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혐기/호기 접촉여과대를 이용한 자연형 하천호안공법의 비점오염 저감 특성 연구
장형준,김성덕,Chang, HyungJoon,Kim, SungDuk 한국방재안전학회 2019 한국방재안전학회 논문집 Vol.12 No.1
It is an urgent issue to manage and reduce non-point pollution sources for improving the water quality of stream and lakes in rural areas. In this study, in order to reduce non-point pollution sources in rural area, Gabion mattresses was proposed to provide protection of riverbanks with anaerobic and aerobic area. The utilization of this was assessed by lab scale model test and pilot plant test. After filling the inside of the gabion mattresses with aggregate, the filtration zone under anaerobic and aerobic conditions was formed to treat the contaminants. In addition, vegetation was deposited on the surfae of the gabion to prevent the inflow of soil and to promote purification by the plant. COD and nitrogen content (T-N, $NH_4{^+}$, -N, $NO_3{^-}N$) were monitored in model and field tests. The lab scale model test showed removal efficiency of 17% of TCOD, 35% of SCOD, 14% of TN, 62% of $NH_4{^+}$, -N, and 33% of $NO_3{^-}$ N. Also, pilot plant test showed removal efficiency of 24% of TCOD, 29% of SCOD, 47% of TN, 50% of $NH_4{^+}-N$, 33% of $NO_3{^-}$, N and 29% of TP. 농촌지역 하천이나 호소수 수질 개선을 위한 비점오염원의 관리 및 저감은 시급한 현안이다. 본 연구에서는 농촌지역의 비점오염 저감을 위하여, 개비온 매트리스호안공에 혐기/호기의 구역을 적용한 자연형 비점오염처리 하천호안을 제안하고, 이의 축소모형 실험(1/6 축적) 및 현장 적용(가로2.0 m 세로 3.0 m 높이 0.4 m의 3단 격벽의 호안)을 통하여 활용성을 평가하였다. 개비온 매트리스 내부에 골재를 채운후 차수 격벽을 설치하고, 호안 법면의 자연 경사를 활용하여 혐기/호기 조건의 여과대를 조성하여 오염물질을 다단으로 처리하였다. 또한 호안공의 표면에 식생을 활착시켜, 토사의 표면 유입을 차단하고, 추가적으로 식생에 의한 정화 기능을 도모하였다. 본 호안공의 축소모형 및 현장 적용에서의 화학적산소요구량(COD) 및 질소성분(T-N, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$)의 모니터링 결과, Lab Scale에서는 TCOD 17%, SCOD 35%, TN 14%, $NH_4{^+}-N$ 62%, $NO_3{^-}-N$ 33%의 제거효율을 나타내었고, pilot plant 시운전에서는 TCOD 24%, SCOD 29%, TN 47%, $NH_4{^+}-N$ 50%, $NO_3{^-}-N$ 33%의 제거효율을 나타내었으며, pilot plant 시운전에서는 29%의 TP 제거효율도 달성하였다.
