한 경우(MFD: 0.81, IFD: 0.80, SFD: 0.80)가 벌채의 영향을 고려하지 않은 경우(MFD: 0.79, IFD: 0.79, SFD: 0.78)에 비하여 AUROC(Area Under the Receiver Operating Characteristics) 분석에서 정확성이 1.3~2.6% 향상되는 것으로 나타났다. 또한, MFD 알고리즘을 이용한 경우는 다른 알고리즘과 비교하여 AUROC 분석에서 정확성이 최대 1.3% 향상되었다. 이러한 결과는 식생조건의 변화를 고려한 뿌리 점착력의 차등 적용과 지표유출수 흐름기법의 선정이 산사태 예측 모델링에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 향후 이 연구의 결과는 현지 수문모니터링과 함께 수종별 뿌리 점착력의 특징 및 변화를 고려하여 검증되어야 할 것이다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.39-47
• /
• 2009

물 부족으로 인해 수자원의 확보와 효율적인 관리의 중요성이 커지고 있음에도 불구하고, 물 수지 분석에서 증발산은 다른 성분에 비해 직접 관측이 어려워 물수지 방정식으로부터 어림되거나 단순한 가정이나 경험식으로부터 추정된다. 그러나 이러한 방법들은 오차가 커서 증발산의 신뢰도를 높이려면 직접 관측이 필요하다. 이 연구에서는 설마천 유역의 혼효림의 증발산을 정량화하기위해 2007년 9월부터 2008년 12월까지 에디 공분산 방법을 사용하여 증발산을 직접 측정하였다. 혼효림의 증발산은 성장기(5-7월)에는 평균 $2.2mm\;d^{-1}$, 비성장기인 겨울에는 $0.5mm\;d^{-1}$였다. 2008년 한 해동안의 총 증발산량은 $581mm\;y^{-1}$로 연 강수량(1997mm)의 약 1/3을 차지하였다. 2007년과 2008년에 관측이 겹치는 기간(9-12월)동안 적산된 증발산 총량은 2008년 가을의 강수량과 강수빈도가 2007년의 같은 기간에 비해 적었음에도 불구하고 두 기간 모두${\sim}110mm$로 다르지 않았다. 산림과 대기간의 분리(decoupling) 정도를 나타내는 오메가 인자는 평균 0.5로서 평형증발산과 부과증발산이 전체 증발산에 기여하는 정도가 크게 다르지 않았다. 이는 증발산이 순복사, 포차, 기공전도도 등에 의해 골고루 영향을 받고 있음을 의미한다. 본 연구에서는 실측에 근거한 증발산 자료를 토대로 설마천 유역의 혼효림에서 증발산이 물수지에서 차지하는 기여도를 조사하였고, 향후 유출량과 함께 사용될때 설마천 산림유역의 물수지 분석의 신뢰도을 향상시킬 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권3호
• /
• pp.273-283
• /
• 2020

