정보엔트로피 개념에 의한 하천 지형특성인자의 산정

전민우,이대규 한국습지학회 2009 한국습지학회지 Vol.11 No.2

본 연구는 하천종단면에 정보엔트로피이론을 적용하여 평균하천경사, 하천경사 및 하천종단고도 결정방법을 제시하였다. 최대화된 엔트로피는 제약조건하에서 일정한 하천종단면의 확률분포를 만들며, 이와 같은 관계를 이용하여 평균하천경사, 하천경사 및 하천종단고도 산정식을 유도하였다. 충북 지방하천 정비기본계획에서 얻은 달천유역의 실측된 지형학적 인자를 사용하여 매개변수를 최소자승법으로 결정하였다. 유도된 평균하천경사와 하천종단고도식을 실제유역에 적용하였으며, 실측치와 잘 일치함을 나타낸다. 본 연구의 결과로부터 평균하천경사와 하천종단고도의 결정에 직접 적용할수 있을 것으로 판단된다. This study determines the stream mean slope, stream slope and longitudinal stream profile based on the concept of informational entropy. Maximizing the entropy will make the probability distribution of longitudinal stream profile as uniform as possible while satisfying the constraints. Using this relationships the mean stream slope, stream slope and longitudinal stream profile formulas were derived. The parameters of the applied streams were estimated by the least square method using the geomorphological factors of Dalchon stream basin obtained from Chungcheong Buk-Do local stream consolidation scheme drawings. The comparative investigation was performed between the observed and simulated mean stream slope and longitudinal stream profile, and are in good agreement with the measured data. It is noted that this results can be used in the estimation of stream mean slope and longitudinal stream profile.

남강에 대한 하천분류체계의 적용 연구

김기흥,정혜련,Kim, Kiheung,Jung, Heareyn 응용생태공학회 2015 Ecology and resilient infrastructure Vol.2 No.2

Because streams have a great diversity of morphological features according to their reaches, it is necessary to classify the types of streams in order to assess their characteristics of channel. In addition, a quantitative assessment system for channel characteristics should be reflected in the stream type properties. Therefore, this study compares two stream classification system (Rosgen's and Yamamoto's) to review their applicability on Korean streams, and the two classification systems were applied on the Nam River. In order for the mean bed slope and the longitudinal connectivity of the provincial and national streams to be reflected in the assessment system of channel characteristics, the Yamamoto system is considered highly adaptable in the stream geomorphology side. In addition, it has been found the Rosgen system has a low correlation of bed slope compared to the Yamamoto system in the view of bed materials. On the other hand, the Yamamoto system was found to be capable of reflecting sediment sorting (hydraulic sorting) of the bed slope. According to the results obtained at the Nam River, the Rosgen system could not classify a type of stream by relationship between bed material and bed slope, but the Yamamoto system can verify the correlation of stream type. However, further review is needed with respect to the applicability of natural rivers. Three types of stream that can be applied to the assessment system of channel characteristics were proposed. 하천은 구간에 따라 하도의 지형학적인 특성이 다양하기 때문에 수리 및 하도 특성 평가를 위해서는 하천의 유형을 분류할 필요가 있다. 또한 하도 특성에 대한 정량적 평가체계는 하천 유형의 특성이 반영되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 하천분류체계의 한국 하천에 대한 적용성을 검토하기 위하여 Rosgen의 하천분류체계와 Yamamoto의 하천분류체계를 비교, 분석하였고, 남강을 사례로 그 적용성을 검토하였다. 하천 지형학적인 측면에서 우리나라의 지방 및 국가하천의 평균하상경사와 종적 연속성을 고려하기 위해서는 하천 지형학적인 측면에서 Yamamoto의 하천분류체계가 적용성이 높은 것으로 판단된다. 또한, 하상재료의 측면에서 Rosgen 분류체계가 Yamamoto의 분류체계보다는 하상경사와의 상관성이 낮게 나타났다. 반면에 Yamamoto의 분류체계는 하상경사에 따른 토사분급 (수리분급)을 반영할 수 있는 것으로 확인되었다. 남강에 대하여 얻어진 결과에 의하면, Rosgen의 분류체계로서는 하상경사와 하상재료의 관계로서 하천유형을 분류할 수 없으나, Yamamoto 분류체계는 그 상관성을 입증할 수 있었다. 다만, 자연하천에 대하여 추가적인 적용성 검토가 필요하다. 하도 특성 평가체계에 적용할 수 있는 3개의 하천유형을 결정하여 제시하였다.