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장형준(Hyung Joon Chang),이효상(Hyo Sang Lee),조국희(Kook Hee Cho),이무경(Moo Kyeong Lee) 위기관리 이론과 실천 2015 Crisisonomy Vol.11 No.4
토지이용 변화에 따른 유출특성의 변화는 유역의 강우-유출 수문 작용에 영향을 끼친다. 본 논문에서는 무심천 유역의 1997년, 2005년, 2018년의 토지이용 변화에 따른 유출특성의 변화를 분석하기 위해 1990년대 및 2000년대의 홍수사상을 바탕으로 유역수문모형(HEC-HMS)을 구축하였으며, 구축한 유역수문모형은 빈도별 확률 강우량(100, 200 및 500년 빈도)을 적용하여 첨두홍수량을 산정하였다. 분석결과, 2000년대의 모의 결과치는 1990년대의 모의 결과치에 비해 100년 빈도 첨두홍수량이 3~7% 증가하였고, 첨두홍수량 발생시간은 10.2~16% 감소하였다. 이는 무심천 유역의 토지이용 변화(농지면적 감2.18%, 산지면적 감8.88%, 도시면적 증 5.86%)가 기인한 것으로 판단된다. 또한 청주시에서 계획 중인 동남지역 택지개발을 반영한 유출특성의 분석결과는 2000년대의 모의 결과치에 비해 도달시간 및 첨두홍수량(100년 빈도, 0.23~0.73%)이 미미하게 증가되는 것으로 나타났으며, 본 연구 결과는 향후 무심천의 홍수관리 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. The changes of land use influence on the flood characteristics, which depend on rainfall runoff procedures in the catchment. This study assesses the changes of flood characteristics due to land use changes between 1997, 2005 and 2018. The catchment model(HEC-HMS) is calibrated with flood events of 1990s and 2000s respectively, then the design rainfall of 100,200,500 year return period are applied to this model, which represent the catchment in 1990s and 2000s, to assess the flood peaks. The results of comparison between 1990s and 2000s shows that the flood peak of 2000s is increasing and time to peak of 2000s is decreasing comparing to those of 1990s :3% to 7% increase in flood peak and 10.2% to 16% decrease in time to peak in 100year return period flood. It is due to decreasing of the farmland area(2.18%), mountainous area(8.88%), and increasing of the urbanization of the area (5.86%)). This study also estimates the effects of the recent housing development plan in Cheongju, 2018. The effects of this plan shows that the increasing of the flood peak and time to peak comparing to 2000s. However, the effects on flood characteristics is marginal compared to 2000s: flood peak increasing of 0.23 to 0.73% in 100 year return period. These results of the study can be used for basic data of further studies related to flood management at Mushim river.
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장형준 ( Hyung Joon Chang ),김은석 ( Eun Seok Kim ),전경수 ( Gyeong Su Jeon ),( Azam Muhammad ),이효상 ( Hyo Sang Lee ) 충북대학교 건설기술연구소 2015 建設技術論文集 Vol.34 No.1
본 연구에서는 청주 무심천 유역을 대상으로 HEC-HMS (Clark 단위도법) 적용시 소 유역 분할에 따른 홍수량 산정변화를 분석하였다. 이를 위하여 무심천 유역의 지류 단위의 10 개의 소 유역, 농촌/도시 지역 구분의 2개의 소유역 및 1개의 단일 유역으로 소유역 분할을 하여 HEC-HMS(Clark 단위도법)모형을 적용하였다. 각각 모형을 1995-2014 년의 단기 홍수 사상수문자료를 바탕으로 검정하고, 100년 확률 빈도 강우량을 적용하여, 홍수량 산정의 변화를 모의하였다. 홍수량 산정 결과, 소유역 분할에 따른 첨두홍수량 발생시간은 유사하나, 홍수량은 유역을 분할할수록 증가하는 경향을 나타내고 있다. 100년 재현빈도익 설계홍수량은 1유역, 2 유역 및 10 유역에 대하여 각각 975.58m3/s, 1042.18m3/s, 1083.98m3/s을 나타내고 있다. 향후 단위도 기반의 모형의 적용시 소 유역 분할 기준에 대한 추가 연구가 필요하다. This study analyzed the change of flood according to sub-basin division with HEC-HMS model at Mu-shim catchment in Cheongju. The catchment was divided by 3cases which are considered as 1 catchment, 2 subbasin with urban and rural area, and 10 subbasin by tributaries and HEC-HMS model with Clark unit hydrograph was applied to these cases. This study calibrated the model based on the shortterm data from 2000 to 2014 and simulated the change of flood using rainfall of 100year return period. The results indicate that flood was greater while time to peak concentration was similar according to subbasin division. The design floods of 100-year return period was 973.58, 1042.18, and 1083.98 for 1 catchment, 2 subbasin with urban and rural area, and 10 sub-basin by tributaries respectively. It is necessary to study for the standard of sub-basin division when the model which is based on unit hydrograph is applied.
