산불피해지의 급경사면에 있어서 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우의 형태와 강도를 산불의 피해강도 및 경과년수별로 파악하고, 그에 따른 침식토사량의 변화와 그 원인을 해석하기 위해 2000년도에 발생한 산불피해지 가운데 강원도 삼척시 인근지역을 대상으로 저 중 고강도산불피해를 입은 산림에 각각 3개소씩, 총 9개의 조사구를 선정하여 침식토사량을 측정하였다. 그 결과, 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 지표토양의 침식에 영향을 미치는 강우형태는 일강우량에서 실효우량으로 변화하였으며, 토양침식에 영향을 미치는 강우강도는 점차 증가하는 것으로 나타났다. 산불이 발생하게 되면 식생에 의한 강우차단이 저감될 뿐만 아니라 토양공극이 감소되어 침투능 역시 저하되며, 이러한 유수의 표면유출에 관여하는 물리적 생태학적 조건은 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 다양화된다. 이러한 현상은 산불피해지의 토양침식에 직접적인 영향을 미쳐 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 침식토사량은 경감되었으며, 그 증가추세 역시 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 산불피해지의 다양한 물리적 생태학적 조건을 고려한 종합적인 복원 및 관리방안의 수립이 절실히 요구된다.
산불피해지의 급경사면에 있어서 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우의 형태와 강도를 산불의 피해강도 및 경과년수별로 파악하고, 그에 따른 침식토사량의 변화와 그 원인을 해석하기 위해 2000년도에 발생한 산불피해지 가운데 강원도 삼척시 인근지역을 대상으로 저 중 고강도산불피해를 입은 산림에 각각 3개소씩, 총 9개의 조사구를 선정하여 침식토사량을 측정하였다. 그 결과, 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 지표토양의 침식에 영향을 미치는 강우형태는 일강우량에서 실효우량으로 변화하였으며, 토양침식에 영향을 미치는 강우강도는 점차 증가하는 것으로 나타났다. 산불이 발생하게 되면 식생에 의한 강우차단이 저감될 뿐만 아니라 토양공극이 감소되어 침투능 역시 저하되며, 이러한 유수의 표면유출에 관여하는 물리적 생태학적 조건은 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 다양화된다. 이러한 현상은 산불피해지의 토양침식에 직접적인 영향을 미쳐 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 침식토사량은 경감되었으며, 그 증가추세 역시 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 산불피해지의 다양한 물리적 생태학적 조건을 고려한 종합적인 복원 및 관리방안의 수립이 절실히 요구된다.
To examine 1) rainfall pattern (i.e., type and intensity) regulating surface erosion on hillslopes in postwildfire area and 2) its effect on variation in sediment yield along the gradient of severity wildfire regimes and elapsed years, we surveyed the amount of sediment yield with respect to daily o...
To examine 1) rainfall pattern (i.e., type and intensity) regulating surface erosion on hillslopes in postwildfire area and 2) its effect on variation in sediment yield along the gradient of severity wildfire regimes and elapsed years, we surveyed the amount of sediment yield with respect to daily or net-effective rainfall in 9 plots in eastern coastal region, Republic of Korea. Before field investigation, all plots classified into three groups: low-, mixed- and high-severity wildfire regimes (3 plots in each group). We found that, with decreasing wildfire regimes and increasing elapsed years, the rainfall type regulating surface erosion changed from daily rainfall to net-effective rainfall (considering rainfall continuity) and its intensity increased continuously. In general, wildfires can destroy the stabilized forest floors, and thus rainfall interception by vegetation and litter layer should be reduced. Wildfires can also decrease soil pores in forest floors, and thus infiltration rates of soil are reduced. These two processes lead to frequent occurrence of overland flows required to surface erosion, and sediment yields in post-wildfire areas should increase linearly with increasing rainfall events. With the decreasing severity wildfire regimes and the increasing elapsed years, these processes should be stabilized, and therefore their sediment yields also decreased. Our findings on variations in sediment yields caused by the wildfire regimes and the elapsed years suggest understanding of hydrogeomorphic and ecologic diversities in post-wildfire areas, and these should be carefully examined for both watershed management and disaster prevention.
