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한국습지학회지 [韓國濕地學會誌]

간행물 정보
  • 자료유형
    학술지
  • 발행기관
    한국습지학회 [Korean Wetlands Society]
  • ISSN
    1229-6031
  • EISSN
    2384-0056
  • 간기
    계간
  • 수록기간
    1999~2018
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 주제분류
    자연과학 > 기타자연과학
  • 십진분류
    KDC 472.526325 DDC 577
제19권 제4호 (19건)
No
1

방사형 강우 유출의 초기세척 모의 및 소규모 불투수 배수구역에서의 초기우수 처리효과 상승을 위한 집수시설 배치 방안

강주현, 이동훈, 김진휘

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.375-382

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본 연구에서는 방사형 흐름을 가지는 지표 유출수에 대한 오염물질의 초기세척현상 모의를 통하여 주차장과 같은 소규모 불투수 배수구역에서 발생하는 수렴형 강우유출수의 동적 유출특성에 대한 일반적 특성을 고찰하고, 이를 토대로비점오염저감시설의 초기우수처리 효과를 극대화 시킬 수 있는 집수시설 배치 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여1차원 확산파 방정식(diffusion wave equation)과 오염물질 운송방정식을 이용하여 이상적인 방사형 불투수 배수구역에 대한 초기세척현상을 모의 하고, 이 결과를 이용하여 배수구역의 크기에 따른 오염물질의 초기세척강도를 산정 비교하였다. 초기세척 모의결과, 생화학적 산소요구량의 경우 평균경사도 0.02에서 배수구역의 길이 30-50m 범위일 때초기세척강도가 가장 높았다. 이러한 결과는 주차장과 같은 소규모 불투수 구역에서는 강우유출수 집수시설의 위치와갯수를 조정함으로써 배수구역의 길이 변경이 가능하며 이를 통하여 초기세척 강도와 첨두부하를 인위적으로 조절 가능함을 시사한다. 특히 초기우수수 처리에 중점을 둘 경우 집수시설의 위치와 갯수를 적절히 조절하여 초기세척 강도를상승시킴으로써 동일한 용량의 비점오염저감시설로 보다 많은 오염물질 부하저감을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
In this study, general characteristics of dynamic behavior of stormwater runoff from a small impervious catchment was investigated from a series of simulations for a radial type surface runoff. Based on the simulation results, a better placement strategy for stormwater inlets to improve performance of a structural best management practice (BMP) was suggested. The degree of pollutant first flush from an ideal radial type impervious catchment was simulated using a 1-D diffusion wave equation coupled with a pollutant transport equation. The results showed that the first flush of the chemical oxygen demand was the strongest when the catchment length ranged 30-50m at a bed slope of 0.02. This result suggested that a required degree of the first flush can be intentionally obtained by just changing the locations and numbers of stormwater inlets, and thereby adjusting the catchment length. Particularly, the overall performance of a structural BMP in reducing pollutant load can be improved by placing the stormwater inlets at locations for obtaining a required first flush strength.

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2

당항만의 여름과 가을의 부영양화 평가

김성재, 유영진

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.383-392

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당항만의 입구(진해만)부터 거산소류지 바로 아래까지 22개의 조사정점을 설정하고 여름은 2013년 8월, 9월(초순), 가을은 10월, 11월에 해역의 부영양화를 조사하였다. 여름철 총클로로필(TChl) 농도는 가을보다 평균 약 3.7배 높은 농도를 나타내었다. 여름에 당항만 중심에 가까운 조사정점들이 담수가 유입하는 바깥쪽 조사정점들보다 평균 약 1.8배 높은 농도를 나타내었다. 여름과 가을에 당항만은 모든 조사정점에서 부영양화 지수(eutrophication index, EI)가 1을 초과함으로서 다른 조건이 갖추어지면 항시 적조가 발생할 수 있는 해역으로 나타났다. 여름과 가을에 EI는 만 입구에서 만의 내측(마동호 예정해역)으로 이동함에 따라 증가하는 추세를 나타내었고, 특히 가을은 조사정점 13~22(마동호 예정해역)에서 급격히 증가하여 나머지 조사정점보다 평균 약 2.3배 높은 값을 나타내었다. 여름과 가을에 당항만은 질소가 조류 성장의 제한영양염류(limiting nutrient)로 나타났으나 여름 장마기간 중에는 인이 제한영양염류로 나타났다. 여름과 가을에 당항만의 EI와 COD, DIN, DIP 사이의 다중선형회귀분석은 유의한 양의 상관관계를 나타내었고, DIP가 EI에 가장 큰 영향을 미치는 변수임을 나타내 주었다. 한편 여름에 TChl과 COD, DIN, DIP, DSi 사이의 다중선형회귀분석은 유의한 양의 상관관계를 나타내었고, DIP가 TChl 농도에 가장 큰 영향을 미치는 변수임을 나타내 주었다. 가을은 TChl과 모든 지표들 사이에 유의한 상관관계가 나타나지 않았다.
In 2013, August and September(early) as summer and October and November as Fall the probe of eutrophication has been done at 22 sampling points from the entrance of Danghang Bay (Jinhae Bay) to Geosan reservoir. In Danghang Bay, total chlorophyll(TChl) concentration of summer was 3.7 times higher than that of fall, and sampling points closer to the center showed 1.8 times higher concentrations than sampling points near the fringe where fresh water encountered. Eutrophication Index(EI) exceeded 1 at all sampling points in Danghang Bay during summer and fall, and if other conditions for algae growth met there was a possibility red tide to bloom at any place. There was a tendency of EI to gradually increase moving up from the entrance of bay to the inner side during summer and fall. Especially there was a sudden increase by 2.3 times higher at sampling points of 13~22 (planned region as Madong reservoir) than at other points during fall. Nitrogen was a limiting nutrient for growth of algae during summer and fall in Danghang Bay, but phosphorus was a limiting nutrient during summer rainy season. During summer and fall, multiple linear regression analysis between EI and COD, DIN, and DIP showed a significant positive relationship and that DIP was the most effective variable. Whereas multiple linear regression analysis between TChl and COD, DIN, DIP, and DSi showed a significant positive relationship and that DIP was also the most effective variable during summer. There was no significant correlation between TChl and the other parameters during fall.

