This study was performed to evaluate the pollutants removal characteristics of two types of RBFs(Riverbank filtration, Riverbed filtration) intake facilities installed in Nakdong River and in Hwang River respectively. The capacity of each RBF is 45,000 ㎥/d for riverbank filtration intake facility and 3,500 ㎥/d for riverbed filtration intake facility. According to data collected in the riverbank filtration site, removal rate of each pollutant was about BOD(Biochemical oxygen demand) 52%, TOC(Total organic carbon) 57%, SS(Suspended solids) 44%, Total coliforms 99% correspondingly. Furthermore, Microcystins(-LR,-YR,-RR) were not found in riverbank filtered water compared to surface water in Nakdong River. DOC(Dissolved organic carbon) and Humics which are precursors of disinfection byproduct were also reported to be removed about 59% for DOC, 65% for Humics. Based on data analysis in riverbed filtration site in Hwang River, removal rate of each contaminant reaches to BOD 33.3%, TOC 38.5%, SS 38.9%, DOC 22.2%, UV254 21.2%, Total coliforms 73.8% respectively. Additionally, microplastics were also inspected that there was no obvious removal rate in riverbed filtered water compared to surface water in Hwang River.

This study focused on using indirect filtration through riverbeds to produce high-quality drinking water. Data on water quality from a water intake facility(capacity 10,000 m3/day) and nearby rivers were collected over a three-year period. The average intake facility specifications were found to be a specific surface area of 58 balls/m2, a mean particle size of 24 mm, an inflow velocity of 2.2 cm/sec, and a burial depth of 5 m. The water quality improvement rate was assessed as grade Ia, surpassing the adjacent river’s water quality. Correlation analysis showed a weak correlation between opening ratio, Suspended Solid (SS), and Biochemical Oxygen Demand (BOD) compared to total coliforms and fecal coliforms. The correlation coefficient R value of SS was -0.614, BOD was –0.588, total coliforms -0.870, and fecal coliforms -0.958. The R value shows a negative value, which showed that the larger the opening rate, the lower the removal rate of water pollutants. The correlation coefficient R values according to the depth of burial were found to be BOD 0.914, SS-0.124, total coliforms 1.000, and fecal coliforms 0.866. The deeper the burial depth, the higher the removal rate of BOD and microbial groups.

하천부지에서 이탈리안 라이그라스(IRG)와 월년생 두과작물을 혼파하여 사초 생산성과 토양 특성을 조사하였다. 안산천 하천부지에서는 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 조합보다 생초, 건물 및 수량이 가장 많았다. 이탈리안 혼파조합의 수확 시 건물률도 헤어리베치 조합이 가장 높았다. 혼파조합의 사료가치 비교에서 헤어리베치 조합이 조단백질 함량은 높았으나 TDN 및 비섬유성탄수화물(NFC) 함량은 다른 처리구에 비하여 낮았다. 따라서 질소 고정능력이 우수한 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. 반면 토양의 유기물 함량은 유채 조합이 가장 높았으며, 토양의 유효인산 함량은 크림손 클로버 조합이 높았다. 토양의 CEC 함량은 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치 조합은 우수하였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 비료를 시용하지 못하는 하천변에서 월동 사료작물을 재배할 때 이탈리안 라이그라스와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 혼파조합보다 사초생산성이 높아 토양의 질소와 인 제거에 의한 하천 수질 개선에 효과가 좋은 것으로 판단되었다.

Denitrification activity of microbial communities in sand-gravel sediments and biofilms developing on a concrete riverbed of an urban small stream, Nogawa River, was measured monthly by laboratory incubations after the acetylene inhibition technique during une year from December 1987. The annual mean denitrification rate of the biofilm samples, 1.5 mgN m-2 h-1. was higtrer than the rate ut the sandgravel sediment samples. 0.8 mgN m-2 h-1. Contrary, ratios of the denitrified nitrogen to the total inorganic nitrogen fluxes was lower at the stretch where an attached microbial community developed un the concrete riverbed the stretch with sand-gravel riverbed. The longer residence times of water masses ut the site with a sand-gravel riverbed is responsible for the above relationship. Based on the average denitrifieation rates, if all the channel of Nogawa River were covered with concrete, the proportion of denitrified nitrogen to the input nitrogen should decrease to 1.3 %, whereas the ratio is 2.5% when the riverbed is composed of sands and gravel. The results suggest that the efficiency of nitrogen removal by benthic denitrification is strongly affected by the structure of a channel of the river.

