담수호 수질관리를 위한 측정자료의 통계적 분석방법 연구

제갈선동,김진 한국수자원학회 2024 한국수자원학회논문집 Vol.57 No.1

본 연구는 공개된 수질측정 자료를 이용하여 담수호의 수질변화추이를 분석하고 수질항목의 이상여부의 판단기준을 마련하며, 자료로부터 부영양화의 지표인 Chlorophyll-a를 예측할 수 있는 회귀모형을 구성하여 담수호 관리에 이용할 수 있는 방안을 검토하고자 하였다. 이에 따라 서해안 담수호 3개소를 선정하여 약 20년간의 수질항목자료를 회귀분석 방법으로 분석하고, 각 수질항목의 연중 주기적인 변화를 나타내는 회귀식과 신뢰도 95%에서의 표준편차를 산정함으로서 이상 여부의 판단방법을 제시하였다. 또한 불규칙한 관측일로부터 Chlorophyll-a의 시간적 변화율을 산정하고, 다른 수질항목간의 상관관계 분석 및 회귀모형을 구성하여 분석함으로서 수질측정 자료만을 이용하여 Chlorophyll-a의 변화를 예상할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구결과는 통계학적 모형에 의한 근사적인 수질예측방법으로서 향후 수질측정 자료의 양적·질적 개선이 이루어진다면 담수호 수질관리에 기여할 것으로 기대된다. As using public monitoring data, analysing a trends of water quality change, establishing a criteria to determine abnormal status and constructing a regression model that can predict Chlorophyll-a, an indicator of eutrophication, was studied. Accordingly, the three freshwater lakes were selected, approximately 20 years of water quality monitoring data were analyzed for periodic changes in water quality each year using regression analysis, and a method for determining abnormalities was presented by the standard deviation at confidence level 95%. By calculating the temporal change rate of Chlorophyll-a from irregular observed data, analyzing correlations between the rate and other water quality items, and constructing regression models, a method to predict changes in Chlorophyll-a was presented. The results of this study are expected to contribute to freshwater lake water quality management as an approximate water quality prediction method using the statistical model.

사연댐 수위조절 시 반구대암각화의 수리학적 특성에 대한 실험 연구

제갈선동,조홍제,강호선,이승오,Chegal,Sun Dong,Cho,Hong-Je,Kang,Ho Seon,Lee,Seung Oh 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.2

본 연구는 청동기시대에 제작된 것으로 추정되는 반구대암각화의 보존방안으로서 반구대 전면 하도구간의 수위조절을 통한 침수방지안이 적용될 경우 수위변화가 암벽면에 미치는 수리적인 영향을 수리모형실험을 통해 평가하였다. 저수지와 하천의 흐름특성을 고려할 수 있는 수리모형을 1:50 축척으로 제작하고, 수리모형실험 및 수치모의와 함께 암벽면에서의 수리특성의 변화를 분석하기 위한 압력측정을 병행하였다. 연구결과, 사연댐의 수위조절 시 침수시간은 감소하지만 침수를 방지하지는 못하는 것으로 나타났다. 홍수 시 최대유속은 10년~80년 홍수에서 발생하여 홍수량에 비례하지는 않았으며, 반구대암각화 전면에서의 유속증가량은 200년 빈도 시 약 425%, 2년 빈도 시 약 666%로 수위조절 시 홍수기의 암벽면의 훼손이 증가할 가능성이 있으므로, 이에 대한 대안 수립이 필요하다고 판단된다. If water level control will be executed in order to prevent the inundation for preservation of Bangudae petroglyphs, the assessment of hydraulic characteristic on rock sides was carried out with hydraulic model experiments. Hydraulic model was constructed by 1:50 scale to be applicable to flow characteristic of both stream and reservoir. Furthermore, this study was conducted to numerical simulation and pressure measurement on the surface of petroglyphs model at the same time. As results from this study, inundation time was clearly reduced but inundation prevention was barely occurred. Maximum mean velocity at the front of Bangudae petroglyphs was measured from 10 years to 80 years frequency flood event and not proportional to the frequency. Increasement of mean velocity was about 425% for 200 year frequency flood and about 666% for 2 year frequency flood compared to current condition. If water level control would be adjusted, potential damages of Bangudae petroglyphs would be likely to increase in flooding seasons, which should be requested for alternative prevention plan.