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3

NPS-WET 습지 모델링을 이용한 습지 증설에 따른 수질개선 효과 분석

박종석, 이경훈, 한창화

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.393-402

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본 연구는 바이오파크 유역 내 인공습지에 대하여 습지규모와 수질개선효과의 관련성을 분석하여, 최적의 습지규모 설계를 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행되었다. 본 연구를 통해 인공습지에 대한 합리적인 규모 설계 및 운영에 기여할 것으로 판단되며, 연구결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 인공습지의 0-100 % 증설범위의 설계별 시나리오 분석결과, ‘기존규모 대비 75 % 증설’의 경우, ‘기존규모의 현 상태 운영’ 설계 기준과 비교하여 수질이 BOD5는 66.7 %, TSS는 69.9 %, T-N은 64.7 %, T-P는 85.5 %, Chl-a는 51.8 % 만큼 개선되어 가장 양호한 효과를 보여주었으며, 특히 4계절 중 여름철에 Chl-a를 제외한 수질항목에서 효과가 크게 나타나는 경향이었다. 그리고 설계규모와 수질개선 효과간 정비례관계가 성립되지 않은 것으로 나타났다.
This study was designed to provide basic information for an effective wetland design by analyzing the correlation between wetland size and water quality improvement effect in regard to an artificial wetland inside the Biopark Basin by means of applying the modelling technique. It is expected that this study will contribute to a rational design, operation and management of the artificial wetland in the basin. The following conclusions are obtained through the results and discussion of this study. The results of respective design scenarios that expanded the size of the artificial wetlands in the range of 0-100 % showed that when the wetland is 'expanded 75 % compared with the existing size', water quality improved best compared with the design criteria of 'the current operation of the existing size'. The improved data are: 66.7 % in BOD5 , 69.9 % in TSS, 64.7 % in T-N, 85.5 % in T-P and 51.8 % in Chl-a. In particular, with the exception of Chl-a, water quality improvement stood out in the quality items in summer among the four seasons. And that there in no direct relationship between facility scale and water quality improvement.

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4

서울시 구간 한강의 물리적 구조 변화에 관한 연구

홍석환, 염정헌, 한봉호

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.403-408

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본 연구는 물새의 주요서식지인 한강의 물리적 구조 변화특성에 대한 시계열적분석을 실시함으로써 향후 물새서식지 복원 등 관리를 위한 기초자료를 구축하고자 하였다. 분석은 한강 전체 497.5km 중 서울 시내를 관통하는 구간인 상류부 팔당대교에서부 터 하류부 행주대교까지 총 41.5km을 대상으로 하였고, 1975년을 기준하여 한강의 제외지를 대상으로 하였다. 토지이용분석 결과, 1975년에는 퇴적지(22.7%), 수면(20.7%)을 포함하여 주변으로 시가화지역(16.9%), 밭(16.2%), 논(15.9%)이 주요 유형이 었는데, 이후 대부분 지역의 토지이용을 위해 하천권역 내부로 간선도로가 조성되었고 수면 확대를 위해 수중보가 건설되면서 1985년에는 하천의 역할을 상실한 제내지(51.7%)가 급격히 증가하였다. 수면(32.8%)의 증가 또한 두드러졌으며, 제방의 축조와 수중보 조성 이후에는 토지이용의 급격한 변화보다는 조금씩 이용지역의 면적이 늘어나고 상대적으로 자연지역이 줄어드는 경향을 보였다. 2005년에는 제내지가 차지하는 비율이 57.7%까지 증가하였으며 수면은 33.3%로 증가하였다. 호안길이 는 2005년 기준 1975년 대비 10.9% 감소하였으며, 자연호안의 길이는 91.5% 감소하였다. 반면 수심은 1.46m 증가한 것으로 분석되었다. 지난 30년간의 한강의 물리적 구조 변화의 흐름을 종합하면 1980년대 이전까지는 대규모 건설공사로 인한 수변구역의 축소와 수면부의 확장이 주로 진행되었으며 이후에는 호안의 인공화가 주로 진행된 흐름을 확인할 수 있었다. 서식처 측면에서 한강은 과거 다양한 서식환경을 유지하던 곳에서, 현재는 소수 물새류를 위한 단순한 서식지로 변화되어 서식처 다양성을 위한 적극적 개선이 필요한 것으로 판단되었다.
This study aims to set up the basic data to manage the waterfowl habitat through the analysis of the changes of physical structure according to the time series of Hangang(Riv.) as water birds' habitat. Study area was 41.5km in length from Paldang bridge to Hangju bridge. during total length of 497.52km and horizontal boundary was based on the protected lowland in year 1975. As the analysis result of land use from the center of water to adjacent road to the river, ratio of year 1975 was in order of sedimentary land(22.7%), surface water(20.7%), built-up area(16.9%), field(16.2%), paddy field(15.9%), and afterwards most of the areas were changed through the construction of arterial highway and submerged weir in order to use Hangang(Riv.). In year 1985, the area ratio of protected lowland(57.8%) and surface water(32.8%) dramatically increased. After construction of river bank the recreational areas continually increased and relatively natural areas decreased. In year 2005, the area ratio of protected lowland was enlarged to 57.6% and surface water also to 33.3%. While the length of both riversides and naturalness decreased by 10.9%, 91.5% respectively in year 2005 compared to year 1975, the depth of water increased by 1.46m. Comprehensively, the flow of changes by physical structure in Hangang(Riv.) for 30 years was divided into two periods. The main characteristics in the first period were decrease of riverside area and enlargement of the surface water through the massive construction before middle of year 1980, and afterwards revetments were intensively artificialized with changes of land use for amusement area. In terms of water fowl habitat, Hangang(Riv.) which previously had various types of habitat condition was changed into simplified habitat for few of species, and the active improvement apporach was needed for habitat diversity.

