한국 남해안 금호열도 주변 다도해역의 조류특성과 해수순환 구조를 파악하기 위해 대조와 소조시 ADCP bottom tracking을 이 용한 25시간 선박 항주관측을 실시하였다. 대조시 낙조와 창조 방향은 남동-북서이며, 최강유속은 표층 약 40 cm/s이다. 개도주변은 지형적 특성으로 주변해역의 탁월유향과 다르고, 유향·유속의 분산이 크다. 전 구간 표~저층 흐름에 두드러진 경압모드 성분은 없었다. 이는 좁은 수로와 얕은 수심, 빠른 유속으로 지형성와류나 eddy로 인한 연직혼합이 활발했음을 나타낸다. 소조시 조류는 남남동-북북서, 평균유속은 대조의 85 %이다. 탁월유향은 대조보다 우세하지 못하고 지속시간도 짧다. 흐름은 연직방향 유속시어, 수평와류, 비대칭 조류혼합으로 물질의 수평·연직이동이 왕성할 것으로 추정된다. 일평균조류는 개도 서~북서 수로해역이 북서~북동, 금오도 서쪽은 서남서~남남서 방향 최 대 21 cm/s의 흐름이 존재한다. 소리도 서쪽에는 좌선환류나 와류가 형성되었다.

This study shows that the vertical migration speed of sound scattering layers (SSLs), which is distributed in near Funka Bay, were measured by 3D velocity components acquired from a bottom moorng ADCP. While the bottom mooring type has a problem to measure the velocity vectors of sound scattering layer distributed near to surface, both the continuous vertical migration patterns and variability of backscatterers were routinely investigated as well. In addition, the velocity vectors were compared with the vertical migration velocity estimated from echograms of Mean Volume Backscattering Strength, and estimated to produce observational bias due to SSLs which is composed of backscatterers such as euphausiids, nekton, and fishes have swimming ability.

우리나라에서는 적조가 발생하면 적조발생 해역에 황토를 살포하고 있다. 황토가 살포되는 해역은 대부분 가두리 양식장 주변이며 매년 권장 살포량이상으로 대량 살포되고 있다. 본 연구에서는 지금까지 적조가 발생하여 매년 황토가 살포되어온 해역과 황토가 살포되지 않은 해역을 대상으로 추계(2008년 10월)와 춘계(2009년 4월)에 플랑크톤 네트에 의한 채집과 ADCP에 의한 체적산란강도를 계측하여 플랑크톤 분포특성과 플랑크톤의 분포밀도를 조사하였다. 황토를 살포하지 않은 해역에서 채집된 생물의 종수 및 단위체적당 개체수는 높았으나, 황토를 살포한 해역에서는 낮았다. 각 정점에서 채집한 플랑크톤의 종별, 체장별 개체수와 분포밀도의 평균치를 이용한 체적산란강도 SVc와 ADCP에 의해 계측된 체적산란강도 SVm를 비교해 본 결과, 황토를 살포하지 않은 해역의 SVc와 SVm는 거의 일치하였으나, 황토를 살포한 해역의 SVm는 SVc보다 4.3 dB 높았다. 즉 황토를 살포한 해역에서는 부유물이 ADCP에 크게 영향을 미치고 있음을 확인하였다. ADCP에 의해 계측된 체적산란강도의 수평분포도에서 체적산란강도는 황토를 살포한 해역이 황토를 살포하지 않은 해역보다 높았으며, 봄철이 가을철보다 높았다. 또한 체적산란강도 추정에 ADCP를 이용하면 채집에 의한 분포밀도의 과대 또는 과소평가를 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

We computed parameters that affect velocity distribution by applying Chiu’s two-dimensional velocity distribution equation based on the theory of entropy probability and acoustic doppler current profiler (ADCP) of Jungmun-stream, Akgeun-stream, and Yeonoe-stream among the nine streams in Jeju Province between July 2011 and June 2015. In addition, velocity and flow were calculated using a surface image velocimeter to evaluate the parameters estimated in the velocity observation section of the streams. The mean error rate of flow based on ADCP velocity data was 16.01% with flow calculated using the conventional depth-averaged velocity conversion factor (0.85), 6.02% with flow calculated using the surface velocity and mean velocity regression factor, and 4.58% with flow calculated using Chiu’s two-dimensional velocity distribution equation. If surface velocity by a non-contact velocimeter is calculated as mean velocity, the error rate increases for large streams in the inland areas of Korea. Therefore, flow can be calculated precisely by utilizing the velocity distribution equation that accounts for stream flow characteristics and velocity distribution, instead of the conventional depth-averaged conversion factor (0.85).