To examine 1) rainfall pattern (i.e., type and intensity) regulating surface erosion on hillslopes in postwildfire area and 2) its effect on variation in sediment yield along the gradient of severity wildfire regimes and elapsed years, we surveyed the amount of sediment yield with respect to daily or net-effective rainfall in 9 plots in eastern coastal region, Republic of Korea. Before field investigation, all plots classified into three groups: low-, mixed- and high-severity wildfire regimes (3 plots in each group). We found that, with decreasing wildfire regimes and increasing elapsed years, the rainfall type regulating surface erosion changed from daily rainfall to net-effective rainfall (considering rainfall continuity) and its intensity increased continuously. In general, wildfires can destroy the stabilized forest floors, and thus rainfall interception by vegetation and litter layer should be reduced. Wildfires can also decrease soil pores in forest floors, and thus infiltration rates of soil are reduced. These two processes lead to frequent occurrence of overland flows required to surface erosion, and sediment yields in post-wildfire areas should increase linearly with increasing rainfall events. With the decreasing severity wildfire regimes and the increasing elapsed years, these processes should be stabilized, and therefore their sediment yields also decreased. Our findings on variations in sediment yields caused by the wildfire regimes and the elapsed years suggest understanding of hydrogeomorphic and ecologic diversities in post-wildfire areas, and these should be carefully examined for both watershed management and disaster prevention.
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문제 정의
일반적으로 토사재해는 현재의 강우와 더불어 과거에 발생한 강우의 영향도 함께 받게 되며, 그 영향강도는 현재에 발생한 강우와의 시간차가 커질수록 감소하는 경향을 나타낸다(竹本 등, 2004; 恩田 등, 2006). 따라서 이 연구에서는 현재의 강우를 나타내는 일강우량과 함께 과거에 발생한 강우의 영향을 고려한 실효우량을 파악하여 분석에 이용하였다.
이 논문의 결과는 산불피해지의 피해정도 및 산불피해 후의 경과년수에 따른 복원방안의 차별화를 제시하고 있다. 특히 강한 산불피해를 입은 산림의 경우 산불발생 직후부터 3년이 경과해도 비교적 약한 강우강도에 민감히 반응할 뿐만 아니라 이러한 약한 강우강도를 갖는 강우가 지속적으로 발생할 경우 극심한 표면침식을 유발할 수 있기 때문에 토사유실을 저감시키기 위한 적극적인 처리가 조속히 요구된다.
이 연구는 2000년도에 발생한 동해안 산불피해지를 대상으로 산불이 산지의 물리적인 변화에 미치는 영향을 파악하고, 생태계 및 복원기법을 고려한 산불피해지의 2차적인 피해를 방지함과 동시에 복구방안 및 관리 대책에 요구되는 기초적인 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 연구 결과, 지표토양의 침식에 영향을 미치는 강우형태 및 강도와 그에 따른 침식토사량의 변화는 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 매우 다양하게 나타났다.
제안 방법
현지조사는 산불이 발생한 후인 2001년 4월부터 2003년 10월까지로 연중 동절기를 제외한 3월부터 11월에 걸쳐 이루어졌다. 이 연구는 Agee(1993)에 의해 제안된 산불피해 강도의 분류방법을 인용하여 크게 (i) 저강도 산불 피해(Low-severity wildfire regime)와 (ii) 고강도 산불피해(High-severity wildfire regime), 그리고 이들의 중간정도인 (iii) 중강도 산불피해(Mixed-severity wildfire regime)의 세 단계로 나누어 조사를 실시하였다. 즉, 저강도 산불피해를 입은 산림은 주로 하층식생만이 소실된 형태이며, 고강도 산불피해를 입은 산림은 하층식생뿐만 아니라 상층식생도 함께 소실된 형태를 말한다.
특히 기상현상으로 대표되는 토사재해의 유인에 관한 연구는 정도가 높을 뿐만 아니라 비교적 취급하기 쉬운 예측방법이라는 점에서 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 이러한 배경을 바탕으로 이 연구에서는 산불피해지의 급경사면에 있어서 1) 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우의 형태와 강도를 산불피해의 강도 및 경과년수별로 파악하며, 2) 그에 따른 침식토사량의 변화와 그 원인을 해석하였다. 일반적으로 토사재해는 현재의 강우와 더불어 과거에 발생한 강우의 영향도 함께 받게 되며, 그 영향강도는 현재에 발생한 강우와의 시간차가 커질수록 감소하는 경향을 나타낸다(竹本 등, 2004; 恩田 등, 2006).