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5

원주천의 월동수조류 군집에 영향을 미치는 환경요인 연구

박영욱, 이황구, 원경호, 최준길

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.409-422

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월동수조류의 군집에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위하여 원주천을 6구간으로 나누어 조류의 군집 및 하천의 크기, 기온, 수질, 저서성무척추동물, 어류를 조사하였다. 원주천에서 수조류의 군집에 영향을 미치는 요인은 하천의 구조 및 기온, 수질이었다. 하천의 구조 중 월동수조류의 군집에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 저수로의 폭과 흐르는 물의 넓이인 유폭으로 그 넓이가 넓을수록 월동수조류의 종수와 개체수가 많았으며, 둔치의 폭이 넓어서 저수로의 폭과 유폭이 좁아질수록 개체수는 적었다. 월동기의 기온 변화는 하천의 결빙으로 이어지므로 수조류의 군집에 영향을 미쳤으며 결빙되지 않는 구간은 기온의 하강과 상승에 뚜렷한 증가와 감소를 보였다. 수질조사 항목 중 pH, 수온, COD, BOD, T-N, T-P, 총대장균의 수치는 하류로 갈수록 증가하여 월동수조류의 개체수 증가와 높은 상관성을 보였는데 하류에 위치한 하수처리장의 영향으로 S6의 수질검사 항목의 수치가 높게 나타났으며 월동수조류의 개체수 또한 가장 많이 관찰되었다. 하수처리장 배출수는 수질에 상당한 영향을 미치는 것으로 보이는데 T-N을 비롯하여 여러 항목 수치의 증가는 하천의 영양화를 촉진시키고 이로 인해 유기물질의 축적과 수서생물의 증식을 가져옴으로 이를 먹이원으로 하는 월동수조류의 증가 원인이 될 수 있을 것으로도 여겨진다. 저서성 대형무척추동물의 군집과 어류의 군집은 원주천 모든 구간에서 대체적으로 양호한 것으로 나타났으나 월동수조류의 군집과의 상관성을 보이지 않았다.
In order to understand the environmental factors affecting the waterbird community in winter, we divided the watershed into 6 sections and investigated the size of the stream, the water quality, benthic invertebrates, and fish including birds. The influences on the community of water birds in Wonju stream were river structure, temperature and water quality. Among the structure of the river, the factors affecting the waterbird community in winter were the width of the stream and the width of the flowing water. The wider the width, the more species and the number of the winter waterbirds were. As the width of river water was wide, the smaller the width and width of the waterway, the fewer the population. The temperature changes of the wintering season affected the community of water birds because it led to freezing of rivers. The sections that were not frozen showed a significant increase and decrease in the temperature drop and rise. The values of pH, water temperature, COD, BOD, TN, TP and total E. coli increased with the increase of the downstream waterbirds population in the water quality survey. The water quality of S6 was affected by the downstream sewage treatment plant The number of wintering waterbirds was also highest. The effluent from the sewage treatment plant seems to have a considerable influence on the water quality. The increase of several items such as TN promotes the nutrition of the river, which leads to the accumulation of organic matter and the proliferation of aquatic organisms. This may be the cause of the increase in winter waterbirds as a food source. The benthic macroinvertebrate communities and fish communities did not show any correlation with the wintering water-birds communities.

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6

미호천유역 홍수모의 예측을 위한 SSARR 모형의 매개변수 보정 및 추정

이명진, 김범준, 김종성, 김덕환, 이동률, 김형수

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.423-432

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본 연구는 SSARR모형을 이용해 금강유역의 미호천 유역에 대하여 홍수모의예측을 수행하였다. 먼저 모형의 매개변수의 특성을 알고, 범위를 설정하기 위해 모형의 매개변수에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 매개변수 보정을 위하여 유전자 알고리즘, 패턴탐색, SCE-UA등의 최적화 방법을 이용하였고, 목적함수로는 WSSR과 SSR를 적용하였으며, 최적화 방법과 목적함수에 따른 결과를 비교, 분석하였다. 본 연구 결과 최적화 방법으로는 패턴탐색이, 목적함수로는 WSSR을 사용하였을 때, 홍수 예측이 가장 정확하였다. 본 연구 결과를 활용하여 각 모형의 매개변수를 최적화한다면, 홍수 예측 및 홍수 예경보와 같은 의사결정에 유용하게 활용 될 수 있을 것이다.
This study used SSARR model to predict the flood hydrograph for the Miho stream in the Geum river basin. First, we performed the sensitivity analysis on the parameters of SSARR model to know the characteristics of the parameters and set the range. For the parameter calibration, optimization methods such as genetic algorithm, pattern search and SCE-UA were used. WSSR and SSR were applied as objective functions, and the results of optimization method and objective function were compared and analyzed. As a result of this study, flood prediction was most accurate when using pattern search as an optimization method and WSSR as an objective function. If the parameters are optimized based on the results of this study, it can be helpful for decision making such as flood prediction and flood warning.

