하천 취수와 수력 발전 등 하천 안팎의 물 이용과 하천 수생 서식처 유지를 위한 유량간의 갈등을 해결할 수 있는 정보가 필요하다. 수생 생태계에서 하천어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 적절한 서식 공간으로서 흐름영역의 확보가 중요하다. 이 경우, 어류 서식처를 정교하게 평가하고 모의할 수 있는 서식처 모의 방법을 적용하는 것이 유용하다.
본 연구에서는 서식처 모의 방법을 이용하여 수리 및 수질 서식 조건을 평가하고, 어류 서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량 산정 방법을 확립한다. 서식처 모의는 생태학적 접근 방법인 점증 유량 방법론(IFIM)의 물리적 서식처 모의시스템(...
하천 취수와 수력 발전 등 하천 안팎의 물 이용과 하천 수생 서식처 유지를 위한 유량간의 갈등을 해결할 수 있는 정보가 필요하다. 수생 생태계에서 하천어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 적절한 서식 공간으로서 흐름영역의 확보가 중요하다. 이 경우, 어류 서식처를 정교하게 평가하고 모의할 수 있는 서식처 모의 방법을 적용하는 것이 유용하다.
본 연구에서는 서식처 모의 방법을 이용하여 수리 및 수질 서식 조건을 평가하고, 어류 서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량 산정 방법을 확립한다. 서식처 모의는 생태학적 접근 방법인 점증 유량 방법론(IFIM)의 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)을 적용한다. 서식처 모의를 위해 유량 변화에 서식 환경 변화가 민감한 여울 구간에서 미시 수리(수심, 유속, 하상 재료) 및 거시 수질 조건(수온, 용존 산소)을 점변류로 모의한다. 기존 어류 서식 환경 조사 결과와 전문가 의견을 이용하여 서식처 적합도 기준을 작성한다. 이를 이용하여 가중된 가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장단계별 최적유량을 산정한다. 성장단계별 최적유량과 갈수량의 관계를 찾기 위해 서식처 시계열에 따른 한계 기간의 월별 최적유량과 연 및 월 갈수량을 도식적으로 비교한다.
물리적 서식처 모의 시스템을 남한강 달천 본류의 3개 여울 구간에 적용하였다. 대상 어종은 여울에서 서식하는 달천의 우점종, 피라미(Zacco Platypus)와 환경부가 지정한 보호어종, 묵납자루(Acheilognathus signifer)를 선정하였다. 상세한 하도 기하 및 수리 자료를 이용한 곁과, 1차원 점변류에서 HEC-RAS 프로그램으로 비교적 정확한 미시 서식 조건의 모의가 가능하였다. 또한 보정·검증된 QUAL2E-UNCAS 모형은 흐름 방향의 거시 서식 조건을 잘 예측할 수 있었다. 어종별 수리 및 수질 서식 요구 조건을 이용하여 사다리꼴 형태의 서식처 적합도 기준을 간접적으로 작성할 수 있었다.
서식처 모의 과정을 적용하여 산정된 3개 여울 구간의 성장단계별 최적유량은 상하류가 공간적으로 수문학적 연속성을 갖는다. 어류 서식에 적합한 수질이 유지되고 있는 달천에서 이 최적유량은 거시 수질 조건보다는 미시 수리 조건에만 의존하는 것으로 나타났다. 달천 본류에서 피라미와 묵납자루 서식처 유지를 위한 월별 최적유량은 대체적으로 매월의 2.3년 빈도 7일 연속갈수량에 가장 근접한다. 3개 대상 여울 구간에서 피라미의 월별 최적유량은 2.3년 빈도 7일 연속갈수량의 60-130%, 묵납자루는 80-180%의 범위를 갖는 것으로 나타났다.
본 연구의 점증 유량 방법론의 물리적 서식처 모의 시스템 적용 방법과 결과는 어류 서식처 보전 및 복원에 효율성을 높일 수 있다. 특히 새로 개정된 하천법의 하천유지유량 산정과 유지·관리에 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.
하천 취수와 수력 발전 등 하천 안팎의 물 이용과 하천 수생 서식처 유지를 위한 유량간의 갈등을 해결할 수 있는 정보가 필요하다. 수생 생태계에서 하천어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 적절한 서식 공간으로서 흐름영역의 확보가 중요하다. 이 경우, 어류 서식처를 정교하게 평가하고 모의할 수 있는 서식처 모의 방법을 적용하는 것이 유용하다.
