Concern about water quality and pollution was heightened as contaminants flowed into the Namhan River downstream of the Chungju Dam. Thus, this study calculated the Real-Time Water Quality Index (RTWQI) using monthly average water quality monitoring data for major tributaries that require water quality control, which were obtained between 2010 and 2019. To review the applicability of the RTWQI for water quality assessment in the major tributaries of the Namhan River, it was compared with the living environment standard river. The calculated RTWQI result indicated that Bokhacheon, with 59 points, was in the “fair” grade, and this stream was identified as a tributary that preferentially requires water quality improvement as it showed a decreasing (-) tendency of RTWQI. A comparison between RTWQI and the living environment standard of T-P showed that the categories of “completely coincident” and “different by one grade” accounted for 45% of the total, and the water quality of major tributaries was assessed as low. Therefore, the RTWQI, which applies comprehensive water quality parameters and has higher reliability than assessing a single water quality parameter, was determined to be efficient for water quality assessment of the major tributaries of the Namhan River.

본 연구에서는 한강유역 산지소하천 미세소유역별 돌발홍수 재현기간을 산정하고, 돌발홍수 실사례를 활용하여 적합성을 평가하였다. 이를 위해 1시간 지속기간의 한계유출량과 SURR 모형으로 모의한 토양포화미흡량으로부터 돌발홍수능을 산정하였다. 이후 돌발홍수능을 초과한 과거 집중호우 사상(2002∼2010년)의 강우량과 재현기간별 유역평균확률강우량을 비교하여 미세소유역별 돌발홍수 재현기간을 산정하였다. 또한, 돌발홍수 실사례(2011∼2016년) 강수량으로부터 추정된 재현기간을 활용하여 적합성을 평가하였다. 돌발홍수 재현기간 산정결과 평균은 1.6년, 표준편차는 1.1로 산정되었으며, 1.1∼19.9년 범위로 나타났다. 적합성 평가결과 돌발홍수 사례별 추정된 재현기간의 83%가 돌발홍수 재현기간 범위 이내로 나타났다. 본 연구에서 산정한 돌발홍수 재현기간의 적합성은 높은 것으로 판단된다.

본 연구에서는 4대강 살리기 사업 후 퇴적현상이 지배적으로 발생하는 남한강과 섬강 합류부 구간을 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 하천의 흐름 및 하상변동에 대한 해석을 수행하였다. 대상지점 합류부는 남한강 본류의 만곡부에 지류 섬강이 유입되는 특성을 갖는다. CCHE2D 모형은 비평형 유사이송을 해석하며 소류사와 부유사 조정거리가 중요한 입력변수로 대상지점에서는 소류사 조정거리가 하상변동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 수치모의 결과 유량비(Qr) 변화가 남한강과 섬강 합류부 지점에서 흐름 및 하상변동에 영향을 미쳤으며, Qr≤ 2.5인 경우에는 합류전 본류의 유속이 증가하여 흐름박리구역을 감소시켰으며 이로 인해 합류부 내측의 퇴적이 감소하였다. Qr>2.5이면 합류부 구간에 퇴적이 증가하여 사주가 형성될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 수치모의를 통해 2013년에 발생한 유량비 변화에 의해 합류부에 고정사 주가 형성된 것을 알 수 있었다.