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7

서식지 적합 지수를 이용한 멸종위기식물 단양쑥부쟁이와 층층둥굴레의 대체서식지 평가

이보은, 김정욱, 김남일, 김재근

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.433-442

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4대강 사업 공사로 인해 한강수계에서 자생하던 멸종위기 야생생물 II급인 단양쑥부쟁이와 층층둥굴레의 서식지가 소실되어 이에 대한 대안으로 대체서식지가 조성되었다. 본 연구에서는 조성된 대체서식지가 각 종의 서식에 적합 한지를 파악하기 위하여 서식지 적합 지수(Habitat Suitability Index; HSI)를 이용하였다. 2015년 10월부터 2016년 7월까지 경기도 여주 강천섬과 섬강 일대에 위치한 단양쑥부쟁이 대체서식지와 강천섬과 충북 충주 영죽지구에 위 치한 층층둥굴레 대체서식지를 대상으로 HSI를 평가하였다. 단양쑥부쟁이의 평가 변수로는 서식 기질(매몰되지 않 은 자갈의 비율), 고도 범위, 토양 양분, 광 조건 4가지를 선정하였고, 층층둥굴레는 토성, 광 조건, 동반 위해종의 피도 3가지를 선정하여 HSI를 이용한 대체서식지 적합성 평가를 수행하였다. 평가 결과, 강천섬의 단양쑥부쟁이 (HSI = 0.839)와 층층둥굴레(HSI = 0.846)의 대체서식지 모두 비교적 높은 적합지수를 나타내었으나, 섬강 일대의 단양쑥부쟁이 대체서식지와 영죽지구의 층층둥굴레 대체서식지는 대체서식지로서 적합하지 않음으로 판단되었다 (HSI = 0). 또한 이들 부적합한 대체서식지의 경우, 자생지 인근에서 서식에 적합한 장소를 새로이 선정하는 것이 더 바람직할 것으로 판단된다. 본 연구는 식물종에 대해 HSI를 적용한 국내 최초의 시도로, 식물 서식처에 대한 HSI의 효용성을 증명하였다.
As a result of the Four-River Restoration Project in Korea, the habitat of endangered plant species of Aster altaicus var. uchiyamae and Polygonatum stenophyllum, which had been natively grown in the riparian zone of Namhan River, was destroyed and artificial replacement habitats were created. In this study, Habitat Suitability Index (HSI) was used to determine whether the replacement habitats are suitable for each species or not. From October 2015 to July 2016, Habitat Evaluate Procedures (HEP) were conducted on two replacement habitats of A. altaicus var. uchiyamae (Gangcheonsum and Sum-River) and on two replacement habitats of P. stenophyllum (Gangcheonsum and Youngjuk) in the Namhan River watershed. As evaluation parameters for A. altaicus var. uchiyamae habitat, habitat matrix (ratio of unburied gravel), height above the ordinary water level, soil nutrients, and light conditions were selected and for P. stenophyllum habitat, soil texture, light conditions, and coverage of companion species were selected. HSI was applied to evaluate the suitability of each replacement habitat. According to the result of the evaluation, replacement habitats of A. altaicus var. uchiyamae and P. stenophyllum located in Gangcheonsum have relatively high HSI values as 0.839 and 0.846, respectively. On the other hand, replacement habitats of A. altaicus var. uchiyamae in Sum-River and P. stenophyllum in Youngjuk zone have HSI value of 0, indicating unsuitable habitats for these species. This is the first attempt to apply HSI for plant species in Korea and proved the usefulness of HSI on plants.

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8

녹조 원인 남세균 Microcystis aeruginosa의 생장을 억제하는 세균균주의 분리 및 남세균 생장 억제능 검정

정선용, 고준일, 권범근, Umme Salma

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.443-450

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이 연구의 목적은 유해한 남세균인 Microcystis aeruginosa를 생물학적으로 제어하기 위해 남세균생장 억제미생물을 분리하고 그 효과를 조사하는 것이다. 이 연구에서 다양한 남세균생장 억제미생물이 분리되었고, 이중에서 M. aeruginosa의 생장을 효과적으 로 억제하는 M1, M2, M3, M4로 명명된 4종의 균주를 분리하였다. 16S rRNA을 통해 동정된 M1~M4 균주는 모두 간균이고 그램 음성으로 나타났다. 분리된 단일종 뿐만 아니라, 혼합된 M1~M4 균주 4종의 공동배양이 M. aeruginosa를 효과적으로 처리하였다. 혼합 균주의 접종 2일 후에 약 50%의 클로로필 a가 감소되었고, 4일 후에 약 70%, 7일 후에 약 80%의 클로로필 a가 감소되었다. 이들 결과는 M1~M4 남세균생장 억제 균주가 유해한 M. aeruginosa를 제어하는데 기여할 것으로 생각된다.
The objective of this study was to isolate algae growth inhibiting microorganism to biologically control Microcystis aeruginosa, which is a harmful cyanobacterium. Various bacterial strains were isolated in this study, and four bacterial strains of M1~M4 exhibited remarkable growth inhibiting activity against M. aeruginosa. Based on the 16S rRNA analysis, the isolated M1~M4 strains were identified, and isolated four strains were rod-type and gram-negative. In particular, as well as respective single strain, co-culture of the isolated M1~M4 strains showed obvious algicidal activity against M. aeruginosa. When mixed four strains were inoculated, about 50% of the chlorophyll a was reduced after two days, about 70% after four days, and about 80% after seven days. From these results mentioned above, the four bacterial strains may contribute to the control of harmful M. aeruginosa.

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9

인공습지의 비용 효율적 초기 침강지 설계를 위한 최적 도류벽 구조 모의

노태균, 전제찬, 김이형

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.451-458

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본 연구에서는 비용효율적인 인공습지의 설계를 위하여 초기 침강지 내 다양한 도류벽형태에 따른 인공습지의 사수역 및 입자상 물질의 제거효율을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 통해 연구하였다. 그 결과, 초기 침강지에서 도류벽의 형태는 유입 유속에 영향을 미치며, 침전률에도 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 2 ㎛ 와 5 ㎛ 와 같은 미세한 입자에서는 수평으로 설치한 도류벽에서 침전률이 높았으며, 10 ㎛ 와 20 ㎛ 크기의 큰 입자는 수직형 도류벽에서도 높은 침전률을 나타내었다. 또한, 수직형 도류벽의 경우 좁은 면적에 침전이 집중적으로 이루어지기에 다른 형태에 비해 유지관리가 효율적일 것으로 판단되었다. 이에 인공습지의 설계 목적에 따라 가장 적절한 도류벽의 형태를 선정하여 설계해야 할 것으로 보여진다.
In this study, the removal efficiency of the wetland in terms of particulate matter and dead water zone through the application of baffles in the sedimentation were simulated with the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) to determine the design of a cost-effective constructed wetland. As a result, it was analyzed that the application of the baffle in the sedimentation tank affect the flow and sedimentation rate. Fine particles such as 2 ㎛ and 5 ㎛ showed high sedimentation rate when the baffles are installed horizontally. large particles such as 10 ㎛ and 20 ㎛ showed also high deposition rate when the baffles are installed vertically. In addition, the vertical baffles is considered to be more efficient than other baffle types in terms of maintenance since the particulate matter are concentrated in narrow areas. Therefore, it is considered that the selection of the most applicable type of baffle depends on the design purpose of the wetland to be constructed.