정보엔트로피 개념에 의한 하천 지형특성인자의 산정

전민우이대규 한국습지학회 2009 한국습지학회지 Vol.11 No.2

본 연구는 하천종단면에 정보엔트로피이론을 적용하여 평균하천경사, 하천경사 및 하천종단고도 결정방법을 제시하였다. 최대화된 엔트로피는 제약조건하에서 일정한 하천종단면의 확률분포를 만들며, 이와 같은 관계를 이용하여 평균하천경사, 하천경사 및 하천종단고도 산정식을 유도하였다. 충북 지방하천 정비기본계획에서 얻은 달천유역의 실측된 지형학적 인자를 사용하여 매개변수를 최소자승법으로 결정하였다. 유도된 평균하천경사와 하천종단고도식을 실제유역에 적용하였으며, 실측치와 잘 일치함을 나타낸다. 본 연구의 결과로부터 평균하천경사와 하천종단고도의 결정에 직접 적용할수 있을 것으로 판단된다.

내성천 유역 하천의 물리 서식지 특성 평가

김기흥,정혜련,홍일,여홍구 응용생태공학회 2023 Ecology and resilient infrastructure Vol.10 No.4

본 연구는 내성천 유역의 급경사 및 중경사 하천에 하천복원 및 유역관리를 위한 기본 정보를 얻기 위해 하천의 물리서식지 평가체계를 적용했다. 평가결과 내성천 유역의 급경사 및 중경사 하천 총연장은 약 273 km이며, 이 중에서 우수 약8.2 km, 보통 180.3 km, 한계 84.7 km인 것으로 분석되었다. 또한 급경사 하천 전체의 물리 서식지 질은 평균 106점 (53%)으로보통 등급이며, 특히 수서 동물의 서식처에 가장 중요한 하도/수리 영역은 평균 54점 (45%)으로 한계상태에 가까운 보통 등급인것으로 분석되었다. 중경사 하천 물리 서식지 질은 평균 90점 (45%) 보통 등급이며, 하도/수리 영역 평균 39점 (32%) 한계상태로나타났다. 전반적으로 내성천 유역의 급경사 및 중경사 하천 165개 구간 중 우수 4개 (3%), 보통 119개 (72%) 및 한계 42개(25%) 구간으로 평가되었다. 이러한 결과는 내성천의 물리 서식지가 상당히 교란되었음을 보여준다. 내성천 유역의 하천 물리서식지 교란은 하천주변의 경작지, 도시화, 저수지 건설 및 하천정비 등으로 발생하였다. This study applied the stream physical habitat assessment system to obtain basic information for river restoration and watershed management in high-gradient and mid-gradient streams in the Naeseongcheon basin. The total length of high-gradient and mid-gradient streams in the Naeseongcheon basin is about 273 km, and as a result of the assessment, it was analyzed that suboptimal reach was about 8.2 km, normal reach was 180.3 km, and marginal reach was 84.7 km. In addition, the physical habitat quality of high-gradient streams was analyzed to be normal condition with an average of 106 points (53%), and in particular, the score of channel/hydraulic category, which is the most important for the habitat of aquatic animals, was analyzed to be normal, close to the limit, with an average of 54 points (45%). The physical habitat quality of mid-gradient streams was found to be in normal condition with an average of 90 points (45%), and the score of channel/hydraulic category was in marginal condition with an average of 39 points (32%). Overall, among 165 reaches of high-gradient and mid-gradient streams in the Naeseongcheon basin, 4 reaches (3%) were evaluated as suboptimal, 119 reaches (72%) were normal, and 42 reaches (25%) were considered marginal. These results showed that the physical habitat of Naeseongcheon was significantly disturbed. Disturbance of stream physical habitat in the Naeseongcheon basin occured due to farmland around stream, urbanization, reservoir construction, and river maintenance.

