Scalar flux modeling of solute transport in open channel flows: Numerical tests and effects of secondary currents

Hyeongsik, Kang,Sung-Uk, Choi Informa UK (TaylorFrancis) 2009 Journal of hydraulic research Vol.47 No.5

Regional estimation of baseflow index in Korea and analysis of baseflow effects according to urbanization

Kang Hyeongsik,Hyun Yun-Jung,Jun Sang-Mook 한국수자원학회 2019 한국수자원학회논문집 Vol.52 No.2

본 연구에서는 SWAT 모형과 PART 방법을 이용하여 낙동강 유역과 전국 하천을 대상으로 기저유출지표를 산정하고, 도시화에 따른 기저유출 영 향을 분석하였다. 낙동강 유역의 연평균 기저유출은 총유량 대비 약 40-44%인 것으로 분석되었으며, 계절별로는 12월과 1월 겨울철에 90%를 상회하는 것으로 나타났다. 또한 전국 317개소 관측 유량에 대해 기저유출을 분석한 결과 기저유출이 전국하천 유량에 기여하는 비율은 연평균 약 40%인 것으로 나타났으며, 지역별로 20% 미만~80% 이상인 것으로 예측되었다. 따라서 기저유출지표가 적은 지역에서는 주변 생태계 보전을 위해 지하수 이용과 개발을 제한하는 것이 타당할 것이다. 한편 금호강 유역을 대상으로 동일 기상조건에서 1975년과 2000년도 토지이용변화에 따른 기저유출 감소가 하천유량에 미치는 영향을 분석하였으며, 그 결과 도시화율 증가에 의해 하천유지유량의 경우 미달일수가 19일~24일 정도 증가하는 것으로 분석되었다. In this study, the baseflow indices in Nakdong river watershed and the whole country’s river were calculated by using SWAT model and PART method. The annual averaged baseflow in the Nakdong river watershed was estimated at 40% - 44% of the total discharge rate, and it is found to be higher than 90% during the winter months of December and January. An analysis of the baseflow index from 317 gauge stations across the country revealed that the contribution of baseflow to the nation’s stream flow rate stood at an annual average of 40%, ranging from less than 20% to over 80% by region. Also, the impact of the decreasing baseflow due to land use changes in 1975 and 2000 was analyzed in Keumhogang river watershed under the same weather conditions. The results revealed that the number of days under the standard instream flow increased by 19-24 days as a result of the increase in the urbanization rate.

Designing dam operations for better aquatic species' habitat and economic outcomes in a regulated river

Kang, Hyeongsik,Choi, Byungwoong Korea Water Resources Association 2019 한국수자원학회논문집 Vol.52 No.S-2

This study presents the impact of natural flow patterns on downstream fish habitat and economic outcomes in the Dal Stream, Korea. The study reach is 3.35 km long, located downstream form the Goesan Dam. To assess such impact, this study performed physical habitat simulations. The River2D model was used for the computation of the flow and the HSI model for the habitat simulation. Two physical habitat variables, flow depth and velocity, were used. The Zacco platypus, Zacco temminckii, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens were selected as the target species in the study area. Using the building block approach (BBA), the scenarios for the hydropeaking mitigation were presented. Scenario 1 and scenario 2 were proposed by using the magnitude - duration concept and averaged the hydrologic data over the each month, respectively. Simulation results indicated that the scenarios effects significantly increased by about 18.6% for the weighted usable area (WUA). In addition, hydroelectric power benefits with both scenarios were investigated. It was revealed that the change of storing and releasing water decreased by about 27% for hydroelectric power benefits. In order to increase economic benefits, the scenario was modified with the discharges corresponding to the hydropeaking condition except the flood season. As a result, the hydroelectric power benefits were almost the same, however the aquatic habitat for the target species increased by about 5%. The change of dam re-operations through natural flow patterns provides an opportunity to minimize environmental and economic benefits in order to balance water management.

3D Numerical Simulation of Compound Open-channel Flow with Vegetated Floodplains by Reynolds Stress Model

Hyeongsik Kang,Sung-Uk Choi 대한토목학회 2005 KSCE journal of civil engineering Vol.9 No.1

개수로 흐름에서 레이놀즈응력 모형의 비교

강형식(Kang Hyeongsik),최성욱(Choi Sung-Uk) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 B Vol.22 No.1B

댐 하류 하천에서 발전방류로 인한 어류 물리서식처 변화 수치모의

강형식(Kang Hyeongsik),임동균(Im Dongkyun),김규호(Kim Kyu-Ho) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.2B