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10

홍수피해예상지역을 고려한 홍수위험도 산정기법 개선방안 연구

홍승진, 주홍준, 김경탁

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.459-469

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본 연구에서는 우리나라 수자원 관련 최상위계획인 수자원장기종합계획에서 활용했던 홍수위험도 산정 기법인 홍수피해잠재능 (PFD)와 홍수위험도지표에 대한 개선을 목표로 연구를 진행하였다. 두 방법론 모두 치수위험성을 평가하는 항목이지만 자료 활용에 대한 문제점과 특정지역에 발생한 피해를 평균개념으로 적용하였기 때문에 신뢰성에 문제가 지적되고 있다. 이에 본 연구에서는 1) 항목별 분석을 위한 분석자료 및 방법의 개선, 2) 홍수범람예상지역을 홍수피해범위로 제한하여 방향성을 설정하였다. 기법의 개선 및 최근 제공되는 GIS 자료를 홍수피해예상지역에 적용함으로써 기존 방법의 활용성을 높일 수 있는 개선방안을 제안하고, 기존 분석기법과 개선된 방법을 CASE별로 시범유역에 적용하여 비교·분석을 실시하였다.
The aim of this study is to improve Potential Flood Damage(PFD) that a flood risk assessment technique used in the National Water Resource Plan comprehensive plan for water resources, which is a top-level plan related to domestic water resources and Flood Risk Indices. Both methods are used to evaluate flood control risks. However, there is a problem of reliability because the problem of data utilization and the damage that occurred in a specific area are applied as an average concept. Therefore, this study improved the method for analysis by components and the flood inundation area was limited to flood damage area. Also, the improvement of the method and the application of the recently provided GIS data to the flood damage prediction area were proposed to improve the usability of the existing method. The existing analysis method and the improved method were applied to the test watershed by each case.

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11

1950년 이후 한국, 중국, 일본의 식생변화 및 이에 따른 수문순환 변화 분석

송성욱, 조은샘, 유철상

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.470-483

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산림면적의 변화와 같은 토지피복 또는 토지 이용의 변화는 물과 에너지 순환의 변화를 유발하여 궁극적으로 하천 유량, 증발산, 토양수분, 기저유량과 같은 수문순환 전반에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 대규모 지표수문모형과 다양한 토양, 토지이용, 식생, 기상 등의 자료를 이용하여 과거 장기간에 걸쳐 나타난 수문순환의 변화를 모의하였다. 이를 위해 본 연구에서는 동아시아에 해당하는 중국, 일본, 남한에서 나타난 과거 50여 년 간(1955-2010년)의 수문순환 변화를 모의하고 그 결과를 평가하였다. 특히, 본 연구에서는 시기별 동아시아 국가들의 식생분포를 적절히 반영하는 토지피복도를 선별하여 이용하였다. 수문순환 모의 결과, 전 기간에 걸쳐 중국의 유출률 평균이 47.0%로 나타나고, 일본의 경우에는 62.7%, 남한의 경우에는 49.4%로 나타났다. 전체 모의 기간에 따른 토양수분의 평균을 국가별로 살펴보면, 중국이 22.2%, 일본이 35.6%, 남한은 23.9%로 나타났다. 마지막으로 증발산의 경우, 중국의 경우 모의기간 전체에 대한 증발산율 평균은 52.7%, 일본은 37.3%, 남한은 50.4%로 모의되었다. 특히, 중국에서는 모의 시기별(1955-1990년, 1991-2000년, 2001-2010년)로 수문순환의 변화가 뚜렷하게 나타났으며, 일본은 식생 안정화에 따른 안정적인 수문순환 성분을 확인할 수 있었다. 아울러 남한에도 식생 안정화에 따른 수문순환 성분의 안정화가 다소 이루어지고 있는 것을 확인하였다.
Changes in land cover or land use, such as changes in forest area, can cause changes in water and energy circulation, ultimately affecting overall hydrological cycle including stream flow, evapotranspiration, soil moisture, and base flow. In this study, the changes of the hydrological processes over the past long period were simulated by using large-scale surface hydrologic model along with various soil, land use, vegetation, and meteorological data. For this purpose, this study simulated and evaluated the changes in the hydrological cycle for the past 50 years (1955-2010) in East Asia including China, Japan and South Korea. In particular, this study used the land cover maps which can properly reflect the vegetation condition for each simulation period. As results, the mean runoff ratio of China was estimated to be 47.0% over the entiree period, 62.7% in Japan and 49.4% in South Korea. The mean soil moisture of China was estimated to be 22.2%, 35.6% in Japan and 23.9% in South Korea. Finally, the mean evapotranspiration rate was estimated to be 52.7% in China, 37.3% in Japan and 50.4% in South Korea. Especially, in China, the hydrological cycle was found to be changed very much for the entire simulation period. However, in Japan, the hydrological cycle was found to be very stable for the entire simulation period. The hydrological cycle was also found to become stable mainly due to the stabilization of the vegetation.

