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댐 하류 충적하천에서 식생이입 및 천이 - 낙동강 안동/임하 댐 하류하천을 중심으로 -
Recruitment and Succession of Riparian Vegetation in Alluvial River Regulated by Upstream Dams - Focused on the Nakdong River Downstream Andong and Imha Dams - 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.43 no.5, 2010년, pp.455 - 469  

우효섭 (한국건설기술연구원 수자원환경연구본부 하천해안항만연구실) ,  박문형 (한국건설기술연구원 수자원환경연구본부 하천해안항만연구실) ,  조강현 (인하대학교 자연과학대학 생명과학과) ,  조형진 (인하대학교 대학원 생명과학과) ,  정상준 (한국건설기술연구원 수자원환경연구본부 하천해안항만연구실)

초록
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낙동강 상류에 위치한 안동, 임하 댐 하류 하천에서 두 댐에 의한 충적하천의 변화와 식생이입 현상을 정성적, 정량적으로 조사, 분석하였다. 하천형태 및 하상재료 분석 결과, 댐 하류는 전반적으로 저하되었고 일부 구간은 최대 3m 이상 세굴 되었다. 하상재료도 전반적으로 임하댐 건설 전 평균 1.5mm에서 건설 후 2.5mm로 조립화되었다. 댐 건설로 인한 하상소류력의 감소는 사주에 식생 활착을 촉진시켰으며, 그 결과 사주의 식생이입률은 1971년 자연 상태에서 8% 수준에서 안동댐 건설 후 1988년에 25%로 증가하였다. 임하댐이 완공된 1992년 이후 사주 상 식생이입은 가속화되어 겨우 3년이 지난 1995년에 사주 식생이입률은 43%가 되고, 그 후 10년이 지난 2005년에는 74%까지 증가하였다. 세부조사구간 중 하나인 윗절에서 항공사진에 의한 식생천이 현상을 분석한 결과 모래와 자갈이 노출된 '맨' 사주에서 시작하여 큰개여뀌, 달뿌리풀, 버드나무류 유식물 등 개척 단계를 지나, 일부 달뿌리풀은 유지되고 버드나무 관목이 등장하고 나중에는 선버들이나 왕버들 같은 교목림으로 정착되는 것으로 나타났다. 하회마을 앞과 강 건너 점 사주의 경우 타 논문에서 기제시된 여건 등으로 2005년 항공사진에서 식생이입은 억제되는 것으로 보였지만, 2009년에 촬영한 사진에 상당 부분 확대되는 것으로 나타나 이에 대한 대책이 필요하다. 사주 상 식생이입의 가속화는 구담습지 등 자연 상태의 모래하천에서 찾아보기 어려운 독특한 배후습지를 창출하여 환경적으로 종의 다양성이 커져서 서식처로서 가치 자체는 높아질 수 있다. 마지막으로, 댐에 의한 홍수량 감소와 그에 따른 하상소류력 감소가 사주 상 식생이입 및 활착을 가속화시켰다는 가설은 대표 단면에서 무차원 하상전단응력의 검토 결과 확인되었다.

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Changes of geomorphology in alluvial river and vegetation recruitment on its floodplain downstream from dams are investigated both qualitatively and quantitatively focusing on the downstream of Andong dam and Imha dam on the Nakdong River. Results of the analyses of river morphology and bed material...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 위와 같은 사주 식생 활착의 제한요소인 하상소류력의 경년 변화를 분석한다. 이를 위해 안동댐 담수 이전 (1961∼1975), 중간 (1976∼1990), 임하댐 담수 이후 (1991∼2008) 등 3기간으로 나누어 낙동강 본류와 반변천이 합류하는 지점에서 연평균 최대홍수량을 계산하여 무차원 하상전단응력의 공간 분포를 검토한다.
  • 본 연구의 목적은 다양한 인위적 교란 요인별 식생이입 및 활착 과정 (우효섭 등, 2009b) 중에서 특히 댐에 의한 영향을 낙동강 안동, 임하 댐 하류 하천에 초점을 맞추어 정성적, 정량적으로 분석하여 충적하천에서 홍수의 감소와 그에 따른 하상소류력의 감소는 식생이입을 촉진한다는 가설을 본 연구에서 확인하는 것이다.