본 연구에서는 표준강수지수를 이용하여 가뭄사상을 정의하고, 가뭄심도와 부족 강수량을 대상으로 이변량 가뭄빈도해석을 수행하였다. 부족강 수량은 표준강수지수의 가뭄기준인 -1에 해당하는 강수량을 기준으로 산정하였다. 지금까지 연구에서 가뭄지수의 심도와 지속기간 이용한 빈도해석을 통한 가뭄의 평가가 주를 이루었다. 하지만 이 두 변량은 선형적인 관계가 매우 높아 각 변량에 대한 단변량 빈도해석과 비교하여 정보의 확장성은 크지 않다. 2015년 가뭄의 경우, 서울, 양평, 충주지점의 ‘가뭄심도-부족 강수량’량의 재현기간은 모두 300년 이상의 극심한 가뭄을 나타내고 있지만, ‘가뭄심도-지속기간’에서는 재현기간을 약 10년, 50년, 50년으로 평가하여 큰 차이를 나타냈다. 우기를 포함한 가뭄은 강수량 부족이 심각할지라도 가뭄심도는 가뭄을 상대적으로 낮게 평가할 수 있어 실제 가뭄의 심각성을 나타내는데 한계가 있었다. ‘가뭄심도-부족 강수량’ 빈도해석 결과는 강수량의 절대적인 부족량 정보를 함께 포함하고 있어, 가뭄에 대응하기 위한 지표로 활용성이 높을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 SWAT 모형과 random forest를 이용하여 미래 기후변화에 따른 한강유역(34,148 km2)의 수생태계 건강성을 평가하였다. 국립 환경과학원에서 8년간(2008~2015년) 봄철(4~6월)에 모니터링한 부착돌말류 지수(TDI), 저서형 대형무척추동물지수(BMI), 어류평가지수(FAI)는 0~100점, A~E등급으로 평가되며, 이를 본 연구에서 사용하였다. 수생태 건강성에 영향을 미치는 변수로는 수질(T-N, NH4, NO3, T-P, PO4)과 수온을 선정하였으며, 수질 오염도가 낮은 경우에는 수생태계 건강성 점수가 광범위하게 분포되지만 수질 오염도가 높은 경우 수생태계 건강성 점수가 낮아지는 역상관관계를 확인하였다. 기계학습의 분류 분석 기법 중 하나인 random forest 모델을 이용한 세 개의 수생태 건강성 지수 등급 분류 결과 정밀도, 재현율, f1-score 모두 0.81 이상의 예측 정확도를 나타내었다. 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용한 미래 SWAT 수문, 수질 결과 기저유출의 증가로 인해 질소 계열 수질 농도는 기준년도 대비 최대 43.2% 증가하였고, 지표유출 감소로 인해 인 계열 수질 오염도는 최대 18.9% 감소하는 것으로 분석되었다. 미래 FAI, BMI의 등급은 개선되는 경향을 보이지만 TDI는 등급이 악화되는 것으로 나타 났다. 이를 통해 TDI는 질소 계열 수질에 민감하고 FAI, BMI는 인 계열 수질에 더 민감하다고 판단하였다.

This study was carried out in the Bukhan River in the summer of 2014 and 2015, to identify the relationship between geosmin and the morphological changes in Anabaena. Identification of Anabaena was conducted using morphological and molecular analyses. Anabaena in this study was similar to Anabaena circinalis, A. crass, and A. spiroides with regard to regular coils, vegetative cell, akinete shape, and size, hoever, it was distinguishabl from A. crass and A. spiroides because of its larger trichome coil size. Additionally, the sequences of phycocyanin (PC) gene from Anabaena showed a 99% genetic similarity with A. circinalis NIES-1647 strain. The coil diameter of trichome ranged from 106 to 899 μm, and the diameter and abundance showed an insignificant positive correlation (r=0.544, p<0.05). The result of relationship between the coil diameter and the cell number per 360-degree rotation was kept at 33.8±5.2 cells per 100 μm diameter despite variable diameter. The average geosmin concentrations in 2014 and 2015 were investigated to be 99 ng/L and 35 ng/L, respectively. A. circinalis cell density contributed considerably to the change in geosmin and was positively correlated with geosmin concentration (2014; r=0.599, p<0.01, 2015; r=0.559, p<0.01). Our results suggest that geosmin and coil diameter could be estimated with the help of cell density.

증발산량과 강수량을 변수로 하는 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)는 보편적으로 기상학적 가뭄심도를 정량화 하는데 이용되고 있다. 또한 RDI (Reconnaissance Drought Index)는 가뭄의 피해를 받고 있는 지역에 활용도가 높은 가뭄지수이지만 이를 이용 한 국내 적용사례는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Thornthwatie, Hargreaves, Blaney-Criddle 증발산량 산정 방법을 이용하여 증발산 량과 강수량을 변수로 하는 SPEI와 RDI를 비교하였다. 1992년부터 2015년까지 한강 유역에 대한 가뭄 정량화 및 특징 비교를 위해 기상청 관할 16개 지점의 기상자료를 이용하였다. 연구결과, 한강유역의 경우 최근 들어 급격히 극한 가뭄이 발생하고 있는 지점들이 증가하였다. 두 가뭄지수 사이에 상관정도는 비교적 높았으나 가뭄의 심도 및 극한가뭄의 발생 연도 사이에는 일부 차이를 보였다. 따라서 가뭄 심도와 발생 시기의 정량화 를 위해 RDI 또한 활용이 필요함을 확인하였다.