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복단면인 직선수로 내 사행 저수로의 형태에 따른 흐름특성 연구

김성환, 최계운

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.484-490

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복단면 형태를 이루는 직선하도 내 사행하는 저수로의 형태에 따른 흐름 특성을 파악하기 위해, 국내 대표적인 하도 형태를 상정해 실내 수리모형을 실시해서 3차원 수치모의의 유효성을 확인하고, 이를 바탕으로 다른 유형의 하도 형태 에 대해서도 수치모의로 검토를 실시하였다. 본 연구결과, 수리모형 실험에서 관측한 수심별 유속값을 이용하여 수치 모형의 검정을 수행한 결과, 수치모의 결과와 충분히 일치하는 것으로 확인하였다. 이를 토대로, 추가적인 저수로 형태 변화에 따른 유동장에 대해 분석한 바에 따르면, 선행 연구들에서 검토된 이차류 현상이 발생하였음을 확인한 한편, 고수부지 내 유수단면적 확대에 따라 최고유속분포 지점이 이동하는 현상을 확인할 수 있었다. 궁극적으로 저수로 폭 변화가 흐름에 영향을 끼쳐 궁극적으로 하천설계에 중요한 요소인 수충부의 위치와 그 영향 정도를 파악하는 것이 필 요하다고 판단된다.
In order to examine flow characteristics according to the shape of the meandering low flow channel in the compound cross section typed straight channel, we assumed the representative channel type in Korea and confirmed the validity of the 3D numerical simulation by carrying out the hydraulic model. Based on this study, numerical simulations were also conducted on other types of river channel. As a result of the numerical model test (using the velocity value measured by the water depth observation from the hydraulic model test), it was confirmed that the numerical simulation results are in good agreement with the numerical simulation results. As a result of analyzing the flow field according to the changes in the shape of the low flow channel, it was confirmed that the secondary flow examined in the previous studies occurred. Also, it was confirmed that the maximum flow velocity point moves according to the expansion cross sectional area of flow in high flow plain. Ultimately, it is thought that it is necessary to understand the position of the water impingement (which is an important factor in river design) and the extent of the impact because the change of the channel width affects the flow.

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도시화에 따른 하천수량 변화 및 영향_경기도 도심하천을 중심으로

노희성, 조동호, 김연수, 안태진

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.491-500

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하천수량은 하천의 수질, 생태환경보전에 있어 가장 근원적이고 기본적인 사항으로 매우 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 경기도 도심하천의 불투수면적률에 따른 하천수량 변화 원인 및 영향을 분석하여, 경기도 도심하천의 하천수량 확보 방안 및 하천관리 정책에 반영할 있는 자료를 제시하는 것이다. 이를 위해 안양천유역, 탄천유역, 오산천유역을 표본 도심하천으로 선정하고, 불투수면적률(%ISA)에 따른 하천수량 및 수질의 변화와 직․간접적인 하천수 확보방안을 검토하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 안양천유역, 탄천유역, 오산천유역의 불투수면적률은 2014년을 기준으로 약 10년전 보다 각각 5.32%, 6.32%, 7.22% 증가하였으며, 전반적으로 불투수면적률이 증가할수록 유출계수는 증가하는 경향을 보였다. 하천 재이용수량은 탄천유역에서 하천수 확보에 긍정적 효과가 나타났지만 안양천유역과 오산천유역은 하천수 확보 효과가 미흡하였다. 그러나 하천 재이용수량으로 인해 각 하천 수질등급이 개선되는 것으로 나타났다.
Stream water quantity is the most basic, fundamental and important element for stream water quality and for conservation of ecological environment. This study aims to analyze causes of changes in stream water quantity based on the percentage of impervious surface area (%ISA) in urban streams of Gyeonggi-do, and also to present a method to secure water quantity of urban streams in Gyeonggi-do and data to be applied to River Management Policy. For this purpose, the Anyangcheon watershed, the Tancheon watershed, and the Osancheon watershed were selected as samples of the urban streams. In addition, the stream water quantity and the changes in stream water quality which were based on the amount of ISA, and methods to directly and indirectly secure stream water quantity were investigated. The results are as follows. The amounts of ISA of the Anyangcheon watershed, of the Tancheon watershed, and of the Osancheon watershed showed a 5.32%, 6.32%, and 7.22% increase, respectively, from 2014 which was approximately 10 years ago. The runoff coefficient generally increased as the amount of ISA was increased. Water reuse quantity of stream in the Tanchon watershed had a positive effect on securing stream water quantity, but both in the Anyangcheon watershed and in the Osancheon watershed, it did not have a positive effect on that. However, water reuse quantity of stream improved the water quality of each stream.

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고농도 니켈을 함유한 산업하수의 질산화율 분석 및 개선 방안

임지열, 길경익

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.501-507

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산업하수 내 함유된 고농도 중금속(니켈)은 하수처리장 질산화율 감소의 원인으로 지목되고 있다. 본 연구에서는 고농 도 니켈을 함유한 산업하수의 질산화율 분석 및 개선 방안을 도출하고자 실험실 규모 반응조 운전을 실시하였다. 운전 결과를 고농도 니켈을 함유한 경우 질산화율은 20% 내외로 낮은 범위를 보였지만, 저농도 니켈이 유입되었을 경우 질 산화율이 향상(70% 이상)되었다. 질산화율의 차이를 보인 주요 원인은 니켈이 반응조 내 미생물의 활성을 감소시킨 것으로 AUR과 SNR 분석을 통해 나타났다. 또한 고농도 니켈이 유입될 경우, 체류시간 증가와 더불어 질산화율이 증 가하였다. 즉, 고농도 중금속(니켈)을 함유한 하수의 경우 미생물 관리 및 체류시간 증가를 통해 안정적인 질산화율을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
The heavy metal such as Nikel (Ni) in industrial wastewater is one of the major reasons of decreasing nitrification efficiency in municipal wastewater treatment plants (MWTPs). In this study, laboratory scale reactors were operated in order to analyse of nitrification efficiency and improvement measures. As a result, nitrification efficiency during high Ni concentration (0.295 mg/L) was about 20%. However nitrification efficiency during low Ni concentration (0.114 mg/L) was over 70%. The changes of the micro-organism activity according to Ni concentration was investigated as being the major reason behind the gap of nitrification efficiency through analysing AUR and SNR. Increasing the HRT in high Ni concentration also increased the nitrification efficiency. Thus, maintenance of microorganisms and increasing the HRT in nitrification reactors suggests that measures taken to treat wastewater is positively correlated with high concentration of heavy metal.

