• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.51-51
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• 2021

환경생태유량은 수생태 건강성 유지를 위한 최소한의 유량으로 K-water에서는 유량증분방법론 기반의 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM(Physical habitat simulation system)을 이용해 고시지점에 대해 환경생태유량을 산정하여 제시하고 있으나, PHABSIM을 이용하여 환경생태유량을 산정하기 위해서는 지형, 수문 및 어류조사와 같은 현장조사를 지속적으로 실시해야한다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 하류유역(4,565.7 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and water assessment tool)과 PHABSIM을 연계하여 수문모형을 이용한 유량 모의에 따른 대상 어종의 환경생태유량을 산정하고자 한다. SWAT 구축을 위해 DEM과 토양도 및 토지이용자료와 유역 내 위치한 7개의 기상관측소에 대한 40년(1980~2019)의 기상자료를 수집하여 적용하였으며, SWAT의 검보정을 위해 유역내 위치한 2개의 다목적 댐(안동댐, 임하댐)의 실측 운영자료와 1개의 수위관측소의 유량자료를 수집하였다. PHABSIM의 경우, 안동댐 하류유역에 대한 하천정비기본계획 보고서에 기반하여 지형자료를 입력하였으며 문헌조사를 통해 대상어종의 서식적합도지수를 수집하여 적용하였다. 3개 지점에 대한 SWAT 검보정결과, 평균 R², NSE 및 RMSE는 각각 0.51~0.76, 0.47~0.74, 0.61~1.84 mm/day로 나타났다. PHABSIM과의 연계를 위해 검보정된 SWAT의 하천유량에 대해 유황분석을 실시하였고, 산정한 Q10과 Q355를 유량의 최대·최소 범위로 설정하여 PHABSIM의 유량 경계조건으로 활용하였다. 이를 이용하여 SWAT과 PHABSIM의 연계모델링 적용성을 평가하고 대상어종의 환경생태유량을 산정할 예정이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.11
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• pp.909-920
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• 2007

River restoration and environmental improvement projects have been peformed by social needs, therefore methodology for evaluating such projects must be provided. The PHysical HABitat SIMulation system (PHABSIM) is proposed as a tool for the assessment of hydraulic habitat suitability for aquatic species related to flow regime in river. This study evaluates the change of physical habitat for Zacco platypus according to small dam removal and the model suitability by applying PHABSIM to the reach where small dam was removed. It is shown that the physical habitat is generally increased and improved where the small dam was removed. However, physical habitat in the spawning stage that has a weak swimming speed is decreased by increased flow velocity in the upstream area of small dam, so proper countermeasure for that condition should be needed. Consequently, PHABSIM can be effectively used to provide methodology for assessment and necessity of various river projects including a removal of out-aged hydraulic structures.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1404-1407
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• 2004

최근 들이 우리나라는 여러 하천을 자연형 하천으로 정비하고 있다. 자연형 하천은 콘크리트로 정비된 하천에 내해 여러 가지 친환경적 공법을 적용함으로서 자연과 가까운 하천으로 복원하려는 목표로 여러 곳에서 시공되고 있다. 자연형 하천 공사로 인해 변화된 하천의 환경을 조사${\cdot}$분석하여 공사로 인한 효과를 분석함으로서 하천공사의 타당성을 검증해야 할 것이다. 공사 효과의 분석은 공사후 하천의 생태계를 평가함으로서 이루어지는데 생태계 중에서 어류가 차지하는 역할이 매우 중요하다. 따라서, 하천공사후 어류서식처에 대한 평가는 하천의 종합적인 평가시에 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다. 본 연구에서는 전라북도 순창군에 위치하고 있는 경천을 대상으로 자연형 하천 공사후의 하천에 대한 어류서식처 평가를 실시하였다. 평가를 위해 사용한 방법은 미국 USGS에서 개발되어 사용되고 있는 물리적서식처 모의 시스템인 PHABSIM 모형을 이용하였다. 3년동안의 모니터링을 통해 우점종인 파라미와 갈겨니에 대해 치어기, 성장기, 성숙기 단계에 내한 서식처와 유량의 함수를 개발하고 어류의 성장단계별로 최적유량을 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1305-1309
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• 2004

• The Korean Journal of Malacology
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• v.31 no.4
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• pp.307-314
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• 2015

This study sampled endangered species, Lamprotula coreana, and surveyed its habitat at the Guem River with three times from June to August 2013. To assess the habitat, this study conducted field survey considering diverse physical conditions of stream, such as pool, run and riffle, and measured transect, water depth, water velocity, substrate structure, and habitat type. When L. coreana collected, length, weight and age were measured. Water velocity, water depth and substrate structure were recorded to develop HSI (habitat suitability index) and performed PHABSIM (physical habitat simulation) to estimate the optimum flow discharge. Water level, flow discharge and transect data were used for habitat assessment, and PHABSIM was applied to calculate WUA (weighed usable area). Shell length was $73.1{\pm}18.4mm$ (28.5-102.0 mm), shell weight was $131.6{\pm}72.3g$ (28.0-281.0 g) and age was two to seven years from L. coreana collected at the upstream of the Guem River. Developed HSI indicated that the optimal habitat for L. coreana was 0.4-0.5 m for water depth, 0.3-0.5 m/s for water velocity and sand to boulder for substrate structure. The optimum ecological flow discharge for L. coreana was 2.1 cms and WUA was $3,730m^2$/1000 m by the result of PHABSIM. Recently, river construction work and habitat disturbance have caused negative impact on the distribution of L. coreana. The result of this study would provide fundamental data for habitat restoration and management of L. coreana.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.493-493
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• 2022