For the last several years, climatic changes have led to the increase of natural disaster attributed to climatic abnormality, for instance, sweltering heat, heavy snow, or heavy rain. Particularly, localized guerrilla heavy rain mostly occurring in summer often results in flood damage. Such damage may lead to fatal damage to the safety of underground structures having the water level as the load. Accordingly, this study is going to introduce the cases of safety analysis grounded on numerical analysis in order to understand the structural behavior of riverbed tunnels according to water level fluctuations.

This study identified the effect of changes in the riverbed on the benthic macroinvertebrate communities. The benthic macroinvertebrates collected from the surveyed sites belonged to 119 species, 65 families, 20 orders, and 7 classes in 4 phyla. The number of Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera (E.P.T) species was 42, 10, and 8, respectively, in the tributary, confluence, and Nakdong River sites. Lotic species (Hydropsychidae) showed a high density at the tributary sites, whereas lentic species (Chironomidae) showed a high density at the confluence and Nakdong River sites. Community analysis showed that the Dominance Index (DI) was 0.54 in tributary sites, and dominance indices increased closer to the Nakdong River sites. The diversity index (H’) was inversely proportional to DI. The ratio of Burrowers species (BU) at the surveyed sites increased closer to the Nakdong River sites. Analysis of common species showed 37 species (34.6%) between the tributary and confluence sites and 66 species (51.5%) between the confluence and Nakdong River sites.

국내 4대강에 설치된 다기능보는 하천을 횡단하는 수공구조물로써 고정보와 가동보로 구분되어 설치되었으며, 각 다기능 보의 수문운영 방식에 따라 유량이 변화하여 하상변동 및 유사이동 형태의 변화 가능성이 있다. 본 연구에서는 다기능보의 수문운영에 따른 장기 하상변동을 금강유역을 중심으로 연구하였다. 연구결과, 금강에서는 다기능보의 설치 및 수문운영 시나리오에 따라서 최심하상고의 변화가 연평균하상고의 변화에 비해서 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 최심하상고의 하상저하는 최대 2.79 m, 하상상승은 최대 1.90 m까지 발생하는 것으로 나타났으며, 연평균하상고의 하상저하는 최대 2.16 m, 하상상승은 최대 1.24 m까지 발생하는 것으로 나타났다. 또한 하상변동에 따른 홍수위 분석 결과, 다기능보 설치 후에 홍수위가 대부분 상승하는 것으로 나타났으며, 최대 2.23 m까지 상승하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 인해서 제방의 여유고를 상회하는 홍수위가 발생할 가능성이 있기 때문에, 하천의 유사관리 및 하천계획수립을 함에 있어서 다기능보의 수문운영을 고려해야 한다고 판단된다. 또한 본 연구결과는 향후 하천계획을 수립함에 있어서 종단적 하도관리 및 안정하상 채택 등을 위해서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 본다.

하천에 설치된 보와 같은 구조물은 하천의 수리적 특성을 변화시켜 보의 상류부에는 퇴적과 하류부에는 침식이 진행되어 단·장기적인 하상의 변화를 가져온다. 특히 우리나라의 경우 4대강 사업으로 국가하천의 과도한 준설로 인한 하천의 평형상태가 파괴되고 다시 평형상태를 복원하기 위한 하천의 침식과 퇴적작용으로 하상변동 발생이 예상되므로 단·장기적인 하상변동의 양상을 예측하고 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 하상변동 변화를 실측하였으며 실측결과와 2차원 수치모형인 SED-2D를 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의한 결과를 비교하여 모형의 적용성을 평가하고 세종보 건설 시점을 기준으로 건설 1년, 5년, 10년 후의 단·장기적인 하상변동 양상을 분석하였다. 그 결과 세종보 건설 1년 후 상류 600m 구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 108,808.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문 개도 시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 퇴적양은 적은 것으로 모의되었다. 세종보 상류의 하상변동 양상은 세종보 상류부 전체적으로 퇴적되는 경향을 보였으며 특히 우안에 집중적으로 퇴적 현상이 발생하였다. 이는 우안의 오목한 지형적 특성으로 인한 정체구역으로 유속이 낮게 모의되어 퇴적현상이 집중되는 것으로 분석되었다.