하천수사용 관리를 적정하게 관리하기 위해서는 객관적인 하천수사용량 자료가 수집되어야 한다. 그러나, 하천수 사용자의 취수여건을 고려하여 유량계 외에 수문조작 등의 간접적인 계측방법을 인정하고 있고, 사용자의 자발적인 보고에 의존함에 따라 자료의 객관화가 어려운 실정이다. 이에 한강홍수통제소에서는 농업용수 사용 비중이 커 하천유량 파악이 어려운 만경강의 고산~봉동 수위관측소 구간에 위치한 어우보 취수로에 V-ADCP를 이용한 계측시설을 설치 및 운영하고 있다. 본 연구에서는 V-ADCP로 측정된 유속을 이용하여 실시간 하천수사용량 산정을 위한 유속분포법의 적 용성을 평가하였다. 이를 위해 Chiu의 2차원 유속분포식의 매개변수 민감도를 분석하고, 실측유량 자료에 기초한 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 수위-유량관계법, 지표유속법과 비교 평가하여 유속분포법의 특성을 분석하였다.

In this study, the Chiu-2D velocity-flow rate distribution based on theoretical background of the entropy probability method was applied to actual ADCP measurement data of Gangjung Stream in Jeju from July 2011 to June 2015 to predict the parameter that take part in velocity distribution of the stream. In addition, surface velocity measured by SIV (Surface Image Velocimeter) was applied to the predicted parameter to calculate discharge. Calculated discharge was compared with observed discharge of ADCP observed during the same time to analyze propriety and applicability of depth of water velocity average conversion factor. To check applicability of the predicted stream parameter, surface velocity and discharge were calculated using SIV and compared with velocity and flow based on ADCP. Discharge calculated by applying velocity factor of SIV to the Chiu-2D velocity-flow rate distribution and discharge based on depth of water velocity average conversion factor of 0.85 were 0.7171 m3/sec and 0.5758 m3/sec, respectively. Their error rates compared to average ADCP discharge of 0.6664 m3/sec were respectively 7.63% and 13.64%. Discharge based on the Chiu-2D velocity-flow distribution showed lower error rate compared to discharge based on depth of water velocity average conversion factor of 0.85.

음향 도플러 유속계(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCPs)는 하천의 유량측정에 널리 사용되고 있으나, 유량 측정성과의 불확도를 평가하는 방 법에 대하여 진행된 연구는 부족한 현실이며, 이는 실제 하천에서 유속 및 유량 등의 수리량을 조절하는 것이 현실적으로 불가능하여 ADCP의 불확도 요인 별 실험 및 분석이 어렵기 때문이다. 유량 및 수리량의 측정 불확도를 평가하기 위하여 과학 및 공학 분야에서는 다양한 연구들이 진행되어 왔으며, 그 중 국 제적으로 공인받고 있는 방법 중 하나가 GUM (Guide to the Expression of Uncertainty Measurement)이다. 본 연구에서는 GUM 표준안을 기반으로 ADCP의 유량 측정 불확도를 평가하기 위한 연구를 수행하였다. ADCP의 유량 측정 불확도 요인별 분석을 수행하기 위하여 유량 공급의 조절이 가능한 실 규모 수로를 보유하고 있는 하천실험센터에서 실험을 진행하였으며, ADCP의 측정 정확도에 영향을 미치는 수심, 측정 지점에서 하안까지의 거리, ADCP 의 잠김 깊이, 유속 오차, 측정 시간, 반복 횟수, 하상 조건 등에 대한 측정 정확도 평가 실험을 수행하였다. ADCP로 유량을 측정하는 방법은 지점측정방식 을 기반으로 유속-면적법을 통해 산정하는 방법과 일반적으로 사용되는 이동측정방식이 있으며, 본 연구에서는 ADCP의 지점측정방식을 통해 유량을 산정 하는 Section-by-Section 방법으로 산정된 유량의 불확도를 평가하였다. 모든 측정 결과는 요인별 불확도 평가를 수행하기 위하여 유속은 ADV, 수심은 광 파기로 측정된 결과와 비교하였다.