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장형준(Hyungjoon Chang),유국현(Kukhyun Ryou),이호진(Hojin Lee) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.2
본 연구는 토석류의 퇴적 특성을 파악하고 소단을 설치함에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 수행되었다. 다양한 수로경사 및 토사체적농도를 고려하여 수로실험을 수행하였으며, 소단 설치에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 소단을 설치하지 않은 경우와 소단을 설치한 경우를 비교하였다. 본 연구에서는 토석류의 퇴적 특성 중 도달거리, 총 이동거리 및 이동비에 대한 분석을 진행하였다. 먼저 수로경사 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였고, 토사체적농도 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였다. 또한, 소단을 설치하지 않은 경우를 기준으로 소단을 설치한 경우의 퇴적 특성 변화율을 산정하였다. 실험결과, 수로경사와 토사체적농도가 토석류의 퇴적 특성에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 사면에 소단을 설치할 경우 토석류의 도달거리와 이동비가 크게 감소하였으며, 총 이동거리가 증가하였다. 이는 소단을 설치하는 것이 토석류의 이동을 지연시키고, 토석류의 잠재적인 이동성을 감소시키는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 토석류의 퇴적 특성을 이해하는 데 유용한 정보를 제공할 것이며, 나아가 소단의 설계에 도움을 줄 것으로 기대된다. This study was conducted to understand the deposition characteristics of debris flow and to analyze the reduction effect of debris flow damage by installing a berm. Flume experiments were performed in consideration of various channel slope and volumetric sediment concontration. In order to analyze the reduction effect of debris flow damage by installing a berm, the cases of not installing a berm and the cases of installing a berm were compared. In this study, the runout distance, total travel distance, and mobility ratio were analyzed among the deposition characteristics of debris flow. First, the deposition characteristics of debris flow according to the change of the channel slope were analyzed, and the deposition characteristics of debris flow due to the change of volumetric sediment concentration were analyzed. In addition, the change rate of debris flow deposition characteristics when a berm was installed was calculated based on the case when a berm was not installed. As a result of the experiments, it was confirmed that the channel slope and volumetric sediment concentration had a significant effect on the deposition characteristics of debris flow. In addition, when a berm is installed on the slope, the runout distance and mobility ratio of debris flow are greatly decreased, and the total travel distance is increased. This means that installing a berm delays the movement of debris flow and reduces the potential mobility of debris flow. The results of this study will provide useful information for understanding the deposition characteristics of debris flow. Furthermore, it is expected to help in the design of a berm.
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장형준(Hyung Joon Chang),김성구(Seong Goo Kim),박기순(Ki Soon Park),윤영호(Young Ho Yoon) 한국방재안전학회 2023 한국방재안전학회 논문집 Vol.16 No.2
최근 들어 이상기후 발생이 급증하여 집중호우의 발생 빈도가 증가하고 있다. 이로 인해 안정적인 수자원관리가 어려운 실정이며, 인적 ‧ 물적 피해가 과거에 비해 늘어나고 있다. 집중호우로 인한 피해저감을 위해 여러 대책을 마련하고 있으나 소규모 산지유역의 경우 상대적으로 기본계획 수립부재 등으로 인하여 관리에 어려움을 겪고 있다. 본 연구는 안전한 국립공원의 관리를 위한 기초 연구로서 소백산 국립공원 내 연화동 유역을 대상으로 강우-유출모형을 활용해 유출량을 산정하였다. 소백산 연화동 유역은 재현빈도 50년 이상의 강우가 발생했을 때의 홍수위와 과거 발생한 홍수흔적수위를 비교했을 때 모형의 적합성을 확인하였다. In recent years, the occurrence of abnormal weather has increased rapidly, increasing the frequency of torrential rain. As a result, stable water resource management is difficult, and human and material damage is increasing. Various measures are being established to reduce damage caused by torrential rains, but small-scale mountain catchments are relatively difficult to manage due to lack of basic plan. In this study, the risk of flooding was evaluated using the rainfall-flow model in the Yeonhwa-dong catchment national park among national parks in Korea. The Yeonhwa-dong catchment of Mt. Sobaeksan was simulated to cause flooding when rainfall of more than 50 years occurred, and it was confirmed that there was a high risk of water resource structures, safety facilities, and trails.
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