기후변화의 영향으로 국지성 및 집중호우에 대한 발생 가능성이 높아지는 시점에서 과거에 침수피해를 입은 도시 유역에 대하여 실제 호우에 대한 침수 양상을 예측하는 것은 중요하다. 이에 수치해석 기반 프로그램과 함께 기계학습을 이용한 홍수 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서 적용한 LSTM 신경망은 일련의 자료를 분석하는데 유용하지만, 딥 러닝을 수행하기 위하여 충분한 양의 자료를 필요로 한다. 그러나 단일 도시유역에 홍수를 일으킬 강우가 매년 일어나지 않기에 많은 홍수 자료를 수집하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 대상 유역에서 관측되는 강우 외에 전국 단위의 실제 호우를 예측 모형에 반영하였다. LSTM (Long Short-Term Memory) 신경망은 강우에 대한 총 월류량을 예측하기 위하여 사용되었으며, 목표값으로 SWMM (Storm Water Management Model)의 유출 모의 결과를 사용하였다. 침수 범위 예측을 위해서는 로지스틱 회귀를 사용하였으며, 로지스틱 회귀 모형의 독립 변수는 총 월류량이며 종속 변수는 격자 별 침수 발생 유무이다. 침수 범위 자료는 SWMM의 유출 결과를 바탕으로 수행된 2차원 침수해석 모의 결과를 통해 수집하였다. LSTM의 매개변수 조건에 따라 총 월류량 예측 결과를 비교하였다. 매개변수 설정에 따른 4가지의 LSTM 모형을 사용하였는데, 검증과 테스트 단계에 대한 평균 RMSE (Root Mean Square Error)는 1.4279 ㎥/s, 1.0079 ㎥/s으로 산정되었다. 최소 RMSE는 검증과 테스트에 대하여 각각 1.1656 ㎥/s, 0.8797㎥/s 으로 산정되었으며, SWMM모의 결과를 적절히 재현할 수 있음을 확인하였다. LSTM 신경망의 결과와 로지스틱 회귀를 연계하여 침수 범위 예측을 수행하였으며, 침수심 0.5m 이상을 고려하였을 때에 최대 침수면적 적합도가 97.33 %으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법론은 딥 러닝에 기반하여 도시 홍수 대응능력을 향상 시키는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 대한지리학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.233-252
• /
• 1994

토지이용수문학을 위한 하나의 대안으로, 모형의 단순성, 모형변형의 용이성, 그리 고 모의된 모형으로부터 지속적인 유량 예측 능력을 지닌 Lumped모형을 이용해 토지이용 변화에 따른 수문특성의 변화를 추적하였다. Blackie(1972)의 모형을 근간으로, R1131(11-parameter, 3-storage, l-input option) 모형을 구축하였다. 연구 대상 유역분지는 케냐에 있는 Kimakia Catchement K11이며, 이곳의 토지이용은 3번 변화하였다. 3단계의 토 지이용 기간에 대해 모형을 보정한 결과, 모형유효도는 96.78%, 97.20%, 94.62%이며, 전체유 량오차는 각각 -1.78%, -3.36%, 5.32% 였다. 보정된 모형을 이용해 각 토지이용 단계별로 확장유출량을 발생시키고, 빈도해석을 시도했다. 홍수 규모가 작은 경우 식생변화에 따라 31.3%와 32.1% 정도로 홍수량이 줄어들었으나, 홍수 규모가 커짐에 따라 홍수량의 감소 정 도는 점차 작아지고 있다. 이와 같은 현상은 갈수량의 변화에서도 발견된다. 또한 식생이 어 느 정도까지 성장한 이후에는 계속된 식생 성장에도 불구하고 홍수량과 갈수량은 큰 변화가 없다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.2255-2265
• /
• 2013

본 연구에서는 유역의 배수구조를 설명할 수 있는 폭 함수 기반의 Clark 모형을 제안하였다. 시간-면적곡선으로는 지표면과 하천에 대하여 개별적인 동수역학적 특성을 적용한 재조정된 폭 함수를 이용하였다. 선형저수지 추적의 경우 기존의 Clark 모형과 같이 차분화된 형태가 아니라 해석식을 적용하여 수행하였다. 본 연구에서 고려한 주요한 매개변수들로는 지표면평균이송속도 및 하천평균이송속도와 저류상수를 들 수 있다. 실제 매개변수의 추정 과정에는 전역최적화 기법 중의 하나인 SCE-UA 기법을 적용하였다. 또한 Clark 모형으로부터 유도된 순간단위도의 형상은 원점에 대한 1차모멘트와 면적중심에 대한 2, 3차 모멘트로 구분하여 평가하였다. 관측 수문사상의 통계모멘트들과 본 연구에서 추정된 통계모멘트들의 상관계수는 1차모멘트의 경우 0.995, 2차모멘트는 0.993, 3차모멘트는 0.983로 산정되었다. 평균과 분산에 대해서는 추정값과 관측값이 대체로 일치하는 경향을 보여주었다. 그러나 추정된 3차모멘트에 대한 결과는 다소 과대 평가되는 경향을 나타내었다. 제안된 Clark 모형은 순간단위도의 형상을 평균과 분산만을 고려하여 적용한 방법보다 수문곡선의 왜곡 및 첨두좌표의 모의와 관련된 한계점을 개선하였다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 제시한 방법론은 배수경로의 이질성과 동적매개변수들의 영향을 적절하게 반영할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 고려한 모멘트들의 변동성은 주로 저류상수의 영향이 크게 나타나고 있으며, 지표면평균이송속도보다는 하천평균이송속도가 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 저류상수와 하천평균이송속도가 Clark 모형으로부터 유도되는 순간단위도의 형상을 결정하는데 지배적인 역할을 하는 것으로 확인되었다. 따라서 두 매개변수는 모형의 적용 과정에서 중요하게 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 환경정책연구
• /
• 제8권1호
• /
• pp.73-95
• /
• 2009