ADCP는 하천의 3차원 유속과 수심 자료를 매우 효율적이고 빠르게 측정할 수 있으며, 그 자료의 공간 및 시간적 해상도는 기존의 전통적인 유속 측정 방법들과 비교하여 매우 정밀하다는 장점이 있다. 하지만 ADCP는 하상 부근과 센서 근처에서의 미계측 영역이 발생하고 이 미계측 영역의 유속을 얼마나 정확하게 산정하느냐에 따라 ADCP 유량 측정의 정확도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ADCP 유량 산정 시 범용적으로 활용되고 있는 1/6 멱법칙(power law)을 활용한 미계측 영역의 유량 측정 결과의 정확도를 분석하였다. 이를 위해 실규모 직선수로에서 ADCP를 고정시킨 상태에서 측정한 유속 자료를 1/6 멱법칙과 대수 법칙(log law)을 적용하여 외삽 한 유속분포와 유량 산정 결과를 ADV를 이용하여 정밀하게 측정한 결과와 비교하였다. 비교 결과 전체적으로 대수 법칙으로 외삽한 경우가 높은 정확도를 나타냈으며, 수표면 근처 미계측 영역에서는 1/6 멱법칙은 유량을 작게 산정하는 경향을 나타냈고, 하상 근처의 미계측 영역에서는 유량을 크게 산정하는 경향을 나타냈다. 이 결과는 기존 1/6 멱법칙을 활용한 하상 및 수표면 부근 미계측 영역 유량 추정 방법이 오차를 수반함을 의미한다. 따라서 ADCP 정지법 측정 방식을 사용할 경우, 대수 법칙이 1/6 멱법칙보다 정확한 상하부 미계측 유량 추정 결과를 보여주었으므로 대안으로 고려되어야 할 것이다. 또한 제방 근처 미계측 영역의 유량 측정 정확도를 높이기 위해서는 수심이 0.6 m 이상을 확보한 측선을 기준으로 유량을 산정할 경우 신뢰도 높은 유량 측정 결과를 보였다. 향후, ADCP 정지법 측정 방식에 비해 보다 많이 활용되고 있는 보트탑재 이동식 ADCP의 경우도 이와 같은 검증이 필요하다고 하겠다.

최근 수문관측의 측정 인력과 비용의 절감과 측정 정확도를 높이기 위해 초음파를 이용한 ADCP 유량 측정 방법의 적용이 활발하게 이루어지고 있으며 점점 그 비중이 높아지고 있다. 하지만 ADCP의 유속 및 수심 측정 정확도에 대한 자료가 부족하여 ADCP 측정 결과에 대한 신뢰도를 확신하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 직선하천에서 체계적이고 정밀한 측정을 통해 ADCP의 유속 및 수심 정확도를 분석하였 다. ADCP의 유속 측정 정확도를 분석하기 위해 횡단면에 184개의 측점에서 측정한 ADV 유속 측정 결과와 ADCP의 유속 측정 결과를 비교하여 오차를 계산하였다. 그 결과 바닥을 기준으로 수심비(y/h)가 0.4∼0.8 범위에서는 ADCP가 정확하게 유속을 측정하는 것으로 나타났으나, 수면 근처에서는 유속을 작게 측정하였고, 하상 근처에서는 유속을 크게 측정하여 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 ADCP의 수심 정확도를 분석한 결과 하상추적(bottom tracking) 방식이 약 6%의 오차를 보였고, 연직 빔(vertical beam) 방식이 약 9%의 오차를 보여 식생이 활착한 자연하천의 경우 하상추적 방식이 좀 더 정확하게 수심을 측정하는 것으로 확인하였다. 그리고 고정 측정 방법과 이동 측정 방법의 차이를 검토한 결과 두 방법 모두 유사한 정확도를 나타냈다. 이와 같은 연구 결과는 향후 ADCP의 측정 불확도 평가를 위한 기초 자료로 활용한다면 ADCP를 하천에 적용함에 있어 좀 더 정확한 유속 및 수심 측정이 가능할 것으로 기대된다.

The water resources system of Jeju-do Island entirely depends on groundwater. This study is making a precision observation of baseflow, surface water, water shortage that might be vulnerable to climate change and drought in future. The field observation of baseflow discharges in Akgeuncheon stream has regularly been made with ADCP and ADC and Flowmate every two weeks for twenty-two (22) months (July 8, 2011 to April 27, 2013). This paper represent the results of calculating discharge of a number of hydraulic structures (broad-crested weirs) with comparing and has been calculated more accurate discharges with suitability of different observation methods. The average discharge has been observed 0.851 m3/s, whereas the average ADC and Flowmate is 0.709 m3/s. Meanwhile, stream discharge has been calculated 0.709 m3/s through the broad-crested weir equation. The discharge has calculated with the weir equation greatly changed according to even a small change in the water level. However, it showed a similar trend to one of the observed discharge. Although, in past there were generating errors caused by observers’ strides, vertical and horizontal flow velocity distribution when the average flow velocity had been measured, non-prismatic flow, turbulent flow and others in ADC. This study comes up with the weir equation is more suitable for the characteristics of Jeju-do could be presented through an observations of baseflow discharge.