이 연구에서는 모든 조사구에 걸쳐 동일한 강우 형태 및 강도에서의 침식토사량 변화를 파악하지 않았기 때문에 이에 대한 직접적인 비교를 하는 것은 무리가 있다. 따라서 비교하고자 하는 복수의 대상 조사구들에 있어서 모델선정에 의해 선택된 강우형태 및 강도의 상대적인 크기를 고려한 간접적인 비교방법을 통해 고찰하였다.
com/samcheok/)로부터 조사지점에서 가장 근접한 위치에 설치된 궁촌과 임원관측소의 일강우량(Daily rainfall) 데이터를 이용하였으며, 조사 기간인 2001년 4월부터 2003년 10월까지 발생한 모든 강우를 대상으로 해석하였다. 또한 일강우량 데이터를 이용하여 강우의 연속성을 고려한 실효우량(Net-effective rainfall)을 추정하였다. 저류관수법에 의한 실효우량은 대상으로 하는 산림유역의 다양한 물리적, 수문학적 및 생태학적 조건을 모두 대변할 수는 없기 때문에 홍수유출의 저감형태가 모두 동일하게 나타난다는 단점을 갖고 있지만(이창우 등, 2009), 산출방법이 간단한데 비해 그 정도가 비교적 높다는 장점을 갖고 있어 국지적인 산림의 관리가 아닌 종합적인 유역관리에 있어서 매우 유용한 지표라 할 수 있다.
즉 AIC는 대수우도최대화(log-likelihood maximization)를 통하여 목적변량을 설명하기 위해 만들어 질 수 있는 모든 모델들의 순위를 정하기 위한 기준으로 최소의 AIC 값을 x 라고 할 경우 이 x 값을 갖는 모델이 최적의 회귀모델이며, x+2 이하의 값을 나타내는 모델 역시 최적의 모델로 간주 할 수 있다(Burnham and Anderson, 2002). 여기서 선택된 최적의 모델이 둘 이상일 경우 최소의 AIC값을 나타내는 모델을 회귀식으로 나타내어 강우인자에 따른 침식토사량 변화를 관찰하였다. 한편, 동일한 조사구에서 반복적으로 얻어진 데이터는 독립변수로 볼 수 없기 때문에 조사구번호를 랜덤효과(Random Effect)를 나타내는 변수로 설정하였다(Crawley, 2005).
이렇게 채취한 토사는 실내실험에 앞서 자연광에서 건조시켰으며, 이 때 침식토사를 제외한 유기물들을 재차 제거하였다. 이 후 75℃의 건조기에서 48시간 건조시킨 후 무게를 측정하여 지표유출토사를 추정하였다.
지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우의 형태와 강도를 산불피해의 강도 및 경과년수별로 파악하기 위해 각 조사시점 간에 발생한 강우 중 x mm 이상의 우량을 기록한 일강우량의 합계, 혹은 y mm 이상의 실효우량의 합계를 계산하였다. 여기서 x 값은 0(즉 일강우량의 총합), 10, 20, .
대상 데이터
산불피해지에 있어서 산불강도에 따른 식생상태의 변화와 더불어 지표토사의 침식량에 영향을 미치는 요인 중 가장 대표적인 것은 강우라 할 수 있다. 강우데이터는 강원도 삼척시청 홈페이지(www.e-bangjae.com/samcheok/)로부터 조사지점에서 가장 근접한 위치에 설치된 궁촌과 임원관측소의 일강우량(Daily rainfall) 데이터를 이용하였으며, 조사 기간인 2001년 4월부터 2003년 10월까지 발생한 모든 강우를 대상으로 해석하였다. 또한 일강우량 데이터를 이용하여 강우의 연속성을 고려한 실효우량(Net-effective rainfall)을 추정하였다.