본 연구에서는 한강유역을 대상으로 관측홍수량 자료의 불확실성이 홍수빈도분석 결과에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 이를 위해 한강유역 내의 17개 수위관측지점의 홍수량 자료를 이용하여, 지역홍수빈도분석을 수행한 결과인 지수홍수와 분위수를 중심으로 정량적인 평가를 수행하였다. 연구결과는 관측자료의 특성에 따라 3가지 경우로 분류하여 분석하였다. 첫 번째로 수위자료의 영향을 파악하기 위해 평창강 유역의 수위관측지점을 대상으로 지역홍수빈도분석 결과를 분석하면, 평균홍수량에 대한 오차는 0.240으로 평가되었다. 두 번째로 레이팅 적용에 따른 관측자료의 불확실성이 지역홍수빈도분석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 해당연도에 개발된 레이팅을 각각 적용한 결과와 가장 최근 개발된 레이팅을 적용한 결과를 분석해보면, 평균홍수량에 대한 오차는 평균 0.246으로 평가되었다. 마지막으로 인위적으로 유량이 조절된 댐하류의 통제된 흐름영역에서의 지역홍수빈도분석 결과를 유추하였다. 댐하류에서의 홍수량 거동은 댐운영에 의해 조절된 것으로 댐상류의 자연유역에서의 비유량 지역화 결과를 연장할 경우, 댐하류의 조절유역에서의 비유량 거동과 큰 차이를 나타내었다.

국내 하천특성은 기후변화에 의한 계절별 기후변동성과 급속한 경제성장으로 인한 급격한 토지피복의 변화에 의하여 영향을 받아왔다. 이와 관련하여, 하천관리는 수자원이용 등 인간의 활동 뿐 아니라 생태계측면에서도 그 중요성이 커지고 있다. 하천관리의 첫 번째 단계인 직접유출과 기저유출을 포함한 하천특성을 이해하는 것은 지속적인 하천환경을 조성하기 위하여 지대한 기여를 할 수 있다. 그러므로 본 연구의 목적은 효율적인 하천관리를 위해 직접유출과 기저유출을 정량화하여 하천에 미치는 기여도를 산정하는 것이다. 이를 위하여 한강수계에 위치한 71개의 유량관측소에 대하여 BFLOW와 WHAT 프로그램을 이용하여 기저유출 분리를 수행하였다. 그 결과 한강수계의 기저유출비는 0.42에서 0.78의 범위를 가지며, 기저유출비가 50%를 넘는 관측소는 전체 관측소의 76%를 차지하였다. 그러나 산출된 기저유출비는 댐, 저수지, 호수로부터의 방류량과 같은 인위적 영향 때문에 과다산정 되었을 가능성이 있다. 본 연구는 추후 국가적 차원에서 하천관리의 효율성과 안전성을 개선하기 위하여 전략적으로 하천 기능을 조절하는데 기여를 할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 하상변동 및 하상유지공 유실 문제가 발생했던 남한강과 금당천 합류부 지점을 대상으로 지류에서 유입되는 유량의 변화에 따른 흐름특성 및 하상변동 특성을 2차원 수치모형을 이용하여 분석하였다. 대상 구간의 수치모의 분석결과, 본류에서는 흐름집중 현상에 의해 지류 유입유량에 관계없이 합류 전에 비해 합류 후 유속이 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 지류 유입유량이 클수록 지류하천의 하도 침식이 가속화되고 따라서 주하도가 형성되어 지류에서의 마름영역이 더 크게 나타났다. 이로 인한 지류에서의 하도 침식은 지류에서의 유사발생량을 증가시키고 침식된 유사는 합류부 구간에 퇴적되는 것으로 나타났다. 합류부 구간에서의 지류 유입부 퇴적은 본류 흐름을 좌안으로 집중시키고 좌안의 하상이 저하되는 현상을 야기하였다.