본 연구에서는 서식처 모의 방법을 이용하여 수리 및 수질 서식 조건을 평가하고, 어류 서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량 산정 방법을 확립한다. 서식처 모의는 생태학적 접근 방법인 점증 유량 방법론(IFIM)의 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)을 적용한다. 서식처 모의를 위해 유량 변화에 서식 환경 변화가 민감한 여울 구간에서 미시 수리(수심, 유속, 하상 재료) 및 거시 수질 조건(수온, 용존 산소)을 점변류로 모의한다. 기존 어류 서식 환경 조사 결과와 전문가 의견을 이용하여 서식처 적합도 기준을 작성한다. 이를 이용하여 가중된 가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장단계별 최적유량을 산정한다. 성장단계별 최적유량과 갈수량의 관계를 찾기 위해 서식처 시계열에 따른 한계 기간의 월별 최적유량과 연 및 월 갈수량을 도식적으로 비교한다.
물리적 서식처 모의 시스템을 남한강 달천 본류의 3개 여울 구간에 적용하였다. 대상 어종은 여울에서 서식하는 달천의 우점종, 피라미(Zacco Platypus)와 환경부가 지정한 보호어종, 묵납자루(Acheilognathus signifer)를 선정하였다. 상세한 하도 기하 및 수리 자료를 이용한 곁과, 1차원 점변류에서 HEC-RAS 프로그램으로 비교적 정확한 미시 서식 조건의 모의가 가능하였다. 또한 보정·검증된 QUAL2E-UNCAS 모형은 흐름 방향의 거시 서식 조건을 잘 예측할 수 있었다. 어종별 수리 및 수질 서식 요구 조건을 이용하여 사다리꼴 형태의 서식처 적합도 기준을 간접적으로 작성할 수 있었다.
서식처 모의 과정을 적용하여 산정된 3개 여울 구간의 성장단계별 최적유량은 상하류가 공간적으로 수문학적 연속성을 갖는다. 어류 서식에 적합한 수질이 유지되고 있는 달천에서 이 최적유량은 거시 수질 조건보다는 미시 수리 조건에만 의존하는 것으로 나타났다. 달천 본류에서 피라미와 묵납자루 서식처 유지를 위한 월별 최적유량은 대체적으로 매월의 2.3년 빈도 7일 연속갈수량에 가장 근접한다. 3개 대상 여울 구간에서 피라미의 월별 최적유량은 2.3년 빈도 7일 연속갈수량의 60-130%, 묵납자루는 80-180%의 범위를 갖는 것으로 나타났다.
본 연구의 점증 유량 방법론의 물리적 서식처 모의 시스템 적용 방법과 결과는 어류 서식처 보전 및 복원에 효율성을 높일 수 있다. 특히 새로 개정된 하천법의 하천유지유량 산정과 유지·관리에 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.
Water supply, hydroelectric generation, and other activities leads to a conflict between instream and offstream water use and the suitable flow required for the preservation and maintenance of stream aquatic habitat. To protect and preserve aquatic fish habitat, assurance of adequate flow regimes is...
Water supply, hydroelectric generation, and other activities leads to a conflict between instream and offstream water use and the suitable flow required for the preservation and maintenance of stream aquatic habitat. To protect and preserve aquatic fish habitat, assurance of adequate flow regimes is important. In this case, the application of a habitat simulation method that accurately evaluates fish habitat requirements is useful.
This study estimates the hydraulic and water-quality conditions using a physical habitat simulation method and establishes an estimation method for optimum flow to protect and preserve fish habitat. A habitat-based approach known as the Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) and a specific model known as the Physical HABitat SIMulation system (PHABSIM) are applied to simulate the fish habitat. Steady and gradually varied flow is simulated at both microhabitat hydraulic conditions (water depth, velocity, and substrate) and macrohabitat water-quality conditions (water temperature and dissolved oxygen). During low flow, riffle habitat becomes more sensitive to flow variation. By applying existing fish-habitat surveys and professional opinions, habitat suitability criteria (or index) for each life stage is made. The optimum flow for each life stage of each target species is estimated using simulated weighted usable area (WUA)-flow relations. To investigate the relationship between optimum flow and low flow,
the monthly optimum flow during critical period indicated by the habitat time series is graphically compared to the yearly and monthly low flow.