댐 유역내 경작지나 산림에서의 가속화된 토양유실은 하류지역의 탁수문제를 야기시킨다. 토양유실은 탁수의 증가와 생태계 파괴의 원인으로서 사회적으로나 환경적으로 해결되어야만 하는 문제로 나타나고 있다. 또한 토양유실은 강우로 인하여 유출이 일어날 때 대부분의 경작지에서 발생하는데, 이는 수리 구조물을 불안정하게 만들고, 생태계를 파괴하며 취수를 악화 시키는 등 환경적 경제적 문제를 일으킨다. 이로 인해 수자원의 지속가능한 이용뿐만 아니라 하천생태계에도 많은 피해를 주고 있으나, 그동안 탁수문제는 저수지를 포함한 유역 물관리 운영에 적극적으로 고려되지는 않았다. 소양강댐 유역내 탁수의 주원인이 되는 탁수우선관리지역(우심지역) 세 개의 소유역 중 하나가 홍천에 위치한 자운리 지역이다. 특히 이 지역에서는 산림을 무허가로 밭으로 개간하여 소득작물을 재배하는 무허가 경작이 행해지고 있다. 본 연구의 목적은 Sediment Assessment Tool for Erosion Control(SATEEC) ArcView GIS를 기반으로 고해상도 위성사진과 지적도를 이용하여 현 상황을 보여주는 토지이용을 새롭게 구축하여 무허가 경작지를 산림으로 환원하였을 경우 토양유실저감을 평가하고자 함에 있다. 본 연구 결과에서 같이 무허가 경작지를 산림으로 환원한다면 17.42%의 토양유실 저감이 기대된다. 자운리 지역의 무허가 경작지는 경사도가 30%이상인 지역에서 47.48ha(30.83%), 경사도가 15%이상인 지역에서는 103.64ha(67.29%)를 차지하고 있다. 만약 모든 무허가 경작지를 산림으로 환원한다면 17.41%의 토양유실 및 유사량 감소가 기대되고, 경사도가 30%이상인 지역에서는 10.86%, 경사도가 15%이상인 지역에서는 16.15%의 감소가 기대된다. 따라서 자운리 유역에서 야기되는 토양유실과 이에 따른 학수발생을 저감시키기 위해서는 경사지에 위치한 무허가 경작지를 우선적으로 환원시켜야만 한다.