그리고 중강도 산불피해를 입은 산림은 저·고강도 산불피해를 입은 산림이 서로 패치상를 이루고 있는 형태를 나타낸다. 또한 각 산불피해의 강도별로 3개소씩 총 9개의 조사대상사면을 선정하였으며, 각각의 독립된 조사대상사면에는 Figure 2와 같은 라이시미터를 1개씩 설치하였다. 여기서 이 논문의 목적에 해당하지 않는 조사구의 물리적 환경에 의한 침식토사량의 변화 가능성을 배제하기 위해 1) 모든 조사구를 29° 이상의 급경사지에만 설치하여 경사에 따른 침식토사량의 변화가 최소화되도록 하였으며, 2) 조사구의 사면방향 및 고도는 특정범위에 제한되도록 설치하지 않았음에도 불구하고 바람이나 일조조건보다는 산불피해에 따른 식생피도에 크게 영향을 받도록 설치하였다.
산불피해지의 사면에서 발생하는 침식토사량을 파악하기 위해 조사대상사면에 설치된 라이시미터의 최하단부의 집수정에 유입된 토사를 채취하여 분석에 이용하였다. 여기서 집수정 내에 존재하는 침식토사를 제외한 다양한 유기물(낙엽, 가지 및 동물유체 등)은 1차적으로 현장에서 제거하였다.
조사지는 행정구역상 강원도 삼척시 근던면 궁촌리와 원덕읍 임원리에 위치하며(Figure 1), 전 지역에 걸쳐 생육하고 있었던 소나무는 산불로 인해 소실된 지역으로 산불발생 후 현재에는 고사리, 산거울, 억새 등의 초본식물은 물론 소나무, 참싸리, 졸참나무나 신갈나무 등의 참나무류 등의 목본식물도 다수 생육하고 있다. 또한 지질은 대체로 양분이 거의 없는 마사토이며, 기후는 온대성기후로 연평균 기온이 약 12.
현지조사는 산불이 발생한 후인 2001년 4월부터 2003년 10월까지로 연중 동절기를 제외한 3월부터 11월에 걸쳐 이루어졌다. 이 연구는 Agee(1993)에 의해 제안된 산불피해 강도의 분류방법을 인용하여 크게 (i) 저강도 산불 피해(Low-severity wildfire regime)와 (ii) 고강도 산불피해(High-severity wildfire regime), 그리고 이들의 중간정도인 (iii) 중강도 산불피해(Mixed-severity wildfire regime)의 세 단계로 나누어 조사를 실시하였다.
데이터처리
분석에 앞서 이 논문에서 사용된 모든 변수들은 그들이 갖고 있는 정규성을 개선하기 위해 대수변환(log10x 혹은 (log10(x+1))을 실시하였으며, 모든 통계처리는 무료 통계패키지인 R(version 2.10.1) 프로그램을 이용하였다.
이론/모형
, 180, 190, 200으로 설정하였다. 이렇게 설정된 설명변수를 단위면적당 침식토사량을 목적변량으로 하는 일반화선형혼합모델(Generalized Linear Mixed Model; GLMM)에 적용하였으며, Akaike Information Criterion (AIC)를 기준으로 침식토사량을 설명하는 최적모델을 선정하였다(Burnham and Anderson, 2002). 즉 AIC는 대수우도최대화(log-likelihood maximization)를 통하여 목적변량을 설명하기 위해 만들어 질 수 있는 모든 모델들의 순위를 정하기 위한 기준으로 최소의 AIC 값을 x 라고 할 경우 이 x 값을 갖는 모델이 최적의 회귀모델이며, x+2 이하의 값을 나타내는 모델 역시 최적의 모델로 간주 할 수 있다(Burnham and Anderson, 2002).
성능/효과
또한 각 산불피해의 강도별로 3개소씩 총 9개의 조사대상사면을 선정하였으며, 각각의 독립된 조사대상사면에는 Figure 2와 같은 라이시미터를 1개씩 설치하였다. 여기서 이 논문의 목적에 해당하지 않는 조사구의 물리적 환경에 의한 침식토사량의 변화 가능성을 배제하기 위해 1) 모든 조사구를 29° 이상의 급경사지에만 설치하여 경사에 따른 침식토사량의 변화가 최소화되도록 하였으며, 2) 조사구의 사면방향 및 고도는 특정범위에 제한되도록 설치하지 않았음에도 불구하고 바람이나 일조조건보다는 산불피해에 따른 식생피도에 크게 영향을 받도록 설치하였다. 각 조사구의 개요는 Table 1과 같다.