본 연구는 수계관리 측면에서 물 공급의 기준이 되는 하류 제어지점에서 발생할 수 있는 물 부족을 최소 허용하면서 저수지군 최적 운영방안을 제공할 수 있도록 위험도 평가기준을 목적함수 및 제약조건에 반영한 hedging rule을 혼합정수계획법(MIP, Mixed Integer Programming)으로 구성하고 이에 대한 이행도를 분석함으로써 기존의 용수공급 신뢰도에 중점을 두었던 저수지군 최적 운영 분석기법을 개선하고자 하였다. 이를 위해 한강수계 5개 저수지(소양강댐, 충주댐, 화천댐, 청평댐, 팔당댐)군을 대상으로 수계관리를 위한 모형을 구축하였으며, 한강수계 내에 총 8개의 가상 제어지점을 구성하여 댐 하류 제어지점에서의 물 부족에 대해 위험도를 평가하였으며, 개발된 hedging rule의 적정성을 검증하기 위하여 2개의 유입량 계열(’93. 1월～’97. 12월, ’99. 1월～’03. 12월)에 대하여 적용 검토하였다. 팔당댐 하류 제어지점의 월별 최소유량을 비교하면 ’93. 1월～’97. 12월의 모의기간에서는 hedging rule 적용 시 317.5×106m3으로 단독운영의 310.6×106m3, 연계운영의 56.3×106m3보다 많은 유량을 보였으며, ’99. 1월～’03. 12월의 모의기간에서도 hedging rule 적용 시 243.7×106m3으로 단독운영의 204.2×106m3, 연계운영의 111.2×106m3에 비해 최소유량이 많은 것을 확인하였으며, 이는 제안한 hedging rule에 의해 하류 제어지점에서의 최대 물 부족량이 감소하는 결과를 보여주고 있다.

This study was aimed to investigate the relationship between flood damage and rainfall in the downstream areas of Han River. We used flooding damage and daily rainfall data observed in the 12 downstream areas during 2000-2012. Rainfall variables were analysed which include total rainfall over the basin of downstream areas in the Han River for flooding periods, maximum accumulative rainfall over 1hours, 3 hours, 6 hours and 12 hours, and rainfall in the upper regions of the Han River. Flooding damages of the study areas have signiÿcant positive correlations with rainfall variables. The most significant variable that affect the amount of damage is 3 hour accumulative precipitation. It means that the more three-hour precipitation increases, the more the amount of damage also increases. We found that there is a high possibility of floods when a heavy rainfall day continues for more than 2 days by comparing heavy rainfall days between with and without flooding disasters. The possibility of flood decreases when interval of just before a heavy rainfall day and flooding period increase.

상대적으로 홍수량의 규모가 작은 지류 하천에서는 합류부 배수영향으로 제내지 침수 및 제방 범람에 의한 홍수피해의 위험이 가중되고 있다. 특히 지류 합류부에서는 본류와 지류의 홍수유하 조건에 따라 수위가 급격히 증가하므로 인명피해의 가능성 또한 높다. 따라서 본 연구에서는 비구조적 홍수피해저감대책의 일환으로 지류 합류부의 실시간 홍수위 예측기술을 개발하고자 한다. 이를 위하여 지류 합류부 수위의 주요 영향인자를 검토하였고, 잘 구축된 수리학적 모형으로부터 계산된 본류 및 지류의 유량과 합류부 수위자료를 이용하여 홍수위 예측을 위한 경험식을 개발하였다. 개발된 식에 의한 예측결과는 최대 1.0m의 수위오차를 포함하고 있었으나, 평균 0.2~0.3m의 절대오차를 나타내었고, 발생시각은 0~5 hr 앞서 예측 가능한 것으로 나타났다. 본 연구결과로부터 홍수예측 시스템이 구축되지 않은 지류 합류부에서도 쉽게 실시간 홍수예측이 가능하며, 구축된 시스템은 지류의 홍수범람 및 침수피해 예방에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