보가 건설된 하천은 취수가 용이하고 주운 등을 위한 수위조절이 가능한 이점이 있으나 유속감소로 인한 유사이송능력 저하로 보 상류구간에 퇴적되어 하상의 불안정화를 초래한다. 행정중심복합도시를 통과하는 국가하천 금강에 설치된 세종보 우안 소수력발전소에 인접한 가동보 상류구간에 토사가 퇴적되어 수문운영에 지장을 초래한 바 있다. 세종보 상류의 토사퇴적 문제점 분석과 하상안정화 방안수립을 위해 하상변동의 정량적 분석과 예측이 필요하다. 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후의 하상단면을 측정하여 하상변동을 분석하였고 실측 결과와 수치모형 결과를 비교하여 대상구간에 수치모형의 적용성을 평가하였으며 대상구간의 단·장기하상변동을 예측하고 시나리오별 수문운영에 따른 하상변동 양상을 파악하여 하상변동으로 인한 문제점 해결을 위한 적정 수문운영방안을 제시하였다. 그 결과 SED-2D 모형으로 모의한 하상변동의 정량적인 결과와 하상변동 양상이 하상단면 측정에 의한 실측한 하상변동 결과와 유사한 경향을 보여 연구 대상구간의 SED-2D 모형의 적용성이 높은 것으로 평가되었다. 세종보 건설 1년 후 연구대상구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 164,652.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문운영에 따른 하상변동량은 우안문비 방류 시 하상변동량은 154,740.0㎥, 중앙문비 방류 시 하상변동량은 149,023.0㎥, 좌안문비 방류 시 하상변동량은 163,841.0㎥, 전문비 방류 시 하상변동량은 63,713.5㎥로 분석되어 하상변동량이 가장 적은 전수문 개방이 보 상류의 퇴적현상을 최소화할 수 있는 수문운영방안으로 분석되었다.

2011년 금강에서는 물 부족과 홍수를 해결하고 수질개선과 하천복원을 위해 공주보, 세종보, 백제보를 건설하였다. 그러나 이러한 구조물의 건설은 장·단기적으로 하상을 변화시키고 그에 따라 하천환경을 변화시킨다. 따라서 보 상·하류의 하상변동을 예측하고 분석하여 예방하는 것은 하천 관리에 매우 중요하다. 하상변동을 모의하기 위한 수치모형들은 다양한 유사량 공식을 이용하고 있어 동일한 수리 조건에서도 유사량 공식에 따라 하상변동에 대한 결과 값이 많은 차이를 나타낸다. 그러므로 적용대상하천에 가장 적합한 유사량 공식을 선정하는 것은 중요하다고 할 수 있다. 그러나 기존 연구에서는 부유사량만을 측정하고 측정된 부유사량을 통해 총유사량을 추정한 값에 가장 적합한 유사량 공식을 선정해왔다. 그러나 이는 추정값으로서 보다 정확한 유사량 공식을 선정하기 위해서는 상당기간에 걸쳐 하상단면의 변화를 모니터링하고 변화된 하상단면을 가장 잘 반영할 수 있는 유사량 공식을 선정해야 한다. 본 연구에서는 공주보 상·하류 200m 구간을 대상으로 각각 분기별 1회씩 3년간 총 12회 하상단면을 측정하여 변화양상을 분석하였으며, 하상단면 변화양상을 가장 정확하게 재현할 수 있는 유사량 공식을 산정하기 위해 다양한 유사량 공식을 기반으로 한 준정상류 모형인 HEC-6가 탑재된 HEC-RAS4.1모형을 적용하였다. 본 연구결과를 통해 공주보 구간의 하상단면 및 유사량 측정 없이 유사량 공식만으로 간단한 유사량 측정이 가능할 것으로 기대된다.