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MLSS와 미세조류가 광합성 산소기반 질산화에 미치는 영향

이지원, 길경익

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.508-514

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부영양화로 인한 녹・적조류가 과잉 번식하여 다양한 환경문제를 야기해왔으나, 최근 조류를 에너지원으로 활용할 수 있는 바이오 디젤 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 하수처리장의 산소공급을 위한 송풍에너지 절약을 위해 미세 조류의 광합성 작용으로 발생하는 산소를 하수처리장에 적용시키는 연구도 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 조류광합성 산소를 질산화에 필요한 산소로 활용하고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였으며, 운전구간 은 크게 3구간으로 운전하였다. MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid) 농도에 변화를 준 구간에서 24~38 %, Micro-algae 농도에 변화를 준 구간에서는 38~50%, 그리고 HRT(Hydraulic Retention Time)에 변화를 준 구간에서 61~80%의 암모니아성 질소 제거율이 나타났다. 연구결과 MLSS 가 감소함에 따라, Algae Biomass가 증가함에 따라 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 보였으나, MLSS에 의한 영향보다 Algae biomass 에 의한 영향이 더 큰 것으로 나타났다.
Water-bloom and red tide due to eutrophication have been overgrown and have caused various environmental problems. Recently, however, research on bid-diesel that can utilize algae as an energy source has been actively carried out. In particular, many studies variously have been conducted to utilize algal photosynthesis oxygen as a supply method for reducing the energy by an air blower in MWTP. In this study, a lab scale algae-nitrification reactor was operated to replace the oxygen required for nitrogen removal and the operation period was largely divided into three sections. In the first section, ammonia nitrogen removal efficiency was 24 ~ 38% according to the MLSS (Mixed Liquer Suspended Solid) concentration. In the second section, ammonia nitrogen removal efficiency was 38 ~ 50% according to the micro-algae concentration and in the last section ammonia nitrogen removal efficiency was 61 ~ 80% according to HRT (Hydraulic Retention Time). As a result, as the MLSS decreased and algae biomass increased, the ammonia nitrogen removal efficiency tended to increase, but the effect of Algae biomass was greater than that of MLSS.

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도시지역의 강우유출수 특성 분석을 통한 적정모니터링 횟수 도출

최지연, 나은혜, 김홍태, 김진선, 김용석, 이재관

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.515-522

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본 연구는 도시지역의 토지이용별 비점오염물질의 유출특성을 파악하고 적정 모니터링 횟수를 도출하고자 연구를 수 행하였다. 연구 조사지점은 도시지역 중 주거지역(13지점), 상업지역(8지점), 교통지역(9지점), 공업지역(11지점)으로 선정하였으며 지점에 따라 2008년부터 2016년까지 모니터링이 수행되었으며 총 632회의 강우사상에 대한 모니터링 결과를 분석하였다. 분석결과, 상업지역의 경우 다른 토지이용에 비해 높은 유출률과 고농도의 오염물질이 유출되기에 다른 토지이용보다 비점오염원 관리시 우선적으로 관리가 필요한 것으로 나타났다. 또한 토지이용별 연간 모니터링 횟 수를 산정한 결과, 공업지역의 경우 11~14회, 교통지역은 12~14회, 상업지역은 11~13회, 주거지역은 22~25회로 분 석되었다. 다년간 축적된 모니터링 자료를 이용하더라도 일부 오염물질 항목에서 높은 오차가 나타남에 따라 여전히 높은 확률의 불확실성이 존재하며 지속적인 모니터링 수행으로 오차를 줄이기 위한 모니터링 노하우 정립 및 데이터 축적이 요구된다.
This study investigated the runoff characteristics containing NPS pollutants in urban areas and estimated the optimal number of storm events to be monitored. 13 residential areas, 8 commercial areas, 9 transportation areas and 11 industrial areas were selected to be monitored located in urban areas. Monitoring was performed from 2008 to 2016 with a total of 632 rainfall events. As a result, it was found that commercial area needs priority NPS management compared to other landuses because the commercial area has high runoff coefficient and NPS pollutant EMC compared with other landuses. The annual monitoring frequency for each landuse was estimated to be 11 to 14 times for industrial area, 12 to 14 times for transportation area, 11 to 13 times for commercial area and 22 to 25 times for residential area. Even with the use of accumulated monitoring data for several years, there is still high probability of uncertainty due to high error in some pollutant items, and it is necessary to establish monitoring know-how and data accumulation to reduce errors by continuous monitoring.

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아산시 생태환경용량 평가를 통한 도시계획 활용방안 연구 - 생태발자국을 중심으로 -

주용준, 사공희, 이상윤

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.523-532

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도시 및 환경문제는 인간의 과도한 활동으로 인한 귀중한 자원의 무분별한 남용과 생태계의 자생적 회복 속도보다 더 빠른 소비에서 발생한다. 이에 따라 도시 및 환경 분야에서는 생태계의 수용 능력 범위 즉 생태적 환경용량 내에서 개발이 이루어질 수 있도록 다양한 계획과 실천 전략이 수립되고 있다. 본 연구에서는 아산시를 대상으로 생태발자국 모델을 통해 생태적 환경용량을 산정하였다. 아산시의 2015년 생태발자국 및 생태적자는 각각 5.12(gha/인), -4.99(gha/인)로 산정되었으며, 2001년부터 2015년까지의 생태발자국 증가율은 81%이며 생태적자는 같은 기간에 190%로 급증하였다. 이러한 결과는 아산시 의 인구증가와 도시개발에 따른 자원소비가 지속적으로 증가하고 있고, 환경용량의 한계치에 영향을 주는 녹지와 농지, 습지 등의 생태적 공간의 감소는 더욱 가속화되고 있는 것을 보여준다. 아산시의 지속가능한 발전을 위해서는 녹지와 농지, 습지 등을 보전하고 생태적 환경용량을 고려하여 도시개발 및 성장을 유도하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 아산시를 대상으로 환경용량 범위 안에서 도시 성장을 유도할 수 있도록 생태적자를 활용한 방안을 제안하고자 한다.
Environmental problems in urban spaces tend to result from excessive use of resources faster than the ecosystem can recover itself. In order to address this problem, city or municipal governments tend to devise plans and policies to lead development within their ecological carrying capacity. This study computes ecological capacity of Asan city, Province Chung Nam, South Korea through applying the concept of ecological footprint. This study finds ecological footprint and deficit of Asan city in 2015 were 5.12 and -4.99, respectively. From 2001 to 2015, Asan city experienced not only an 81% increase of ecological footprint, but also a 190% increase of ecological deficit. Such results suggest that Asan city has experienced a steady increase of resource consumption due to population increase and urban growth, indicating that loss of ecological spaces such as green space, farmland, wetland and so on restoring the ecosystem has been accelerated. Therefore, in order to promote sustainable development, Asan city should not only protect green space, farmland, wetland, and so on but also create urban growth plans and policies taking into account its environmental capacity of the city. This study provides suggestions for Asan city to lead urban growth within its environmental capacity by applying ecological deficit.