The physical habitat simulation system was applied to the three riffles in the mainstream of Dalcheon (Dal stream), South Han River. Two target species were selected: the Pirami (Zacco platypus), a riffle-dependent and numerically dominant species, and the Mungnapcharu (Acheilognathus signifer), a swimming species designated as endangered in the Dalcheon by the Ministry of Environment. By using detailed surveys of channel geometric and hydraulic parameters, the generation of a relatively explicit model of the microhabitat is possible using one-dimensional gradually varied flow in the HEC-RAS program. Also, the calibrated and verified QUAL2E-UNCAS model can predict accurate macrohabitat conditions based on flow direction. By using the hydraulic and water-quality habitat requirements of the selected fish species, habitat suitability criteria can be made indirectly using the trapezoidal binary format.
By applying the physical habitat simulation processes of the IFIM, the optimum flow of the three riffles for each life stage can be estimated by maintaining the hydrological river continuum concept. Considering the currently existing suitable water quality conditions for fish survival, the optimum flow was dependent on microhabitat hydraulic conditions rather than macrohabitat water-quality conditions. The monthly optimum flow for maintaining Pirami and Mungnapcharu's habitat closely approximates the 7-day 2.3-year low flow for each month in the Dalcheon mainstream. It was shown that the monthly optimum flow for Pirami ranges from 60% to 130% and for Mungnapcharu ranges from 80% to 180% of the 7-day 2.3-year low flow at the three riffles.
The physical habitat simulation system's application method and results in this study can increase the efficiency of fish habitat preservation and restoration. Especially, it can also be effectively applied to the estimation, maintenance and regulation of instream flow as designated by the recently-revised river law.
Water supply, hydroelectric generation, and other activities leads to a conflict between instream and offstream water use and the suitable flow required for the preservation and maintenance of stream aquatic habitat. To protect and preserve aquatic fish habitat, assurance of adequate flow regimes is important. In this case, the application of a habitat simulation method that accurately evaluates fish habitat requirements is useful.
This study estimates the hydraulic and water-quality conditions using a physical habitat simulation method and establishes an estimation method for optimum flow to protect and preserve fish habitat. A habitat-based approach known as the Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) and a specific model known as the Physical HABitat SIMulation system (PHABSIM) are applied to simulate the fish habitat. Steady and gradually varied flow is simulated at both microhabitat hydraulic conditions (water depth, velocity, and substrate) and macrohabitat water-quality conditions (water temperature and dissolved oxygen). During low flow, riffle habitat becomes more sensitive to flow variation. By applying existing fish-habitat surveys and professional opinions, habitat suitability criteria (or index) for each life stage is made. The optimum flow for each life stage of each target species is estimated using simulated weighted usable area (WUA)-flow relations. To investigate the relationship between optimum flow and low flow,
the monthly optimum flow during critical period indicated by the habitat time series is graphically compared to the yearly and monthly low flow.
The physical habitat simulation system was applied to the three riffles in the mainstream of Dalcheon (Dal stream), South Han River. Two target species were selected: the Pirami (Zacco platypus), a riffle-dependent and numerically dominant species, and the Mungnapcharu (Acheilognathus signifer), a swimming species designated as endangered in the Dalcheon by the Ministry of Environment. By using detailed surveys of channel geometric and hydraulic parameters, the generation of a relatively explicit model of the microhabitat is possible using one-dimensional gradually varied flow in the HEC-RAS program. Also, the calibrated and verified QUAL2E-UNCAS model can predict accurate macrohabitat conditions based on flow direction. By using the hydraulic and water-quality habitat requirements of the selected fish species, habitat suitability criteria can be made indirectly using the trapezoidal binary format.
By applying the physical habitat simulation processes of the IFIM, the optimum flow of the three riffles for each life stage can be estimated by maintaining the hydrological river continuum concept. Considering the currently existing suitable water quality conditions for fish survival, the optimum flow was dependent on microhabitat hydraulic conditions rather than macrohabitat water-quality conditions. The monthly optimum flow for maintaining Pirami and Mungnapcharu's habitat closely approximates the 7-day 2.3-year low flow for each month in the Dalcheon mainstream. It was shown that the monthly optimum flow for Pirami ranges from 60% to 130% and for Mungnapcharu ranges from 80% to 180% of the 7-day 2.3-year low flow at the three riffles.
The physical habitat simulation system's application method and results in this study can increase the efficiency of fish habitat preservation and restoration. Especially, it can also be effectively applied to the estimation, maintenance and regulation of instream flow as designated by the recently-revised river law.
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