• 생태와환경
• /
• 제46권4호
• /
• pp.524-540
• /
• 2013

금강 하구언의 건설 이후 환경변화를 모니터링하기 위해 계절별로 4회(2010년 4월, 7월, 10월, 12월) 금강하구역의 9개 정점에서 이화학적 특성과 함께 식물플랑크톤 군집을 조사하였다. 금강하구기수역의 이화학적 특성은 금강 하구언이 건설된 이후에 조석 흐름이 변화되어 해수 유입이 약해지므로 금강이나 경포천을 통해 유입되는 담수에 의해 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 영양염의 경우 금강하구언 건설 이후 갑문이 폐쇄된 이후 최대조류의 크기가 감소하고 부분 순환형으로 바뀌면서 군산과 장항과 같은 주변 도시의 도시 유출수와 경포천에서 유입되는 생활하수 그리고 금강하구언에서 유입되는 주기적 담수에 포함된 영양염이 기수역 내부에 축적되는 경향을 보여 그 농도가 이전보다 높아진 것으로 여져진다. 따라서 식물플랑크톤의 성장에 영향을 주어 부영양화될 수 있는 가능성이 커지는 것으로 여겨진다. 식물플랑크톤의 종조성은 총 233종류가 출현하여 이전 연구결과에 비해 큰 폭으로 증가하였는데 해양종과 기수종 그리고 주기적 담수 방류에 의해 유입된 담수종이 혼재하는 현상으로 인해 출현종의 수가 증가한 것으로 사료된다. 출현종 중에 가장 중요한 종군은 규조류로 72%의 높은 점유율을 보였다. 담수종인 녹조류가 규조류 다음으로 많이 출현하였고 해양에서 중요한 분류군인 와편모류는 녹조류보다 적었다. 해양종인 와편모조류 보다 담수종인 녹조류가 더 많은 종이 출현하는 것은 주기적인 담수의 방류와 경포천 등에서 유입되는 담수에 포함된 담수종들이 금강 하구역의 식물플랑크톤 종조성에 영향을 주기 때문으로 사료된다. 식물플랑크톤 현존량은 $143\;cells\;mL^{-1}{\sim}12,016\;cells\;mL^{-1}$의 범위로 평균 현존량은 $2,010\;cells\;mL^{-1}$이었다. 식물플랑크톤 현존량은 하구언 건설 이전에 비해 상당히 증가한 것으로 금강하구 기수역이 부영양화되었음을 시사하고 있다. 봄철과 겨울철에는 기수역 규조류들이 우점하였으나 여름과 가을에는 담수종들이 우점종으로 나타나 비정기적 담수의 방류의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 종다양성지수는 동계를 제외하고는 2.0 이상으로 나타났다. 종풍부도는 저층에서 더 다양한 종이 출현하고 있음을 잘 나타내고 있다. 가을철에는 금강 하구언으로부터 담수가 방류되어 담수종들이 추가되어 종풍부도를 커지고, 여름철에는 수온이 높아지면서 밀도가 큰 규조류들은 적어지고 작은 편모류가 증가하지만 종의 수는 많지 않아 담수의 영향을 받음에도 불구하고 다른 계절에 비해 종 풍부도는 낮았다. 모든 계절에 저층에서 종 풍부도가 높게 나타나는 것은 표층에 비해 염분 쇄기에 의해 해양종, 기수종 및 담수종이 혼재될 가능성이 크고 조류의 영향으로 저층 퇴적물이 재부유될 때 저생성 규조류가 더해지기 때문이다. 집괴분석 결과 금강하구역은 군산 등 도시에서 나오는 생활하수와 경포천을 통해 유입되는 담수 그리고 금강하구언으로부터의 주기적인 담수의 방류에 의해 영향을 받는 것으로 보여진다.

• 한국환경생태학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.259-270
• /
• 1998