가설 설정

  • 흐름 모형은 미 공병단의 1차원 모형인 HECRAS를 이용하였으며, 유량 자료로는 합류점에서 각 기간별 연 최대홍수량을 평균한 값으로서 안동댐 건설 전은 1,390 m3/s, 안동댐 건설 후 임하댐 건설 전은 970 m3/s, 임하댐 건설 후는 470 m3/s 값을 이용하였다. 단면 자료는 과거 자료를 얻기 어려워 현재 상태를 기준으로 하였으며, 하상재료도 지점별 과거 자료를 구하기 어려워 현 자료를 이용하였으며 (윗절 2.10 mm, 병산서원 0.86 mm, 구담습지 1.63 mm), 한 단면에 대해서 균일하다고 가정하였다. 이러한 이용자료 상 한계 문제는 추후 몇 개 구간에 대해 집중적인 분석을 하기 위해서는 극복되어야 할 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
충적하천에서 흐름은, 무엇을 변화시키나요? 충적하천에서 흐름은 유사이송을 통해 경계를 이루는주변 지형을 변화시키며, 변화된 하천지형은 다시 경계마찰을 통해 흐름을 변화시킨다. 이러한 흐름-유사의 상호작용에 덧붙여 하천에 자생하는 식생은 흐름과 유사 이송 모두에 영향을 주며, 식생 성장 또한 흐름과 유사, 지형과 같은 물리적 서식기반에 의해 영향을 받는다(우효섭, 2002a).
댐 건설로 인해 하류 충적하천은 어떤 현상을 겪나요? 국내는 1960년대부터 급속한 산업화, 도시화를 겪으면서 댐 건설, 골재채취, 하천 개수 등으로 흐름, 유사, 지형, 식생 간 상호작용을 촉진시켜 그에 따라 수문지형적 과정의 변화가 촉진되었다. 특히 댐 건설로 하류 충적하천은 상류에서 신선한 유사가 더 이상 공급되지 않게 되고, 홍수를 조절함에 따라 하천 흐름은 과거 한계소류력 이상에서 하상을 쓸고 내려가는 힘이 줄게 되었다. 그 결과 나타나는 현상이 이른바 “green river (녹색하천)” (우효섭, 2008)으로서 전국적으로 크고 작은 댐이 있는 하천 하류의 일정구간은 이 같은 하천에 식생이 이입되어 활착하게 되었다.
안동, 임하, 합천댐 등 21개 댐을 대상으로, 댐 하류하천의 사주와 식생의 면적 변화, 변화지수, 변화정도와 경년변화를 조사한 결과는? 박봉진 등 (2008)은 항공사진을 이용하여 안동, 임하, 합천댐 등 21개 댐을 대상으로 댐 하류하천의 사주와 식생의 면적 변화, 변화지수, 변화정도와 경년변화 등을 조사하였다. 그 결과 안동댐 하류의 경우 내성천 합류점까지 약 65 km 구간에서 ‘맨’ 사주 면적은 78 % 감소하였고, 식생사주 면적은 무려 630 % 증가한 것으로 나타났다. 나중에 본 논문에서 제시되지만 임하댐이 건설되기 전에는 안동댐 하류 하천은 실질적인 변화가 없었기 때문에 안동댐 하류 하천의 식생이입은 상당부분 임하댐 건설에 따른 것이다.
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참고문헌 (19)

  1. 박봉진, 장창래, 이삼희, 정관수(2008). "댐 하류하천의 사주와 식생 면적 변화에 관한 연구." 한국수자원학회 논문집, 제41권, 제12호, pp. 1163-1172. 

  2. 우효섭(2002a). "생태하천공학의 의의와 실무-생태학과 토목공학의 접목을 통한 새로운 연구분야." 대한토목학회 학술발표회, 부산, 10월. pp. 1737-1740. 