최근 마무리된 4대강 살리기 사업 등의 여파로 하천 내 수리·수문현상의 많은 변화가 예상되고 있다. 하천지형정보는 하천관리를 위해 요구되는 다양한 하천 정보의 기초가 되며 하천 내 수리·수문현상을 이해하고 예측하는데 필수적인 자료이다. 기존의 하천지형정보 취득 기술은 많은 인력과 시간이 소요되는 노동집약적 기술에 머무르고 있어 광범위한 지역에 걸쳐 대규모로 진행된 하천 사업의 영향을 계측하고 관리하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 저수부 하상 측정에는 ADCP 센서를 장착한 무선조종 하천조사보트 (R2V2)를 이용하여 3차원 저수부 하상지형자료를 취득하였으며, 고수부 지형자료 취득에는 사진측량 장비를 장착한 무인항공기 (UAV)를 이용하였다. R2V2는 ADCP 센서와 RTK-GPS 모듈을 장착하여 실시간으로 하천 전단면에 대한 유속, 유량, 하상 등에 대한 자료를 측정할 수 있고, RTK-GPS를 이용하여 정밀한 위치측정이 가능한 장비이며, UAV는 저고도에서 촬영한 고해상도 항공사진과 자세보정장치 및 GPS를 이용하여 지형의 정밀한 고도와 평면좌표 측정이 가능한 장비이다. 서로 상이한 측정방법을 사용하는 두 측정 장비의 평면좌표와 고도측정의 기준을 일치시키기 위해 4대강 살리기 사업에서 설치한 측량기준점을 이용하여 정밀한 GPS 보정을 실시하고 보정된 GPS를 이용하여 측정 시점의 수위 측량을 실시하였다. 측정된 고수부 및 저수부의 지형정보와 3차원 지형정보 표출 소프트웨어를 이용하여 3차원 하천지형을 구성하였다. 구성된 3차원 하천지형으로 기존의 하천측량 방법으로는 구현할 수 없었던 단절부 없이 고수부와 저수부가 연결된 하천 종·횡단 정보를 추출할 수 있었으며 이는 하천을 유지·관리하고 시설물 등을 계획하는데 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시하고 있는 하천지형자료 취득 방법은 기존 하천 측정 방법에 비해 시간적, 경제적 효율성이 높아 하천재해 발생 시 긴급한 정보취득이 용이하며, 하천정보 취득이 주기를 짧게하여 신뢰도 높은 자료 제공이 가능해질 수 있을 것으로 판단된다.

Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs) are increasingly popular in the river research and management communities being primarily used for estimation of stream flows. ADCPs capabilities, however, entail additional features that are not fully explored, such as morphological representation of river or reservoir bed based upon multi-beam depth measurements. In addition to flow velocity, ADCP measurements include river bathymetry information through the depth measurements acquired in individual 4 or 5 beams with a given oblique angle. Such sounding capability indicates that multi-beam ADCPs can be utilized as an efficient depth-sounder to be more capable than the conventional single-beam eco-sounders. The paper introduces the post-processing algorithms required to deal with raw ADCP bathymetry measurements including the following aspects: a) correcting the individual beam depths for tilt (pitch and roll); b) filtering outliers using SMART filters; d) transforming the corrected depths into geographical coordinates by UTM conversion; and, e) tag the beam detecting locations with the concurrent GPS information; f) spatial representation in a GIS package. The developed algorithms are applied for the ADCP bathymetric dataset acquired from Han-Cheon in Jeju Island to validate themselves applicability.

For Kangjeong stream and Akgeun stream in the central part of the southern Jeju Island, on-site discharge estimation was carried out for approximately 10 months (July 2011-April 2012) twice a month on a regular basis by using ADCP (acoustic doppler current profiler) and long term rate of discharge was calculated by using SWAT (soil and water assessment tool) model. The discharge was 0.28-1.30 m 3 /sec for Kangjeong stream and 0.10-1.54 m 3 /sec for Akgeun stream. It showed the maximum in the summer and the minimum in the winter. As a result of parameter sensitivity analysis of SWAT model, CN (NRCS runoff curve number for moisture condition Ⅱ), SOL_AWC (available water capacity of the soil layer), and ESCO (soil evaporation compensation factor) showed sensitive responses. By using the result, the model was corrected and the rate of discharge was calculated. As a result, the annual discharge rate was 27.12-31.86(%) at the Akgeun basin and 23.55-28.43(%) at the Kangjeong basin.