하천 제방에 의하여 차단된 홍수터에서 생태적 연결성 회복을 위한 수리분석 및 평가모형 개발

제갈선동,조길제,김창완,Chegal, Sun Dong,Cho, Gil Je,Kim, Chang Wan 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.4

최근 하천복원 사업은 과거 인공적인 부분을 개선하는 범위를 벗어나 격리차단된 구하도까지 복원하는 수준에 이르렀다. 구하도 복원은 하천 제방과 같은 종적 구조물에 의해 차단된 공간의 수리적 연결성 회복이 중요하다. 그러나 하천복원이 적절히 수행되었는지 관한 평가방법이 부족한 상황이기에 본 연구에서는 대상하천에서의 생태적 연결성 평가를 위한 수단을 제공하고자 한다. 이 연구에서 강우에 의한 유역유출 및 하도흐름 해석이 동시에 가능한 1차원 수치모형을 개발하여 청미천 유역에 적용한 바 있다. 특히 이 연구에서 1차원의 홍수추적 결과를 2차원의 공간분포로 변환시키고 시간에 따른 2차원의 수리특성으로부터 서식처적합도까지 산출하여 연결성 회복정도를 평가하는 수치모형을 개발하였으며, 이를 청미천 구하도 복원지역에 적용하였다. 복잡할 뿐만아니라 시간도 많이 소요되는 2차원의 분석을 수행하지 않고서도 1차원 수리특성 결과를 확장해서 2차원 수리특성을 쉽게 구할 수 있도록 한 것이 본 연구의 특징이다. 본 연구의 결과를 이용하면 구간별 대상종별 서식처적합도를 용이하게 산정할 수 있다. River restoration has recently been performed not only for the improvement of the artificial parts in the past but also for the restoration of abandoned river reaches which were blocked and isolated. For the restoration of abandoned river reaches, it is important to recover the hydraulic and ecological connectivity in the isolated space by longitudinal structures like levees. But because the assessment tools to determine whether the river restoration is performed properly are so rare at present, we aim to provide a tool for assessing ecological connectivity in a target river in this study. In the first step, one-dimensional numerical model for rainfall-runoff and channel routing was developed and then applied to the watershed of the Cheongmi Stream. In this step, a numerical model was developed to assess the restoration of connectivity. The model consists of two parts: one part is to convert the results of one-dimensional channel routing into two-dimensional spatial distribution. The other is to calculate the habitat suitability index according to time steps by using two-dimensional hydraulic features. The model was applied to a restoration area of the Cheongmi Stream. The advantage of this study is that two-dimensional hydraulic analysis can be easily obtained from one-dimensional hydraulic analysis without a complex and time-consuming two-dimensional analysis. HHS (Hydraulic Habitat Suitablility) by sections of target reaches and target species can be easily obtained using the results of this study.

생태제방을 이용한 반구대암각화 보존방안 연구

이승오,제갈선동,조홍제 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.11

Bangudae Petroglopys of the national treasure No. 285 located in elevation of 53 m to 57 m have been damaged by repetition of submergence and exposure due to the Sayeon-dam of EL.60 m constructed in down stream. In this study, as a preservation plan of the petroglyphs from the contact with water, the construction of eco-levee was suggested and its effect was investigated in the views of hydraulic engineering. It was designed to be located aside of 80 m from Bangudae Petroglyphs with the length of 440 m in streamwise direction, and it was need to construct a new channel maintaining the original hydraulic capacity and conveyance. Hydraulic characteristics such as water surface elevations and velocities near Bangudae Petroglyphs were measured after the eco-levee was installed in the hydraulic model with the scale of 1:50. It showed that there were not much changes of water surface elevations and velocities between sayeon-dam spillway EL. 60 m (Suggestion 1) and EL. 54 m (Suggestion 2). It was concluded the eco-levee could be made of natural materials like soil, pebble, gravel in terms of allowable velocity and shear stresses. The slope of water surface at Suggestion 2 was steeper, and velocities near Bangudae Petroglyphs were also faster than Suggestion 1. As the vorties occured at the left side in Suggestion 2, more detailed study is required. 국보 285호인 반구대 암각화는 EL.53∼57 m에 위치해 있으며, 하류에 설치된 사연댐의 만수위 EL.60 m로 인해 매년 5∼6개월 동안 침수와 노출이 반복되어 훼손이 심화되고 있다. 본 연구에서는 물과의 접촉을 차단시켜 암각화를 보존하는 방안으로서, 암각화 전면에서 약 80 m 떨어진 곳에 약 440 m의 차수형 제방을 설치하고 기존 하폭에 준하는 수로를 개설하는 생태제방안을 제안하였다. 이 안의 타당성을 검토하기 위해 저수지와 하천의 흐름특성을 고려할 수 있는 수리모형을 1:50축척으로 제작하여, 수로변경에 따른 신설 제방구간과 상·하류 대곡천의 수리학적 변화를 분석하였다. 연구결과, 사연댐 여수로를 EL. 60 m와 EL. 54 m로 고려한 생태제방 1안과 2안 모두 신설되는 수로에서 유속과 수심변화 등이 크지 않았으며, 허용유속과 소류력 기준으로 판단하면 흙과 돌 등 자연재료로 생태제방 조성이 가능할 것으로 판단된다. 수면경사가 크게 되는 2안이 1안보다 수로 내에서의 유속이 더 빠른 것으로 나타났고, 특히 2안은 유입부 좌안에서 와류가 발생하므로 이에 대한 대책이 필요한 것으로 보인다.