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 댐 발전방류로 인한 어류 물리 서식처의 변화를 분석하였다. 이를 위해 River2D 모형을 이용하였으며, 대상 어종은 피라미를 선정하였다. 먼저 구축된 모형의 검증을 위하여 계산된 수위를 기존의 현장 측정 데이터와 비교하였으며 잘 일치함을 보였다. 한편, 피라미의 성장 단계별 가중가용면적 및 유량 별 복합서식처적합도 분포도를 계산하여 비교하였다. 그 결과, 댐 하류 만곡부 부근에서 피라미 서식처가 가장 좋은 것으로 나타났으며, 약 9 ㎥/s의 유량일 때 성어기 피라미의 가중가용면적이 최대의 값을 이루는 것으로 예측되었다. 또한 일주일 간의 발전 방류량 및 갈수량 조건에 대한 계산 결과, 일주일 평균 발전 방류량이 갈수량에 비해 약 39% 더 큰 것으로 나타났지만 계산된 가중가용면적은 약 60-100% 작은 것으로 예측되었다. 즉, 발전 방류로 인해 하류단 서식처의 면적이 크게 감소되는 것을 확인하였다. This paper presents numerical investigations of the physical habitat changes induced by the hydropeaking in the downstream river of dam. For the two-dimensional ecohydraulic simulations, River2D model is used. Pirami (Zacco platypus) is selected as the target fish for investigating the impact of the hydropeaking. For validation of the model, the water surface elevations are simulated with two different water discharges. The computed results are compared with field data in the literature, and the result shows that the model successfully simulates the water flows. The weight usable area (WUA) of Pirami with the life cycle and the composite suitability index with different water discharges are computed and discussed. The results show that habitat for Pirami appears to be best in the bend region downstream of the dam. The discharge of the maximum WUA for adult Pirami is computed to be about 9 ㎥/s. Also, the WUA computed in a condition of hydropeaking during seven days are presented. The averaged discharge of the hydropeaking appears to be about 20% larger than the drought flow, but the WUA by the hydropeaking is computed to be 60-100% smaller. This result shows that the hydropeaking reduces quantity of habitat available to fish.

비선형 k-ε 모형을 이용한 직사각형 개수로 흐름의 수치모의

강형식(Kang Hyeongsik),최성욱(Choi Sung-Uk) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

금강수계 하천에서의 어류 서식처적합도지수 산정

강형식(Kang Hyeongsik),임동균(Im Dongkyun),허준욱(Hur Jun Wook),김규호(Kim Kyu-Ho) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 B Vol.31 No.2B

최근 하천 환경 및 생태학적 관심도가 증가함에 따라 다양한 하천 복원 및 서식 환경 조성 사업이 수행되고 있다. 서식처 복원 사업에 있어 중요한 것은 서식처에 필요한 유량을 산정하는 것이고, 이를 위해 미국 및 유럽의 많은 국가에서 유지유량증분법을 이용하여 서식처 필요유량을 산정하고 있다. 유지유량증분법은 하천 흐름과 관련되어 있는 생물의 서식처 평가와 적정 유량을 설정할 수 있는 개념으로서, 대상하천에서 유지유량증분법을 적용하기 위해서는 생물에 대한 서식처적합도지수가 반드시 필요하다. 그러나 국내의 경우 과거 현장 모니터링을 통해 피라미와 참갈겨니에 대한 적합도지수만이 존재하기 때문에 다양한 어종에 대한 서식처 유량을 산정하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 금강수계의 현장 모니터링을 통해 수심 및 유속과 같은 물리자료, 산성도 및 용존산소량과 같은 화학자료, 그리고 어종 및 개체수와 같은 생물자료를 구축하였다. 확보된 2,736개의 자료를 바탕으로 피라미, 침갈겨니, 돌마자, 쉬리, 돌고기, 모래무지 등 6가지 어종에 대한 서식처적합도지수를 산정하였으며, 기존에 제시된 서식처적합도지수와의 비교를 통해 새로운 서식처적합도지수를 제안하였다. 또한 각 어종별 프루드수, 산성도, 용존산소의 범위를 제시하였다. 본 연구에서 제안한 서식처적합도지수는 하천사업의 평가를 수행하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. With the recent growth of environmental and ecological interests, various river restoration and habitat environment creation projects are being carried out. For this, the estimation of the habitat flow discharge is important. In U.S. and Europe nations, The instream flow incremental methodology (IFIM) has been used to estimate the habitat discharge. IFIM is the method that can be applied to evaluate the flow discharge for the suitable habitat. To use the IFIM in river, a habitat suitability index(HSI) for the target organism is needed. However, HSIs for only two species of Zacco platypus and Zacco temminckii were proposed from the field monitoring. Thus, for the estimation of the ecological flow rate for a group of fish, the development of the HSIs for various fish are necessary. In this study, physical data such as water level and flow rate, chemical data such as acidity and dissolved oxygen, and life data such as fish types and population are collected in Keum river watershed. Based on the 2,736 field data, HSIs for the following 6 fish are developed: Zacco platypus, Zacco temminckii, Microphysogobio yaluensis, Coreoleuciscus splendidus, Pungtungia herzi, Pseudogobio esocinus. Through the comparison with HSIs in the literature, the developed HSIs are modified. Also, the limits of Froude number, pH, and DO for 6 fish are proposed. The HSIs developed in this study can be utilized as a essential data for performing river project evaluations.

수자원 개발사업과 생물다양성 손실 방지 노력

강형식(Hyeongsik Kang) 대한토목학회 2016 대한토목학회지 Vol.64 No.9

BASINS/HSPF 모델을 이용한 화성호 수질조전을 위한 상류 유역 수질개선방안 연구

강형식 ( Hyeongsik Kang ),장재호 ( Jae Ho Jang ) 한국물환경학회 2013 한국물환경학회지 Vol.29 No.1

HSPF model based on BASINS was applied to analyze effects of watershed management measures for water quality conservation in the Hwaseong Reservoir watershed. The model was calibratcd against the field measurements of meteorological data streamflow and water qualities (BOD_5 T-N T-P) at each observatory for 4years (2007-2010). The water quality characteristics of inflow streams were evaluated. The 4 scenarios for the water quality improvement were applied to inflow streams and critical area from water pollution based on previous researches. The reduction efficiency of point and non-point sources in inflow streams was evaluated with each scenario. The results demonstrate that the expansion of advanced treatment system within wastewater treatment plants and construction of pond-wetlands would be great effective management measures. In order to satisfactory the target water quality of reservoir the measures which can control both point source and non-point source pollutants should be implemented in the watershed.