GLMM에 의한 분석결과, 산불피해의 강도 및 경과년수별 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우형태와 그 강도는 매우 다양하게 나타났다(Figure 3). 고강도 산불피해에서는 산불발생 후의 경과년수에 관계없이 일강우량이 실효우량보다 침식토사량에 대한 설명력이 높은 것으로 나타냈다.
GLMM에 의해 선택된 강우패턴과 침식토사량의 관계를 도해한 결과, 모든 조사구에서 선택된 강우형태별 강도가 증가할수록 침식토사량 역시 증가하는 정의 상관관계를 나타냈다(Figure 4). 모델선정에 의해 선택된 강우형태 및 강도에 의해 지표유출수가 발생하게 되고, 이러한 강우가 지속적으로 발생함에 따라 지표유출수의 유수력 역시 증가하기 때문에 이에 직접적인 영향을 받는 침식토사량 역시 지속적으로 증가할 것으로 사료된다.
GLMM을 이용하여 지표토사의 침식량을 설명하는 최적모델을 확인한 결과, 고강도 산불피해를 입은 산림의 1, 2차년도는 10 mm의 비교적 약한 일강우량에 의해 침식토사량이 가장 민감하게 반응한 것에 반해, 3차년도에는 10 mm와 함께 20 mm의 일강우량에도 민감하게 반응하는 것으로 나타났다(Figure 3의 H-1st, H-2nd 및 H-3rd). 산림유역에 있어서 산불의 발생은 수목, 하층식생 및 임상물의 소실을 가져와 산지의 물순환에 질·양적으로 영향을 미치게 되며, 특히 여름철에는 홍수유량의 증가에 따른 각종 토사재해가 발생하게 된다(우보명과 권태호, 1983; Meyer and Wells, 1997).
고강도 산불피해에서는 산불발생 후의 경과년수에 관계없이 일강우량이 실효우량보다 침식토사량에 대한 설명력이 높은 것으로 나타냈다. 강우강도의 경우 1차년도와 2차년도는 10 mm의 일강우량이 설명력이 가장 높은 것으로 나타났으나, 3차년도에는 10 mm(AIC=35.91)의 일강우량과 함께 20 mm(AIC=35.88)의 일강우량도 높은 설명력을 갖는 것으로 나타났다. 고강도 산불피해와는 달리 중강도 산불피해의 경우 1차년도에는 10 mm(AIC=7.
GLMM에 의한 분석결과, 산불피해의 강도 및 경과년수별 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우형태와 그 강도는 매우 다양하게 나타났다(Figure 3). 고강도 산불피해에서는 산불발생 후의 경과년수에 관계없이 일강우량이 실효우량보다 침식토사량에 대한 설명력이 높은 것으로 나타냈다. 강우강도의 경우 1차년도와 2차년도는 10 mm의 일강우량이 설명력이 가장 높은 것으로 나타났으나, 3차년도에는 10 mm(AIC=35.
그 결과, 강우와 침식토사량의 관계는 전체적으로 GLMM에 의해 선택된 강우량의 합이 증가함에 따라 침식되는 토사량 역시 증가하는 경향을 나타냈다. 먼저 산불피해의 강도에 따른 침식토사량의 변화를 살펴보면, 고강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 가장 크게 나타났고, 중강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 그 다음이었으며, 마지막으로 저강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 가장 적은 것으로 나타났다.
또한 토양공극의 감소에 따른 침투능의 저하로 인해 강우발생으로부터 토양공극의 포화까지 걸리는 시간이 상대적으로 빠르며(Johnson and Beschta, 1980; Martin and Moody, 2001), 지표침식의 전제조건인 표면유출을 발생시키기 위해 요구되는 강우강도 역시 저하된다(Wondzell and King, 2003). 따라서 산불발생 이후 시간의 경과가 상대적으로 짧은 1차년도의 경우 지표면에 도달한 강우는 비록 약한 강도일지라도 토양 중에 저유되기보다는 지표수로서 쉽게 유출되어 비교적 많은 양의 토사를 침식시킬 것으로 사료된다. 이러한 경향은 조사 2차년도는 물론 3차년도에도 쉽게 변하지 않는 것으로 나타났으며, 조사지역이 해안지대의 급경사지로 마사토가 주를 이루고 있는 상황을 고려할 때, 식생의 침입 및 정착이 어려워 토사의 침식을 막을 수 있는 물리적·생태적 환경을 형성하는 것이 상대적으로 어렵다는 것이 그 원인이라 추측할 수 있다.