하천부지에서 청보리와 월년생 두과작물을 혼파하여 사초 생산성과 토양 특성을 조사하였다. 안산천 하천부지에서는 청보리와 헤어리베치의 혼파조합이 다른 조합보다 건물 및 TDN 수량이 많았다. 그러나 수확 시 건물률은 청보리 단파가 가장 높았으며, 혼파조합 중에서는 청보리와 크림손클로버 조합이 다른 조합보다 높았다. 혼파조합의 조단백질 함량은 청보리와 헤어리베치 조합이 가장 높았으나 조지방과 TDN 함량은 가장 낮았다. 조사료 생산에 포함된 수질오염물질의 제거량은 청보리와 헤어리베치 조합이 유기물과 인산 모두에서 유의적으로 높았다(P<0.05). 안산천에서 청보리 혼파조합의 토양특성은 질소 고정능력이 우수한 청보리와 헤어리베치 조합이 다른 조합보다 토양의 전질소(TN) 함량이 높았다. 반면 토양의 유기물 함량은 청보리 단파가 가장 많고, 혼파조합 중에서는 청보리와 크림손 클로버 조합이 유기물 함량이 높았다. 토양의 유효인산 함량은 청보리와 크림손 클로버 및 유채 조합이 높고, 청보리와 헤어리 베치 조합은 낮았다. 토양의 CEC 함량은 청보리와 헤어리 베치 조합은 우수하였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 청보리와 헤어리베치 조합이 사초 생산성이 우수하고, 조단백질 함량이 높고, 토양의 인산 함량이 낮아 하천변의 환경개선에도 효과적인 것으로 판단되었다.

세종보 상류 전 구간에 발생한 토사 퇴적으로 인해 수문운영에 지장을 초래하는 등 문제점이 발생하고 있어 준설 및 저층수 차단 등 하상 안정화를 위한 다양한 방법들이 적용되었으나 그 효과가 미흡한 실정이다. 이는 세종보 상류 구간에 하상변동특성을 감안하지 않은 획일적이고 단기적인 해결책을 적용하였기 때문으로 세종보 상류 구간의 하상변동에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후로 구분하여 하상변동 모니터링을 실시하여 하상의 변화를 측정하였으며 2차원 수치모형을 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의하고 실측한 모니터링 결과와 비교하여 보 상류의 하상변동을 분석하였다. 모니터링 결과 세종보 상류 모니터링 구간에서 169,263m3의 토사가 퇴적되었으며 토사의 퇴적은 우안에 집중적으로 발생하였다. 상류부 전체적으로 퇴적 경향을 보였으나 가동보 수문 개도시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 토사 퇴적은 적은 것으로 측정되었다. RMA2를 이용하여 흐름특성을 모의한 결과 우안은 오목한 지형적 특징으로 인해 유속이 낮게 모의되었으며 수문 개도에 따라 유속의 분포도 바뀌는 것으로 분석되었다. SED-2D를 이용한 하상변동 모의 결과 수문개도 방법에 상관없이 우안이 퇴적되는 것으로 모의되었으며 이는 지형적 특징으로 인한 우안의 낮은 유속에 기인한 것으로 분석되었다. 모니터링 및 수치모의 결과 세종보 상류는 전체적으로 퇴적되고 있으며 특히 우안의 낮은 유속으로 인해 퇴적 현상은 우안에 집중되고 있으므로 해결책이 필요하다.