본 연구는 식생밀도와 흐름에 따른 수치모형(Nays2D) 하상변동 모의 결과를 서식처 적합도 분석 모델(PHABSIM:Phsical Habtiat Suitability Model)의 입력자료로 활용하여, 식생밀도에 따른 하상 지형 변화가 어류 서식처 적합도에 미치는 영향을 검토한다. 금강 부용리 인근 2km를 대상으로 2차원 모형인 Nays2D를 적용하여 흐름(댐 방류량, 2년 빈도 유량, 100년 빈도 유량 등)과 식생밀도(식생미반영, 현재 밀도, 밀도 감소, 밀도 증가 등)에 따른 하상변동 모의를 실시하였고, 모의 결과값(단면 표고, 유속, 수위)을 물리적 서식처 평가 모델인 PHABSIM의 입력자료로 활용하였다. 피라미 서식을 위한 적정 유속과 수심의 서식처 적합도 지수를 이용하여 각 시나리오 별가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)을 산정하여 비교 분석하여, 식생밀도에 따른 단면 구조의 변화가 WUA 면적과 피라미 서식처 적합도에 어떻게 영향을 미치는지 검토하였다. 그 결과, 수목 밀도를 미반영한 하상변동 모의 결과를 PHABSIM의 입력 자료로 활용하였을 때 가중가용면적이 가장 높았고, 식생 밀도를 증가시킨 하상변동 모의 결과를 입력 자료로 활용하였을 때 WUA값이 가장 낮게 나타났다. 이는 피라미의 서식처 적합도 측면에서 식생이 적어 특정 유량에 따른 하상변동의 폭이 커지면서 저수로 최저하상과 고수부 하상과의 표고차가 상대적으로 낮은 하상 단면이 피라미의 서식처 측면에서 유리할 가능성이 있음을 시사한다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.6
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• pp.51-62
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• 2020

The objective of this study was to estimate an optimum ecological flow rate in the Banbyeon stream based on the two representative fish species. Hydraulic stream environment was simulated with HEC-RAS for two water flow regimes and used for the PHABSIM hydraulic simulation. A dominant species of Zacco platypus and an endemic species of Squalidus chankaensis tsuchigae were selected as the representative fishes whose habitat conditions were evaluated for the spawning and adult stages. Weighted usable area (WUA) was estimated based on habitat suitability index (HSI) and PHABSIM habitat simulation. Overall deep water zone in the stream demonstrated greater WUA which implies better habitat status. The estimated WUA for Zacco platypus as the dominant species was about five times greater than Squalidus chankaensis tsuchigae at the stream flow of 12 ㎥/s. The optimum ecological flow rates were 15 ㎥/s and 25 ㎥/s for the respective spawning and adult stages of Zacco platypus, while 5 ㎥/s was estimated for both the life cycles of Squalidus chankaensis tsuchigae. Assuming that the dominant species may survive better in wider flow regimes, the optimum ecological flow rate should be determined rater based on the endemic species and flow rate of 5 ㎥/s was suggested for the Banbyeon stream.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.10
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• pp.819-833
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• 2021

This study is to evaluate applicability of linkage modeling using PHABSIM (Physical Habitat Simulation System) and SWAT (Soil and Water Assessment Tool) and to estimate ecological flow for target fishes of Andong downstream (4,565.7 km²). The SWAT was established considering 2 multi purpose dam (ADD, IHD) and 1 streamflow gauging station (GD). The SWAT was calibrated and validated with 9 years (2012 ~ 2020) data of 1 stream (GD) and 2 multi-purpose dam (ADD, IHD). For streamflow and dam inflows (GD, ADD and IHD), R², NSE and RMSE were 0.52 ~ 0.74, 0.48 ~ 0.71, and 0.92 ~ 2.51 mm/day respectively. As a result of flow duration analysis for 9 years (2012 ~ 2020) using calibrated streamflow, the average Q185 and Q275 were 36.5 m³/sec (-1.4%) and 23.8 m³/sec (0%) respectively compared with the observed flow duration and were applied to flow boundary condition of PHABSIM. The target stream was selected as the 410 m section where GD is located, and stream cross-section and hydraulic factors were constructed based on Nakdong River Basic Plan Report and HEC-RAS. The dominant species of the target stream was Zacco platypus and the sub-dominant species was Puntungia herzi Herzenstein, and the HSI (Habitat Suitability Index) of target species was collected through references research. As the result of PHABSIM water level and velocity simulation, error of Q185 and Q275 were analyzed -0.12 m, +0.00 m and +0.06 m/s, +0.09 m/s respectively. The average WUA (Weighted Usable Area) and ecological flow of Zacco platypus and Puntungia herzi Herzenstein were evaluated 76,817.0 m²/1000m, 20.0 m³/sec and 46,628.6 m²/1000m, 9.0 m³/sec. This results indicated Zacco platypus is more adaptable to target stream than Puntungia herzi Herzenstein.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.3
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• pp.207-219
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• 2018

In this study, the ecological flow rate of the Zacco playtypus habitat was simulated based on the Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) in reachs of urban and natural stream using the habitat suitability index (HSI) of the probability density function (PDF). To apply this method, PHABSIM model was used in this study. However, in this study, the HSI of the probability density function was developed by adjusting the parameters of the PDF based on Kang (2010) HSI. As a result, the normal distribution is closest to the ecological flow rate of the Kang (2010) in the urban stream. However, the two-parameter log-pearson distribution tended to be the closest in the natural stream. The ecological flow rate was simulated by the HSI and the reach of stream with the PDF. Based on the comparison of simulation results, we propose an ecological flow rate estimation method using probabilistic method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.