지금까지 많은 연구를 통하여 제안된 다양한 가뭄지수들은 사전에 정의된 등급을 통하여 가뭄을 평가하기 때문에 가뭄현상에 내재된 불확실성을 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 월 유출량 자료에 내재되어 있는 불확실성을 고려하기 위해 은닉 마코프 모형(HMM) 기반의 가뭄지수(HMDI)를 제안하고, 이를 이용하여 수문학적 가뭄에 대한 확률론적 평가를 수행하였다. WAMIS에서 제공하는 한강유역의 평창강과 남한강상류의 월평균 유출량 자료(1966∼2009)를 이용하여 3, 6, 12개월씩 누적시킨 후, HMM에 적용하여 은닉상태의 사후확률을 계산하였다. 연구방법의 검증을 위해 HMM을 이용하여 추정된 각 은닉상태 별 사후확률(HMDI)과 기준값에 의해 가뭄을 평가하는 방법 중 하나인 표준유출지수(SSI)와 비교를 하였다. 분석결과, 기존 가뭄지수(SSI)를 사용하였을 때는 하나의 지수로 특정 시점에서의 가뭄 상태를 판단하였지만, HMDI는 자료에 내재된 불확실성을 이용하여 가뭄의 상태를 분류하였고, 이는 특정 시점에서 가뭄 상태들이 나타날 확률로 표현되었다. 또한, 실제 가뭄사례와의 비교를 통해서 HMDI가 SSI에 비하여 가뭄에 대한 재현능력이 우수한 것으로 나타났다.

최근 기후변화에 의한 하천의 홍수량의 증가가 큰 관심사로 대두되고 있다. 하천의 홍수량이 증가하면 현재의 계획홍수량에 대해 적정 규모를 확보한 하천 구조물이라도 증가한 홍수량에 대해서는 구조물의 기능수행이 어려워질 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 한강의 장래 홍수량을 예측하고 제방 취약 구간에 대한 홍수범람 모의를 시행하였다. 일반적으로 장래 홍수량 증가는 기후변화 시나리오에 의한 장래 강우량 증가와 토지이용현황 변화를 고려하여 강우-유출 모형을 이용하는 것이 일반적이나 이러한 방법으로 대하천의 하천 유량을 산정하기 위해서는 막대한 자료와 데이터 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하천의 과거 실측 수위와 수위-유량 관계곡선식에 의해 산정된 유량 데이터를 수집하여 확률 홍수량을 산정하고, 확률 홍수량 변화 양상을 검토하여 장래 하천 유량을 추정하였다. 또한, FLUMEN 모형을 적용하여 2차원 홍수범람 해석을 시행하여 한강 제방 취약 구간의 침수범위 및 침수심을 예측하였다. 이는 구조적 및 비구조적 홍수 방어 대책 수립의 근거 자료로 이용이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구는 남한강 유역의 관속식물을 조사하기 위해 수행되었다. 조사기간은 2012년 3월부터 동년 11월까지 조사하였다. 그 결과 증거표본에 의한 관속식물은 86과 250속 383종 2아종 39변종 6품종 등 총 430분류군이 확인되었다. 그 중 산림청 지정 희귀식물은 낙지다리, 층층둥굴레, 흑삼릉 등 총 13분류군, 특산식물은 키버들, 할미밀망, 애기감둥사초 등 총 8분류군이 확인되었다. 식물구계학적 특정식물종은 56분류군, 국외반출 승인대상 식물은 27분류군이 확인되었다. 귀화식물은 58분류군으로 확인되었으며 귀화율과 도시화지수는 각각 13.5%, 18.1%로 나타났다. 조사된 430분류군의 유용도는 목초용 자원식물이 174분류군(40.5%), 식용 141분류군(32.8%), 약용 112분류군(26.0%), 관상용 48분류군(11.2%), 염료용 11분류군(2.6%), 섬유용 7분류군(1.6%), 목재용 4분류군(0.9%), 공업용 2분류군(0.5%) 그리고 용도가 밝혀지지 않은 식물이 109분류군(25.4%)으로 나타났다.