최근 국내에서는 산업의 발달에 따른 농경지의 도시화, 택지개발 및 농업용수 사용량 감소의 영향으로 매년 50∼150개 정도의 보가 폐기되고 있는 실정이며, 미국의 경우 기능을 상실한 보 또는 소규모 댐을 철거하여 어류의 생태 통로를 복원하고 수질을 개선하고 있는 추세이다(한국건설기술연구원, 2008). 또한, 보 하류부에 입경이 작은 토사가 퇴적되고, 굵은 입경은 보 상류에 퇴적되어 하천의 유사연속성이 유지되고 있지 못하고 있다. 이러한 보 하류부의 퇴적부는 점차로 그 용적이 증가하고, 육지화되는 특성을 나타낸다. 이러한 현상은 하도육역화 현상으로 정의하고 관련 관리 기술을 개발하고 있다(현대건설, 2011). 이와 관련하여 본 연구에서는 기능을 상실한 보를 개선하거나 대체하고 유사연속성을 유지하면서 생태적으로 하천의 종적연결이 가능하도록 퇴적방지용 하상구조(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1). 본 연구에서는 퇴적방지하상구조의 홍수안정성과 유사연속성에 대한 효과를 분석하고 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 이용하여 수리특성을 모의하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며 경계조건으로는 상류수심을 0.04, 0.08, 0.10, 0.15, 0.20 m로 적용하였으며, 하류경계조건은 Out flow로 설정하였다. 또한 상류수심이 0.15 m인 경우에 대해 퇴적방지용 하상구조의 폭을 0.74 m, 0.64 m, 0.54 m 로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 퇴적방지용 하상구조의 폭이 수로 폭과 같은 경우 상류 수심이 증가할수록 운동에너지 및 총 에너지가 감소하는 것으로 나타났다. 퇴적방지용 하상구조 수리특성은 속도수두의 감소율과 흐름방향 와(vorticity)를 주요인자로 채택하여 분석하였다. 속도수두 감소율의 수치모의를 비교분석한 결과, 속도수두의 감소율 범위는 그림 2에 나타난 바와 같이 38.9%에서 73.1%로 나타났으며 상류측 수위가 증가할수록 감소율은 작아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 퇴적방지 하상구조에 의해 속도수두가 저감되어 하천의 홍수 안전성에 유리할 것으로 판단되었다. 흐름방향 와(vorticity)의 수치모의를 비교분석한 결과, 그림 3에 나타난 바와 같이 (-)방향(반시계방향) 와(vorticity)는 도수 현상에 의해 증가하는 것으로 나타나 상류에서 유입되는 부유사가 퇴적방지용 하상구조 형상에 의해 발생하는 와(vorticity)에 의해 교란되어 부유하게 되어 유사배제의 가능성이 높을 것으로 분석되었다. 이러한 결과, 퇴적방지용 하상구조가 홍수 안전성 확보와 유사배제에 효과가 있는 기술로 적용되는데 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 향후, 수리모형실험이나 실제적용에 의한 모니터링 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료가 도출되어 퇴적방지용 하상구조의 상용화가 가능할 것이다.

본 연구는 국가하천인 오산천에서 수행되었으며, 하천의 자정기능을 증대시키기 위해 부착미생물군집을 중심으로 하천에서 거동을 정량적으로 조사하였다. 하천현장에서 장기간에 걸친 모니터링을 통해 다음과 같은 결과를 도출하였다. 부착미생물군집의 현존량은 소보다는 여울구간에서 더 높았으며, 여울구간에서도 흐름 유속이 상대적으로 빠른 급여울지역에서 더 많았다. 또한, 부착미생물군집이 하상기질에 부착하는 초기에는 빠른 유속이 부착미생물군집의 증식에 부정적으로 작용하지

The purpose of this study is to analyze the characteristics of riverbed variation due to the sediment protection weir located on the estuary of the main stream of Taehwa river using 1-D finite difference model, HEC-6 model, and the followings are the results of estimating sediment transport rate, amount of scour or deposition, and accumulated amount of deposit according to before and after of the sediment protection weir removal with various flow rates in the channel. Ackers-White transport function produced the greatest sediment transport rate while Meyer-Peter showed the smallest sediment transport rate at the most down stream area of the watershed through the sediment transport rate analyses for various flow rates according to the existence or nonexistence of the sediment protection weir. Toffaleti's and Colby transport function were closest to the average value, and the difference among the results of the sediment transport functions showed up to 8～9 times. Duboy’s transport function produced the greatest riverbed variation while Toffaleti’s showed the smallest variation through the riverbed variation analyses according to the existence or nonexistence of the sediment protection weir. Yang’s was closest to the average value, and the difference among the results of the riverbed variation analyses ranged from 1.4 times to 11 times. It is thought that a sediment transport function must be selected very carefully with respect to the criteria of sediment yield estimation because the analysis results of the sediment transport rate and riverbed variation according to flow rates showed significant differences among the sediment transport functions, and the differences of sediment transport rate and riverbed variation according to the various sediment transport functions decreased as the flow rate increased.

본 연구에서는 최근 환경재료로서 관심이 모아지고 있는 다공성 콘크리트를 하천구조물(보 및 하상재료)에 적용함으로써 수질을 개선하고자 수행하였다. 먼저, 물리ㆍ화학적 특징을 평가해 본 결과, 공극률 10% 및 30%의 다공성 콘크리트의 압축강도는 일반 콘크리트의 최저 압축강도(180 kgf/)를 상회하여 하천구조물에 적용 가능하였고, 알칼리 용출에 의한 부착 미생물에의 영향도 거의 없을 것으로 판단되었다. 또한, 일반 콘크리트와 다공성 콘크리트로 하천구조