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어류 서식처 모의를 위한 차원 및 차원 수리모형 1차원 2차원 적용
One and Two Dimensional Hydraulic Models Application for Simulation of Fish Habitat 원문보기

한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집, 2006 May 18, 2006년, pp.1068 - 1072  

정상만 (공주대학교 건설환경공학부) ,  이주헌 (중부대학교 사회기반시스템공학과) ,  김도희 (공주대학교 건설환경공학과)

초록
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최근 하천의 유지유량을 결정함에 있어서 어류의 서식환경을 고려하여 최적의 유량규모를 제시하는 연구결과가 국내 여러 연구자에 의해서 제시되고 있다. 하천에서의 어류 서식처를 고려한 유지유량의 결정방법은 미국에서 제시된 유지유량증분 방법론(Instream Flow Incremental Methodology)에 근본을 두고 있으며 대부분의 방법이 어류 서식처에 대한 수리모의를 위해서 1차원 수리모형을 이용하여 왔다. 특히 어류 서식처에 대한 1차원 수리모의를 위하여 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)이 가장 보편적으로 적용되고 있으며 모의 결과로 제시되는 어류 서식처의 가중가용면적(Weighted Usable Area)을 토대로 하여 최적 유량의 규모를 제시하게 된다. 따라서 본 연구에서는 어류 서식처를 고려한 하천유지유량 산정함에 있어서 최적유량 결정에 중요한 지표로 사용되는 가중가용면적(WUA)을 산정함에 있어서 일반적으로 사용되어 온 1차원 수리모형인 PHABSIM을 이용한 결과와 함께 최근 개발되어 수리학 분야에서 폭넓게 적용되고 있는 2차원 수리모형을 이용하여 산정된 결과를 비교하여 제시하고자 한다. 본 연구에서는 2차원 수리해석을 위해서 River2D를 이용하였으며 한강수계의 주요 지천을 선정하여 2가지의 서로 다른 수리모의 결과를 비교하였다. 대상 어종은 어류상 조사 결과, 각 지천의 우점종인 피라미를 선정하였으며 수리해석에 의한 어류의 서식처 모의를 위하여 필요한 서식처 적합도 지수 Habitat Suitability Criteria)는 낙동강 수계에서 작성된 결과를 이용하였다. 각 1차원 및 2차원 수리해석에 의해서 산정된 가중가용면적에 대한 상관분석을 실시하였으며 유지유량 증분방법론(Instream Flow Incremental Methodology)의 개념에 입각하여 최적의 유량 값을 산정하였다. 각 지점에서의 가중가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장 단계별(산란기, 성어기) 가중가용면적(WUA)을 산정하여 비교.분석하였으며 분석결과 가중가용면적(WUA)값의 분포가 성어기, 산란기에서 선형(linear)으로 잘 표현되었다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 연구는 한강의 대표어종인 피라미의성어기와 산란기의 성장단계를 분류하여 서식처를 분석하였다. 1차원 서식처 분석은 한강수계의 주요 지천에서 60m에 걸쳐 5개 지류에서 수행되었다. 각 연구 지류에서 서식처를 평가하기 위해 얻어진 물리적 변수는 수심, 유속 그리고 하상의 특성이다.
  • 데이터 모델에 대해서 수심과 유속 적합도 지수곡선을 이용하여 물리적 서식처를 정량화 하였다. 적합도 지수의 범위는 0에서부터 최적 적합도인 1까지의 범위이다.
  • 두 가지 형태의 모델은 1차원 서식처 모델과 2차원 서식처 모델이다. 연구는 한강의 대표어종인 피라미의성어기와 산란기의 성장단계를 분류하여 서식처를 분석하였다. 1차원 서식처 분석은 한강수계의 주요 지천에서 60m에 걸쳐 5개 지류에서 수행되었다.
  • 현장조사에서는 수자원 및 어류생태전문가와 함께 현장답사 및 측정을통해 대상 지류구간 5개지점(안양, 경안, 문막, 달천, 평창)등의 하천 종 . 횡단측량 및 유량(수심, 유속), 수위, 하상재료 등을 조사하였다. 대상구간의 특징은 다음과 같다.

대상 데이터

  • 크다. 본 연구에서는 두 가지 모델 모두 60m에 3단면을 사용하였다. WUA의 차이에 기여한 요인은 조합적합도 지수에 적용된 두 모델의 구역크기(Cell Size)이다.
  • 본 연구에서의 대상지점은 비교적 장기간에 걸쳐 수문 관측이 이루어져 수문자료의 신뢰성이 높고, 자료의 확보가 용이한 지점을 선정하였다. 현장조사에서는 수자원 및 어류생태전문가와 함께 현장답사 및 측정을통해 대상 지류구간 5개지점(안양, 경안, 문막, 달천, 평창)등의 하천 종 .

데이터처리

  • PHABSIM모델의 결과는 River 2D 모델의 결과보다 일관적으로 크게 계산되었다. 각 지점에 대한 WUA는 표에 백분율과 함께 비교 제시하였다. 표 2에서 보듯이 PHABSIM 모델의 결과는 River2D모델의 결과보다 일관적으로 크게 나타난다.

이론/모형

  • 피라미의 성어기에 대한 유속, 수심과 하상재료 적합도 곡선은 그림 2에 제시되어 있다. 본 연구에서는 서식처 적합도 지수(Habitat Suitability criteria)는 낙동강 수계에서 작성된 결과를 이용하였다. 가중가용면적(WUA)은 특정구역(cell)의 면적에 조합 적합도 지수를 곱함으로써 WUA가계산된다.
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