본 연구는 산지의 수자원보전량 평가용 수문유출모형의 개발을 위한 중요한 기초연구로서 우리나라 주요 수종인 소나무와 상수리나무에 대한 수간류 및 수관통과우의 물수지식과 수문학적 특성을 밝히고자 수행하였다. 영남대학교 자연자원대학 부속 용성연습림과 영남대학교 교내 야산에 각각 수관통과우 및 수간류 관측용 야외 실험지를 설치하고, 1995년 9월에서 1998년 6월까지 약 2년 10개월 사이에 이 지역에 내린 다수의 단위강우에 대한 두 수종의 임내우 수량배분을 조사하였다. 그 결과 임외의 단위강우에 응답하는 두 수종의 수문학적 특성과 임내우 물수지식을 요약하면 다음과 같다. 1. 소나무에 있어서 수관통과우와 수간류의 총량은 각각 임외우의 73.8%와 0.8%이였으며 상수리나무는 각각 임외우의 76.9%와 3.8%로 관측되었다. 2. 소나무에 있어서 임외우(Gp)에 대한 수간류(S$_{f}$)와 수관통과우(T$_{f}$)의 회귀식은 각각 S$_{f}$ = 0.01GP -2.05 ($r^2$=0.54) T$_{f}$ = 0.79Gp - 26.04 ($r^2$=0.92)로, 임내우(N$_{r}$)와는 N$_{r}$ = 0.81Gp - 28.09 (r2=0.92)로 추정하였다. 이와 같이 소나무에 있어서 수간류와 수관통과우는 임외우의 양에 정비례하여 증가하였다. 3. 상수리나무에 있어서 임외우(Gp)에 대한 수간류(S$_{f}$)와 수관통과우(T$_{f}$)의 회귀식은 각각 S$_{f}$ = 0.03Gp + 12.25 ($r^2$=0.74) T$_{f}$ = 0.78Gp + 19.75 ($r^2$=0.96)로, 임내우(N$_{r}$)와는 N$_{r}$ = 0.81Gp + 31.99 ($r^2$=0.96)로 구해졌는데 소나무보다 상수리나무에 있어서 수간류와 수관통과우의 증가폭이 더 큰 것으로 나타났다. 4. 수간류 및 수관통과우와 그 영향인자로 평가된 수관투영면적(CA). 흉고직경(DBH), 임외우량(Gp)과의 내부상관분석을 한 결과, 소나무 수간류에는 임외우＞수관투영면적＞흉고직경의 순으로, 상수리나무 수간류에는 임외우＞흉고직경＞수관투영면적의 순으로 상관계수 값이 높았다. 그리고 소나무와 상수리나무의 수관통과우는 임외우＞수관투영면적＞흉고직경의 순으로 상관계수 값이 높았다.상관계수 값이 높았다.

• 한국습지학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.30-36
• /
• 2017

평상시 및 홍수시 하천에 유출되는 토사로 인한 SS(Suspended Solid)농도는 실측을 원칙으로 하여야 하나, 환경영향평가, 하천기본계획 등에서와 같이 각종 개발사업에 따른 SS농도의 변화를 제시하기 위해서는 실측이 아닌 추정이 필요하지만 추정 방법이 규정된 바 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서 RUSLE법에 의한 토사유출량과 특정 빈도 홍수량 산정결과를 이용하여 하천내의 SS농도를 추정하는 수문학적 방법에 대한 제안을 하고자 한다. SS는 실트 점토질 토사 및 콜로이드 입자 등이 해당된다. 그러나, 본 연구에서는 토사유출량 중에서 일반적으로 부유토사에 해당하지 않는 모래를 제외하고, 실트 또는 점토질의 토사에 한해 부유사 기준으로 설정하였다. 농도 추정을 위한 유량은 평상시 유량은 1~2년, 홍수시 유량은 30~100년을 기준으로 하였다. 한편, 확률강우량 분석 소프트웨어는 Fard2006을 사용하였는 바, 2년빈도 미만에 대해서는 강우데이터와 Gumbel분포형 빈도계수를 이용하여 산정하였다. 위와 같은 방법에 의해 실트 및 점토의 토사유출량과 홍수량에 의한 유출용적을 이용하여 SS농도를 추정한 결과, 개발전 자연상태 및 개발중 나대지 상태에서의 SS농도는 유의한 수준을 보이는 것으로 판단된다. 특히, 유로경사에 따라 토사유출량의 차이가 큰 점에 착안하여 SS농도를 유로경사로 나눈 값은 지형인자가 다르더라도 비교적 일정한 범위로 나타남을 확인할 수 있었다. 따라서, 향후 보다 많은 유역에 대하여 연구가 진행된다면 SS농도 추정방법에 대한 지침으로 발전시킬 수 있을 것으로 판단된다.