그 결과, 강우와 침식토사량의 관계는 전체적으로 GLMM에 의해 선택된 강우량의 합이 증가함에 따라 침식되는 토사량 역시 증가하는 경향을 나타냈다. 먼저 산불피해의 강도에 따른 침식토사량의 변화를 살펴보면, 고강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 가장 크게 나타났고, 중강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 그 다음이었으며, 마지막으로 저강도 산불피해를 입은 산림에서의 침식토사량이 가장 적은 것으로 나타났다. 산불피해의 경과년수에 따른 변화를 살펴보면, 산불피해의 강도에 상관없이 시간의 경과에 따른 침식토사량의 변화는 두드러지게 나타나지 않은 반면, 고강도 산불피해를 입은 산림을 제외한 중·저강도 산불피해를 입은 산림에서는 그 증가추세가 감소하는 것을 알 수 있다.
이 연구는 2000년도에 발생한 동해안 산불피해지를 대상으로 산불이 산지의 물리적인 변화에 미치는 영향을 파악하고, 생태계 및 복원기법을 고려한 산불피해지의 2차적인 피해를 방지함과 동시에 복구방안 및 관리 대책에 요구되는 기초적인 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 연구 결과, 지표토양의 침식에 영향을 미치는 강우형태 및 강도와 그에 따른 침식토사량의 변화는 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 매우 다양하게 나타났다. 이는 산불 발생에 의한 수목, 하층식생 및 임상물의 소실과 토양공극의 감소에 따른 침투능의 저하에 의해 지표침식의 전제 조건인 표면유출의 발생조건이 다양화되었기 때문으로 사료된다.
이러한 환경의 조성은 임상에 도달한 강우가 일정기간 지중에 저유된 후에 유출되도록 하며, 이 때 비로소 지표토사를 침식 및 운반할 것으로 사료된다. 이러한 일련의 과정은 시간의 경과에 따른 지피식생의 안정화와 함께 더욱 두드러지게 나타날 것으로 판단되며, 이 논문의 경우 2차년도에는 30 mm의 실효우량이, 3차년도에는 40 mm의 실효우량이 침식토사량을 설명하는 최적의 변수로 선택되어 소폭의 변화만이 관측되었다는 점이 그 증거라 할 수 있다.
98)의 실효우량이 최적의 강우강도로 나타났다. 저강도 산불피해의 경우는 시간의 경과에 관계없이 일강우량보다는 실효우량이 최적의 강우형태로 나타났으며, 1차년도에는 30 mm, 2차년도에는 60 mm의 실효우량이, 그리고 3차년도에는 50 mm(AIC=27.24)와 60 mm (AIC=28.19)의 실효우량이 함께 침식토사량을 설명하는 최적의 강우강도로 나타났다. 여기서 일강우량이 아닌 실효우량이 상대적으로 침식토사량을 설명하는 효율적인 강우형태로 나타난 조사구의 경우 비록 최적의 강우강도로는 선택되지 않았지만 100 mm 이상의 강한 강우강도의 범위에서 재차 하향피크를 나타내고 있다는 것이 또 하나의 특징이라 할 수 있다.
후속연구
따라서 각 강우별 표면유출수의 질·양적인 변화를 지속적으로 모니터링하며, 이를 기초로 유역특성에 알맞은 토사재해를 조절·억제할 수 있는 환경친화적인 사방공법에 대한 구체적인 연구가 지속되어야 할 것이다.
(2008)은 우드칩을 이용한 멀칭이 지표유출수의 발생 및 토사유실의 방지에 미치는 영향을 파악한 연구에서 멀칭이 식생피도를 증가시키는데 효과적이지 않다는 것을 확인하였다. 따라서 토양침식의 안정화와 동시에 조속한 녹화가 요구되는 경우 대상지의 물리적 상황을 고려하여 종자파종이나 구조물의 도입 등을 통한 식생의 도입 및 생육을 위한 환경의 조성이 절실히 요구될 것이다. 예를 들어 산불피해를 입은 산지사면에 종자를 파종하여 피복상태의 변화를 관찰한 Pinaya et al.