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시설원예단지의 친환경적 조성을 위한 생태계서비스 기능 및 가중치 산정

손진관, 공민재, 신유경, 윤성욱, 강동현, 박민정, 이시영

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.533-541

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농업, 농촌경관은 다양한 생태계서비스 기능이 있지만 시설원예단지 개발은 환경보전에 대한 고려사항이 없어 단지를 조성 시 필요한 생태계서비스 기능 우선순위 분석을 실시하였다. 시설원예단지의 친환경적 조성을 위한 생태계서비스 기능 및 가중치 산정 방법은 총 3단계에 걸쳐서 진행되었다. 1차 조사결과 17개 기능을 개선방안으로 선정 하였고, 2 차 조사에서 5개 기능을 제외 한 12개 기능이 선정되었다. 최종적으로 1. 수질정화 대책, 2. 지하수함양 방안, 3. 지표 수저장 공간, 4. 홍수조절 대책, 5. 식생다양성 공간, 6. 탄소배출 저감 방안, 7. 수서곤충 서식 공간, 8. 양서파충류 서식 공간, 9. 경관 및 폐기물 대책, 10. 조류 서식 공간, 11. 열섬완화 방안, 12. 체험/생태교육 방안 순으로 고려할 것을 제안하였다. 기능 향상방법으로 수질정화 대책을 위해 수처리 시설의 구조, 유량, 용량, 유속, 배치, 형태 등 공학 적 세밀한 접근과 계획을 제안하고 수질정화 식물인 벼, 부들, 줄, 부레옥잠, 물상추 등의 투입을 고려할 것을 제시했으 며, 지하수ㅤ함양 대책을 위해 개발면적의 7-10%를 저류지 투입으로 제안하였다. 지표수 저장 공간과 홍수조절 대책 을 위해 우리나라 실정에 맞는 저류지 및 저장시설 구조 개발을 제시했으며, 탄소배출 저감과 열섬완화 방안을 위한 녹지공간을 확보를 제안하였다. 생물다양성관 관련된 식생다양성, 수서곤충, 양서파충류 서식을 위한 서식처와 양액배 출 관리를 제안하고 경관개선을 위한 녹지확보, 습지조성, 체험교육을 위한 시설투입을 거론하였다. 연구결과는 시설원 예단지의 개선방안으로 활용하고 새로운 단지 개발에 있어 정책결정 자료로 활용 할 것을 제안했으며, 이러한 연구를 지속시켜 국가 생물다양성 및 국토환경보전, 지속가능한 농업에 이바지하길 기대하였다.
Agricultural landscape has many ecosystem service functions. However, the development of the horticulture complex has no consideration for environmental conservation. Therefore, we analyzed the priorities of ecosystem service functions required for the composition. The study was conducted in three stages. As a result of the first survey, 17 functions were selected to be improved. In the second survey, 12 functions were selected excluding 5 functions. Finally, 1. Measures for water purification, 2. Groundwater recharge plan, 3. Surface water storage space, 4. Flood control measures, 5. Vegetation diversity space, 6. Carbon emission reduction plan, 7. Aquatic insect habitat space, 8. Amphibian reptiles 9. Landscape and Waste Management, 10. Bird Species Space, 11. Heat Island Mitigation Plan, 12. Experience / Ecological Education Plan. We proposed the structure, capacity, flow rate, arrangement and form of the water treatment facility to improve water quality by improving the function. We proposed a reservoir space of 7-10% for groundwater recharge. The development of reservoir and storage facilities suitable for the Korean situation is suggested for the surface water storage and flood control measures. And proposed to secure a green space for the climate cycle. Proposed habitat and nutrient discharge management for biodiversity. We propose green area development and wetland development to improve the landscape, and put into the facilities for experiential education. The results of the research can be utilized for the development and improvement of the horticultural complex.

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수리구조물 설치에 따른 흐름특성 및 하상변동 연구

곽재원, 진환석, 김형수

한국습지학회 한국습지학회지 제19권 제4호 2017.11 pp.542-550

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흐름특성과 하상변동의 추정은 하천유역 내 수리구조물의 설계 및 유지관리, 홍수터 관리, 하천개수 및 하도의 안정 등을 위한 기본적인 요소이며, 하천관리에 직접적인 영향을 미친다. 이에 본 연구의 목적은 하도 내에 수리구조물 설치 에 따른 흐름의 특성과 그에 따른 하상변동을 추정하는 데 있다. 이를 위하여 금강 대청댐 하류부 11.65km 구간을 대 상으로 RMA2 모형 및 SED2D 모형을 이용하여 수리구조물의 신설로 인한 흐름특성의 변화와 빈도별 홍수량에 따른 하상변동을 모의하였다. 연구결과, 수리구조물 설치로 인해 상류부에서는 하상 상승, 하류부에서는 보 설치전과 유사한 형태의 침식이 발생하는 것으로 나타났다.
The estimations of flow characteristics and river-bed erosion or sedimentation are very important for hydraulic structure design, floodplain management, and especially, river management. The objective of the study is therefore to estimate the change of flow characteristics and river-bed change due to a hydraulic structure construction. With 11.65 km study area of the Geum River which are located in downstream of Daecheong Dam, flow characteristics and river-bed change were estimated based on the RMA2 and SED2D model. As the result of the study, the increase of river-bed sedimentation in upstream and river-bed erosion in downstream were occurred by the construction of hydraulic structure.

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