수리생태적 연결성 평가를 위한 격자기반 수리해석 모형 개발

김창완,제갈선동,조길제,Kim, Chang Wan,Chegal, Sun Dong,Cho, Gil Jea 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.5

Beyond river restoration focused on the inside region of main streams up to now, the river restoration including the outside region of streams has been started recently. As a part of this attempt, the restoration of abandoned rivers has been tried, but the development of a suitable model to quantitatively assess the improvement of hydraulic and ecological connectivity is not still satisfying. In this study, a grid - based hydraulic analysis model to evaluate the recovery of ecological connectivity through the restoration of abandoned rivers has been developed. In order to examine the applicability of this model, the ecohydaulic connectivity of the Cheongmi River Project area in Notap region was evaluated. This model can promptly and simply analyze the temporal and spatial distribution of the hydraulic and ecological characteristics, and it can be used as a appropriate tool to assess the hydraulic and ecological connectivity in the future. 지금까지 추진해 오던 제외지 중심의 하천복원에서 벗어나 최근에는 제내지까지 복원하고자 하는 노력이 시도되고 있다. 이의 일환으로 구하도의 복원이 추진되고 있으나 이로 인한 수리적 연결성 및 생태적 연결성 향상을 정량적으로 평가할 적합한 모형의 개발은 미진한 상태이다. 본 연구에서는 구하도 복원을 통한 생태적 연결성 회복을 평가할 수 있는 격자기반의 수리해석 모형을 개발하였다. 본 모형의 적용성을 검토하기 위하여 노탑리 일원의 청미천 하천복원 사업지를 대상으로 수리생태적 연결성을 평가하였다. 본 모형으로 수리 및 생태적 특성의 시 공간적 분포를 신속하고 간단하게 해석할 수 있었으며 향후 수리적 생태적 연결성을 평가하는 적절한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

운동파법의 변환에 의한 2항 저류함수법의 적용

김창완,제갈선동 한국수자원학회 2019 한국수자원학회논문집 Vol.52 No.12

The storage function method is used as a flood prediction model for four flood control offices in Korea as a method to analyze the actual rainfall-runoff relationship with non-linearity. It is essential to accurately estimate the parameters of the storage function method for accurate runoff analysis. However, the parameters of the storage function method currently in use are estimated by the empirical formula developed by the limited hydrological analysis in 2012; therefore, they are somewhat inaccurate. The kinematic wave method is a method based on physical variables of watershed and channel and is widely used for rainfall-runoff analysis. By adopting the two-term storage function method by the conversion of the kinematic wave method, parameters can be estimated based on physical variables, which can increase the accuracy of runoff calculation. In this research, the reproducibility of the kinematic wave method by the two-term storage function method was investigated. It is very easy to estimate the parameters because equivalent roughness, which is an important physical variable in watershed runoff, can be easily obtained by using land use and land cover, and the physical variable of channel runoff can be easily obtained from the basic river planning report or topographic map. In addition, this research examined the applicability of the two-term storage function method to runoff simulation of Naechon Stream, a tributary of the Hongcheon River in the Han River basin. As a result, it is considered that more accurate runoff calculation results could be obtained than the existing one-term storage function method. It is expected that the utilization of the storage function method can be increased because the parameters can be easily estimated using physical variables even in unmeasured watersheds and channels. 저류함수법은 비선형성을 가지는 실제 강우-유출 관계를 해석하기 위한 방법으로 우리나라 4개 홍수통제소의 홍수예측모형으로 이용되고 있다. 정확한 유출해석을 위해서는 정확한 저류함수의 매개변수 산정이 중요하나, 현재 사용되고 있는 저류함수법의 매개변수는 제한된 수문사상 분석에 의해 작성된 2012년도 경험식에 의해 추정된 것으로 정확도가 낮은 실정이다. 운동파법은 유역 및 하도의 물리변수에 기초한 방법으로 강우-유출 해석에 많이 이용되고 있다. 운동파법의 변환에 의한 2항 저류함수법을 채택하면 물리변수를 기반으로 매개변수를 추정할 수 있어 유출계산의 정확도가 증가할 수 있다. 유역유출에서 중요한 물리변수인 등가조도는 토지이용 및 토지피복을 이용하여 쉽게 구할 수 있으며, 하도유출의 물리변수는 하천기본계획 보고서 및 지형도 등에서 쉽게 구할 수 있어 매개변수의 추정이 매우 용이한 장점이 있다. 본 연구에서는 2항 저류함수법의 운동파법 재현성을 검토하였고, 한강권역 홍천강의 지류인 내촌천을 대상으로 2항 저류함수법의 적용 가능성을 검토한 바, 경험식에 의한 매개변수를 이용한 기존 1항 저류함수법보다 정확한 유출계산 결과를 얻을 수 있었다. 미계측 유역 및 하도에서도 물리변수를 이용하여 매개변수를 용이하게 추정할 수 있기 때문에 저류함수법의 활용도가 증가될 수 있을 것으로 기대된다.