GIS를 이용한 건천화 하천의 특성분석

정관수,조효섭,김정엽,심명필 한국수자원학회 2003 한국수자원학회논문집 Vol.36 No.6

중소하천의 건천화 원인분석 기술개발을 위해 500여개 하천에 대하여 19개 조사항목으로 현장조사를 통해 취득된 조사자료를 기반으로 건천화 하천특성을 분석하였고, 현지조사 대상 하천 중에서 가용할 수 있는 수문자료의 확보여부, 하천의 연장 및 유역면적, 지역별 특성에 대한 선정기준을 수립하여 최종적으로 8개의 대상하천을 선정하였다. 선정된 8개하천에 대하여 현장의 상세조사를 수행하였고, 하천 시설물 및 수문자료가 비교적 잘 구축된 5개 하천을 중심으로 G

하천 제방 단면 특성이 동수경사에 미치는 영향에 관한 해석적 연구

변요셉(Byun Yoseph),김종일(Kim Jongil),백승인(Baek Seungin),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.3

최근 기상이변에 의해 대형 태풍과 집중 호우가 발생하게 되었고, 이로 인한 이상 홍수로 인해 제방 붕괴를 일으켜 인근지역에 직접적인 큰 재산피해와 인명피해를 가져오게 되는 일이 적지 않다. 본 논문에서는 하천제방 단면의 주요 특성치인 제방 둑마루 폭, 비탈면 경사도, 제방 높이의 변화에 따른 수치해석을 실시하였고, 유출부 동수경사를 분석하여 제방에 대한 안정성 검토를 실시하였다. 그 결과 비탈면 경사의 확대가 둑 마루폭 증가보다 유출부 영역에서의 동수경사 감소 효과를 더 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 즉, 하천 제방 설계 및 보강 시 비탈면 경사의 확대가 둑 마루폭 증가보다 더 효과적인 것으로 판단된다. Due to recent climate change, big typhoon and heavy rainfall happen frequently not only in Korea but also all over the world. It leads to collapse of levee by extraordinary flood. It lead to collapse of levees by extraordinary flood. These natural disasters give the life and property damages in near region. In this study, it was performed that a stability in levee using seepage analysis. It has been evaluated hydraulic gradient of exit zone according to variations in levee crest width, gradient. As a result, it showed that hydraulic gradient of exit zone was decreased due to increase of levee crest width and gradient, and it was evaluated that vertical hydraulic gradient was decreased than that of the horizontal hydraulic gradient.

상ㆍ하류의 기반암 차이에 따른 하천의 형태와 암석의 저항력 분석

이광률(Gwang-Ryul Lee) 대한지리학회 2007 대한지리학회지 Vol.42 No.1

하천은 암석의 저항력, 구조 운동, 퇴적물, 유량 등에 의해 다양한 형태로 발전한다. 본 연구는 이러한 요인 중에서도, 암석의 침식 저항력에 초점을 두었다. 상ㆍ하류간 기반암의 차이가 뚜렷한 어룡천, 흥정천, 두학천, 대화천, 남천천, 구룡천의 6개 하천을 대상으로, GIS를 이용하여, 유역분지 상ㆍ하류의 평면 및 종단면 특성을 분석하였다. 화강암 유역은 완만한 경사, 낮은 요형도, 넓은 하곡 면적을 이루며, 편마암 유역은 급한 경사, 높은 요형도, 좁은 하곡 면적을 나타내며, 퇴적암 유역은 본류 경사도와 기복량은 크지만, 나머지는 하천별로 차이가 있다. 여러 가지 형태적 특성 중 상ㆍ하류 암석간의 차이가 분명한 본류의 경사, 본류의 요형도, 하계밀도, 하곡의 면적비, 유역의 평균 경사, 유역의 평균 기복을 대상으로, 그 값을 지수화하여, 상ㆍ하류 암석의 침식 저항력을 판단하였다. 그 결과, 편마암으로 이루어진 하천의 상류는 침식에 대한 저항력이 높으며, 퇴적암은 상ㆍ하류에 관계없이 중간 정도의 저항력을 나타내고, 화강암은 퇴적암과 접한 상류의 경우를 제외하면, 대체로 침식 저항력이 낮다. The streams evolve to diverse forms influenced by various factors such as rock resistance, tectonic process, sediments and discharge. This study focuses on erosion resistance of rocks among these factors. The morphology of plane and longitudinal profile has been analysed in upper and lower reach of 6 streams using GIS; Yeoryong-cheon, Heungjeong-cheon, Duhak-cheon, Daehwa-cheon, Namcheon-cheon, Guryong-cheon, having distinct bedrock types between upper and lower reach. While the basins of granite have gentle slope, low concavity and wide valley area, those of gneiss form steep slope, high concavity and narrow valley area. However, the basins of sedimentary rock make steep slope and high relief in main channel, the other features show some differences in each stream. Among the various morphological features, the indices on slope and concavity of main channel, drainage density, ratio of valley area, average slope and average relief of the basin which have clear differences between rocks in upper and lower reach are calculated to interpret the erosion resistance of rocks in upper and lower reach. As a result, the upper reaches composed of gneiss have the highest erosion resistance, sedimentary rocks in upper and lower reaches show moderate resistance, and granite reaches generally have the lowest resistance except the upper reaches bordered by sedimentary rock.