본 연구에서는 전형적인 엘니뇨와 새로운 형태의 엘니뇨 Modoki에 따른 한강유역의 여름철(6～9월) 강우량의 특성 변화를 분석하였다. 전형적인 엘니뇨 시기에는 대체로 여름철 강우량이 감소하였으며, 강우의 변동성도 비교적 크게 나타났다(CV=0.40). 반면에 엘니뇨 Modoki 시기에는 한강 대부분 유역에서 평년보다 강우가 증가하는 경향을 보였으며, 여름철 강우의 변동성은 작은 것으로 분석되었다(CV=0.23). 엘니뇨 Modoki 시기에는 한강 남부의 11개 중권역에서 통계적으로 유의한 강우의 증가를 보였고, 30 mm/day와 50 mm/day를 초과하는 중호우의 강우발생일은 각각 9.9일과 5.4일로 나타났으며, 전형적인 엘니뇨 시기보다 백분위 편차가 각각 17.74%, 50.94% 큰 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 새로운 형태의 엘니뇨 Modoki가 전형적인 패턴의 엘니뇨 보다 한강유역의 여름철 수자원 변동에 민감하게 영향을 주고 있음을 확인하였으며, 향후 수자원의 계절적 변동과 불확실성이 큰 지역에서 안정적인 수자원 확보를 위한 기초자료로 활용이 가능하리라 사료된다.

본 연구에서는 서로 다른 ENSO (El Niño Southern Oscillation) 형태에 따른 한강유역의 연최대홍수량과 저유량의 정량적 변화 및 발생시점의 변화를 분석하였다. 경향성 분석결과, 연최대유출의 경우 한강 전체 유역면적의 48.3%가 통계적으로 유의한 증가패턴을 보였으며, 연최대 유출의 발생시기는 한강 서부유역에서 늦어지고, 동부유역에서는 빨라지는 경향이 있음을 확인하였다. 또한 7일 저유량의 경우, 24개 중권역중 6개 유역(전체 면적의 26.0%)에서 통계적으로 유의한 감소경향을 보였으며, 저유량의 발생시기는 한강중상류 유역에서 빨라지는 경향이 있음을 확인하였다. CT(Cold tongue)/WP(Warm-pool) El Niño 시기에 연최대유출의 발생시점의 차이는 크지 않으나, CT El Niño 시기에는 전체유역의 89.0%에서 연최대유출량이 평년보다 작게 나타났다. 또한, 7일 저유량의 발생시점은 WP El Niño 시기에 평균적으로 약 17일 정도 빠르며, CT El Niño (WP El Niño)시기에는 전체 유역의 72.7% (20.0%)에서 통계적으로 유의한 증가(감소)패턴을 보이는 것으로 분석되었다. 본 연구는 서로 다른 형태의 CT/WP El Niño가 한강 유역 수자원의 양과 발생시점의 변화에 민감하게 영향을 미치고 있음을 확인하였으며, 향후 다양한 형태의 ENSO에 따른 수문변량의 변화에 대한 진단연구를 통하여 장기적인 수자원관리 및 예측을 위한 기초 자료로 활용이 가능하리라 사료된다.

The objective of this study was to analyze long-term annual and seasonal trends of water chemistry on landuse patterns and seasonal precipitation using 72 sampling sites within Namhan River watershed during 2001-2010. Water quality, based on multi-parameters of water temperature(WT), dissolved oxygen(DO), biochemical oxygen demand(BOD), chemical oxygen demand(COD), suspended solids(SS), total nitrogen(TN), total phosphorus(TP), and electric conductivity(EC) varied largely depending on monsoon rain and landuse patterns such as forest, cropland, and residence. Concentrations of BOD and COD as an indicator for organic matter pollution, increased during summer monsoon season at the cropland and residential streams. Values of TN and TP were higher in residential streams than in the forest and cropland streams. In the meantime, DO values had weak relations to the landuse patterns of forest and cropland cover. Water quality was worst in cropland and residential streams, and also most degradated in 4th order streams. Overall, our results suggest that efficient water quality management is required in the cropland and residential landuse streams.