하천의 차단된 공간에서 생태적 연결성 회복을 위한 수리수문학적 분석모형 개발

이진우,제갈선동,김창완,Lee, Jin Woo,Chegal, Sun dong,Kim, Chang Wan 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.1

최근 하천복원 사업은 하천의 이수 및 치수 기능과 함께 생태적 기능을 고려한 방향으로 진행되고 있다. 생태적 건강성과 다양성이 증대된 하천으로의 복원을 위해서는 하천 내 제방과 같은 종적구조물로 의해 차단된 공간에서의 수리수문 연결성 회복이 중요하다. 본 연구에서는 차단된 공간에서의 생태적 연결성 분석에 필요한 수리수문자료의 제공을 위한 첫번째 단계로써 강우에 의한 유역유출 및 하도흐름 해석이 동시에 가능한 1차원 수치모형을 개발하였고, 이를 청미천 유역에 적용하였다. 수치해석 결과는 실측 자료 및 타 모형의 수치해석 결과와 비교하였고, 그 결과 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 생태적 변화를 예측할 수 있는 자료의 제공을 위해 장기적인 수리수문분석이 가능하도록 보완될 예정이다. River restoration has recently progressed in consideration of ecological functions along with flood controls and conservation. For river restorations that consider ecological health and diversity, it is important to contemplate the recovery of hydraulic and hydrologic connectivity in isolated spaces by longitudinal structures. In this study, as a first step for the provision of hydraulic and hydrologic data, which is necessary for the ecological connection analysis in isolated spaces, we developed a one-dimensional numerical model for rainfall runoff and channel routing and applied it to the Cheongmi watershed. The developed numerical model can simulate hydraulic and hydrologic analysis at the same time using the rainfall data. Numerical results were compared with observed data and other numerical results. As a result, a very reasonable agreement is observed. The results of this study will be improved so that the long-term hydrologic and hydraulic analysis is possible to predict ecological change.

동수역학모형의 매개변수 산정

윤태훈,이종욱,제갈선동 한국수자원학회 2000 한국수자원학회논문집 Vol.33 No.1

일반적으로 동수역학 모형은 마찰인자(조도계수 또는 Chezy계수)와 와점성계수를 필요로 하고 수치계산에서 이들 계수의 갑은 통상 가정 또는 반복계산을 통하여 결정된다. 수치모형에서 와점성계수는 물리적인 확산뿐만 아니라 수치점성의 효과도 가지고 있어서 수치계산의 안정성에 영향을 미치므로 이들 계수의 일관된 결정방법이 필요하다. 수위 및 유량자료, 1차원 모형인 HEC-2와 NETWORK, 2차원 모형인 SMS를 이용하여 한강하류 구간에 대한 조도계수의 산 Generally speaking, a hydrodynamic model needs a friction coefficient (Manning coefficient or Chezy coefficient) and eddy viscosity. For numerical solution the coefficients are usually determined by recursive calculations. The eddy viscosity in numerical

洪水時 橋脚周圍에서의 最大洗掘深測定技術開發

윤태훈,윤성범,제갈선동,이백 대한토목학회 1996 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.1996 No.2

하천시설 정보관리 표준화 방안제시 및 활용에 관한 연구

김광기 ( Kim Kwang-ki ),제갈선동 ( Chegal Sun-dong ),권동식 ( Kwon Dong-sik ),김동현 ( Kim Dong-hyeon ),이승오 ( Lee Seung-o ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

국가 주요 기반시설을 생애주기 관점에서 관리하고 소요재원의 확보근거를 마련하고자「지속가능한 기반시설 관리 기본법」이 2020년 시행되고 있으며, 관련법에 의거하여 15종의 인프라 기반시설에 대한 인프라 총조사사업(국토안전관리원)이 수행중에 있다. 본 연구에서는 기반시설중 하천시설에 대한 특성, 데이터 구축의 한계를 조사후 정보관리 표준화 방법 및 구축된 데이터에 대한 활용방안을 제안하고자 한다.