안성천 수계 국가하천구간 하상 수리전도도 측정 시험

전선금,이일훈,이정우,정일문,홍성훈 대한지질공학회 2017 지질공학 Vol.27 No.4

안성천 수계 하류부 국가하천구간내 15개 지점에 대해 하상퇴적층의 수리전도도 측정 시험을 수행하였다. 각 지점별로 하상퇴적층에 시피지미터와 피조미터를 설치하여 하천수-지하수 상호교환량과 수리경사를 측정하고 이를 Darcy 공식에 대입하여 연직방향 수리전도도를 산정하였다. 하천수-지하수 교환량은 4.08 × 10−6~1.49 × 10−5 m/s, 연직방향 수리경사는 0.005에서 0.145로측정되었고, 하상수리전도도는 7.80 × 10−5~1.58 × 10−3 m/s로 산정되어 하천구간별, 지점별로 하천과 대수층간에 연결성의 큰 차이를 나타내었다. 하천과 대수층간의 수리적 상호연결성을 정량적으로 파악하고 지하수개발·이용이 하천수량에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 하상퇴적층 수리전도도와 같이 하천과 대수층간 연결부의 수리지질학적 조사가 필요하며, 현장시험 및분석 방법에 대한 기술적 향상이 이뤄져야 할 것이다. Field experiments were conducted to estimate streambed hydraulic conductivity at 15 sites in the Anseongcheon watershed, Korea. Seepage meters and piezometers were installed in the streambed at each site to measure the amount of stream watergroundwater exchange and the hydraulic gradient. The vertical hydraulic conductivity was then calculated using Darcy’s formula. The measured stream water-groundwater exchange rates were 4.08 × 10−6 to 1.49 × 10−5 m/s, and the vertical hydraulic gradients were 0.005 to 0.145. The data suggest the streambed hydraulic conductivity to be 7.80 × 10−5 to 1.58 × 10−3 m/s. The results show significant differences in connectivity between stream and aquifer. Quantification of the hydraulic interconnection between stream and aquifer, and evaluation of the effects of groundwater development and utilization on the streamflow require hydrogeological investigations of the connection between stream and aquifer, including the hydraulic conductivity of the streambed. Various field testing and analysis methods for hydrogeological assessment also require further improvement