Discharge data examine the process of hydrologic cycle and used significantly in water resource planning and irrigation and flood control planning. It makes high quality discharge data, they carry out research on standard and method of discharge measurement, and equipment improvement. Now various flow meters are utilized to make discharge data in Korea. However, accuracy of equipment and exprerimental research data from measurement are not enough. ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) have been introduced and utilized for flow measurements since the end of 1980’s. ADCP flow method is a formal method for flow measurement can easily applyd to relatively large rivers gradually recognized. This equipment can measure the non-contact three-dimensional velocity and water depth data very quickly and efficiently. Also, spatial and temporal resolution of the data is more accurate than any other flow measurement methods which measure flow rate by velocity - area measurement method. In this paper, the velocity is measured using various flow meter and verified the effectiveness by applying from the ADCP in Geum-river. Various flow meters which are med for discharge measurements are VALEPORT002 , FLOW TRACKER, PRICE AA and ADCP. The average of five times flow measurement result by ADCP was 10.412 ㎥/s, with a standard deviation of 0.68. The repeat test by ADCP and comparison between ADCP and other flow devices to verify the most import factor, flow measurement accuracy. In the result, repeat test of the ADCP showed similar values, flow values were similar to other velocity device results and the average error is 7.7%.

While the assessment of mean flow field is very important to characterize the hydrodynamic aspect of the flow regime in river, the conventional methodologies have required very time-consuming efforts and cost to obtain the mean flow field. The paper provides an efficient technique to quickly assess mean flow field by developing and applying spatial averaging method utilizing repeatedly surveyed acoustic Doppler current profiler(ADCP)’s cross-sectional measurements. ADCP has been widely used in measuring the detailed velocity and discharge in the last two decades. In order to validate the proposed spatial averaging method, the averaged velocity filed using the spatial averaging was compared with the bench-mark data computed by the time-averaging of the consistent fix-point ADCP measurement, which has been known as a valid but a bit inefficient way to obtain mean velocity field. The comparison showed a good agreement between two methods, which indicates that the spatial averaging method is able to be used as a surrogate way to assess the mean flow field. Bed shear stress distribution, which is a derived hydrodynamic quantity from the mean velocity field, was additionally computed by using both spatial and time-averaging methods, and they were compared each other so as to validate the spatial averaging method. This comparison also gave a good agreement. Therefore, such comparisons proved the validity of the spatial averaging to quickly assess mean flow field. The mean velocity field and its derived riverine quantities can be actively used for characterizing the flow dynamics as well as potentially applicable for validating numerical simulations.

In order to measure in-situ suspended particle size, volume concentration of suspended particulate matter and current speed, mooring observation was performed at the Gwangyang Bay by using of an optical instrument, 'LISST-100' and an acoustic instrument, 'ADV'(St. S1). And the sediment flux was obtained based on the concentration of suspended particulate matter and current speeds measured at three lines of Gwangyang Bay during ebb and flood tide of August 2006. To investigate the spatial variation of suspended particulate matter, profiling observations were measured difference echo intensity and beam attenuation coefficient by using of ADCP and Transmissometer (Line A, B, C). The suspended sediment flux rate at the mouth of Gwangyang Bay was observed to be higher during asymmetrical than symmetrical of current speeds. The flux of suspended particulate matter concentration and current speeds were transported to southeastern direction of surface layer and northwestern direction of bottom layer at the western area at line A of Gwangyang Bay. Small suspended particles have been found to increase attenuation and transmission more efficiently than similar large particles using acoustic intensity (ADV/ADCP) or optical transmit coefficient (LISST-100/Transmissometer). The application and problems as using optical or acoustic instruments will be detected for use in time varying calibrations to account for non-negligible changes in complex environments in situ particle dynamics are poorly understood.

ADCP는 음파의 도플러 효과를 이용하여 하천을 횡단하면서 단시간에 유속과 유량을 측정할 수 있는 장비이다. 본 연구는 현장 하천에서 ADCP를 이동식으로 운용하여 측정한 유속, 유량 자료를 동일한 지점에서 측정한 유속-면적법과 비교하여 ADCP를 이용한 유속, 유량 자료의 특성을 살펴볼 목적으로 수행되었다. ADCP에 의해 측정된 수심 분포는 직접 측심에 의해 측정한 수심 분포와 거의 일치하였다. ADCP로 측정한 유속은 순간적이므로 개별 연직유속분포