  3. 우효섭, 유대영, 안홍규, 최성욱(2002b). "황강댐 하류하 천의 사주 식생활착과 침식 현상의 기초 조사.연구." 대한토목학회 추계학술발표회, 부산, 10월. pp. 1693- 1696. 

  4. 우효섭(2008), "화이트리버, 그린리버?" 한국수자원학회지 기술기사, 제41권, 제12호, pp. 38-47. 

  5. 우효섭(2009a). "하천에서 식생활착 연구 문헌조사-화이 트리버가 그린리버로 변하는 과정의 연구(1&II)." 한국수자원학회지 기술기사, 제42권, 제8호, pp. 37-53. 

  6. 우효섭, 박문형, 정상준(2009b). "하천식생 활착 유형과 사례의 기초 조사연구." 한국수자원학회 학술발표회 논문집, 용평, 5월. pp. 474-478. 

  7. 유권규, 우효섭(1993). "HEC-6를 이용한 대청댐 하류의 하상변동 예측." 대한토목학회논문집, 제13권, 제5호, pp. 157-163. 

  8. 이진원, 김형섭, 우효섭(1993). "댐 건설로 인한 5대수계 의 유황변화 분석." 대한토목학회논문집, 제13권, 제3 호, pp. 79-91. 

  9. 장창래(2008). 하천교란백서, Ecoriver21 연구단 기술보고서 ER 2008-4-1, p. 33. 

  10. Azami, K., Suzuki, H., and Toki, S. (2004). "Changes in riparian vegetation communities below a large dam in a monsoonal region: Futase Dam, Japan." River Research and Applications, John Wiley & Sons, Vol. 20, pp. 549-563. 

  11. Benjankar, R., Egger, G., Yi Xie, and Jorde, K. (2007). "Reservoir operations and ecosystem losses: concept and application of a dynamic floodplain vegetation model at the Kootenai River, USA.", Proceedings of the 6th International Symposium on Ecohydraulics, Christchurch, New Zealand. 

  12. Choi, S.-U., Yoon, B. M., and Woo, H. (2005). "Effects of Dam-induced Flow Regime Change on Downstream River Morphology and Vegetation Cover in the Hwang River, Korea." River Research and Applications, John Wiley & Sons, Vol. 21, pp. 315-325. 

  13. Kamada, M., Kojima, M., Yoshida, R., Asai, K., and Okabe, T. (2002). "Influence of dam construction on distributation of riparian plant communities in the Katsuura River, Shikoku, Japan." Ecology and Civil Engineering, Vol. 5, No. 1, pp. 103-114. (in Japanese) 

  14. Maenor, S., and Watanabe, S. (2008). "Field experiment to restore a gravel bar and control growth of trees in the Asahi River." Journal of River Basin Management, Vol. 6, No. 3, pp. 225-232. 

  15. Mahoney, J.M., and Rood, S.B. (1998). "Steam flow requirements for cottonwood seedling recruitment in integrative model." Wetlands, Vol. 18, No. 4, pp. 634-645. 

  16. Nakamura, F. (1999). "Influence of dam structures on dynamics of riparian forests." Ecology and Civil Engineering, Vol. 2, No. 2, pp. 125-139. (in Japanese) 

  17. Rood, S.B., and Mahoney, J.M. (1990). "Collapse of riparian poplar forests downstream from dams in Western Prairies: Probable causes and prospects for mitigation." Environmental Management, Vol. 14, No. 4, pp. 451-464. 

  18. Williams, G.P., and Wolman, M.G. (1984). Downstream effects of dams on alluvial channels, USGS Professional Paper 1286, Department of the Interior, USA. 

  19. Woo, H., Lee, D-S., Ahn, H.K., Lee, C.S., and Yeo, W.K. (2004). "Effect of River Channel Meander on Hydro-geomorphologically Induced Vegetation Expansion on Sandbars." Proceedings of the 6th International Conference on Hydro-Science and- Engineering, Brisbane, Australia, pp. 514-515. 

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