융기율 차이에 따른 하천 종단곡선변화에 대한 이론적 고찰 - 파이썬 기반 2차원 수치지형발달모형을 이용하여 -

김동은 대한지리학회 2022 대한지리학회지 Vol.57 No.2

A landscape evolution model (LEM) can simulate topography development over time in two dimensions due to computer science and technology development. LEM makes it possible to reflect factors controlling the various surface processes. In this study, four scenarios were designed and simulated to develop longitudinal profiles according to differences in the spatial and temporal distribution of uplift rates using a 2-d LEM. In addition to the longitudinal profiles, geomorphic indices analysis (e.g., the channel steepness index and the log channel slope-log upstream area plot) were used for a more detailed comparison. As a result, the morphological difference of the channel profile and the geomorphic indices showed a significant difference according to the scenario. However, when only the longitudinal profile was used, it was difficult to determine the knickpoint. When analyzing knickpoints related to uplift, topographical factors such as steepness index and log-log plot should also be used for precise detection and definition. Those analysis is expected to be performed when we define a knickpoint related to the uplift. 시간에 따른 지형의 발달을 모의하는 수치지형발달모형은 과학기술의 발달로 인해 단순하게 1차원에서 분석했던 것에서 벗어나 분석할 수 있게 되었다. 이는 복잡한 실제 지형발달에 영향을 미치는 요인들을 반영할 수 있게 하였다. 본 연구는 2차원 수치지형발달모형을 이용하여 융기율의 공간적, 시간적 분포의 차이에 따른 하천종단곡선의 발달과정에 대해 4 종류의 시나리오를 만들어서 모의하였다. 보다 자세한 비교를 위해 하천종단곡선 뿐만 아니라 경사도 지수, 하천의 경사와 유역면적의 넓이를 이용하였다. 모의한 결과 융기율의 공간적인 분포에 따라 하천종단곡선의 차이가 났으며, 경사도 지수 역시 시나리오에 따라 차이를 보였다. 다만 하천종단곡선만을 이용했을 경우 천이점을 정하는데 어려움이 있었다. 정리하면, 융기로 인해 만들어진 천이점과 관련된 분석을 할 경우 하천종단곡선분석 외에도 경사도 지수와 같은 지형인자들을 이용해야 연구목적에 부합하는 천이점을 찾을 수 있다. 이러한 방법들을 이용하여 융기와 관련된 천이점 분석이 이루어질 수 있을 것으로 기대한다.

자갈하천에서 서식처 교란이 어류 군집구조에 미치는 영향

김석현,이완옥,조강현,Kim, Seog Hyun,Lee, Wan-Ok,Cho, Kang-Hyun 응용생태공학회 2014 Ecology and resilient infrastructure Vol.1 No.2

본 연구는 전형적인 자갈하천인 가평천에서 하천 환경과 서식처 교란이 어류 군집구조에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 13개 조사지점에서 미국 환경청의 간편 생물평가법을 적용하여 하천환경을 평가하고 어류 군집구조를 조사하였다. 하천환경 평가 자료를 이용하여 주요인분석을 실시한 결과, 하상 경사와 관계가 있는 하상 서식환경, 유속/수심 체제, 유사 퇴적이 주요한 평가항목으로 판별되었다. 가평천에서 출현한 어종은 12과 46종이었고, 우점종이 참갈겨니 (Zacco koreanus), 아우점종이 피라미 (Z. platypus)이었다. 종별 개체수 자료를 사용하여 계층적 군집분석의 결과, 조사지는 상류, 중류 및 하류의 세 개의 집단으로 구분되었다. 비모수다차원척도법 결과에 의하면, 어류는 하천환경 평가 항목 중 하상 서식환경, 하상 매몰, 유속/수심 체제, 유사 퇴적, 하도 개수, 여울 빈도 항목과 유의한 상관관계가 있었다. 따라서 자갈하천인 가평천에서 어류 군집구조는 일차적으로 하상의 종적 환경 변화에 의하여 영향을 받고, 인위적 교란에 의하여 군집구조에 변화가 나타났다. Fish assemblages play an integral role in stream ecosystem and are influenced by stream environmental conditions and habitat disturbances. Fish community structures and habitat parameters of U.S. EPA rapid bio-assessment protocol were surveyed to investigate the effect of stream environment and habitat disturbance on fish communities at 13 study sites in the Gapyeong Stream, a typical gravel-bed stream. Principal component analysis (PCA) based on data from habitat assessment at each study site indicated that the study sites were differentiated by habitat parameters such as embeddedness, velocity/depth regime and sediment deposition, which were related with bed slope. A total of 46 species belonging to 12 families were collected in the Gapyeong Stream. A dominant species was Zacco koreanus, subdominant species was Z. platypus. Hierarchical cluster analysis based on species abundance classified fish communities into the three main groups along the stream longitudinal change. Non-metric multidimensional scaling (NMDS) portrayed that fish community structures were related to major habitat parameters, i.e., epifaunal substrate/available cover, embeddedness, velocity/depth regime, sediment deposition, channel alternation and frequency of riffles. These results suggested that fish community structures were primary affected by the longitudinal environmental changes, and those were modified by habitat disturbance in the Gapyeong Stream, a gravel-bed stream.