그러나 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 수관·하층식생에 의한 강우차단량과 토양의 침투능 및 잔존식생들의 재생장율 등의 물리적·생태적 환경조건이 매우 다양하기 때문에 이들의 직접적인 영향을 받는 침식토사량 및 그 증가 추세 역시 각 조사구별로 다소의 차이가 있을 것으로 추정된다. 이 연구에서는 모든 조사구에 걸쳐 동일한 강우 형태 및 강도에서의 침식토사량 변화를 파악하지 않았기 때문에 이에 대한 직접적인 비교를 하는 것은 무리가 있다. 따라서 비교하고자 하는 복수의 대상 조사구들에 있어서 모델선정에 의해 선택된 강우형태 및 강도의 상대적인 크기를 고려한 간접적인 비교방법을 통해 고찰하였다.
이상의 결과는 산불피해지의 급경사면에 있어서 토양 침식에 미치는 강우패턴을 실측치를 기반으로 하여 해석함으로써 토사유출에 의한 재해를 예측함과 동시에 그로 인한 피해를 저감할 수 있는 방안을 마련하는 데에 유효하게 활용될 것으로 사료된다. 또한 산불피해지의 토사재해 방지기술 검토와 집중호우로 인한 2차 피해 방지를 위한 선결과제로서 그 의미가 매우 크다고 사료된다.
한편, 중강도 산불피해 및 저강도 산불피해를 입은 산림의 경우 산불피해 후 2년 이내에 토양침식이 안정화되는 경향을 나타내고 있기 때문에 앞서 기술한 토사유실을 저감키 위한 적극적인 처리는 극히 제한된 지역에서 실시할 필요가 있다. 예를 들어 하천에 인접해 있는 산지사면의 경우 유실된 토사가 계류로 유입되어 하류에 형성되어 있는 하천생태계 혹은 인간생활권에 직접적인 피해를 가할 수 있기 때문에 토사유실 방지를 위한 적극적인 처리가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
임상에 도달한 강우는 어떤 경우에 지표수로서 계류로 유입되는가?
산림유역에 있어서 임상에 도달한 강우는 계류로 유입되는 과정에서 사면의 물리적 환경에 크게 영향을 미친다(Anderson and Burt, 1990; Knighton, 1998). 즉, 임상에 도달한 강우는 지중으로 침투한 후 지하수대를 통하여 계류에 유입하게 되는데(Anderson and Burt, 1990; Allan, 1995), 이 때 토양이 갖고 있는 침투능을 초과하였을 경우 강우는 지표면을 가로질러 지표수로서 계류로 유입하게 되며, 이 과정에서 사면을 피복하고 있는 낙엽, 가지 및 도목 등의 유기물과 함께 다량의 토사가 하천에 공급된다(Keller and Swanson, 1979; Nakamura et al., 2000).
산불피해유역의 다양한 환경조건에서의 토사유출 시기 및 규모에 대한 예측이 토사재해 방지에 있어 필수적인 이유는 무엇인가?
이와 같은 강우에 의한 재해발생은 산불피해유역에서 더욱 두드러지게 나타난다(Johnson and Beschta, 1980; Johansen et al., 2001). 특히 여름철의 집중호우나 태풍에 의한 강우 발생 시에는 산사태 등에 의해 다량의 토사가 계류로 유입되고, 뒤따르는 토석류 및 홍수로 인해 하류 지역에 형성되어 있는 인간생활권까지 유출되어 각종 토사재해를 유발하게 된다(동해안산불피해지 공동조사단, 2000a, 2000b). 따라서 산불피해유역의 다양한 환경조건에서의 토사유출 시기 및 규모에 대한 예측은 토사재해 방지의 필수요건이라 할 수 있다.
임상에 도달한 강우가 지표수로서 계류로 유입되는 과정에서 하천에 무엇이 동시에 유입되는가?
산림유역에 있어서 임상에 도달한 강우는 계류로 유입되는 과정에서 사면의 물리적 환경에 크게 영향을 미친다(Anderson and Burt, 1990; Knighton, 1998). 즉, 임상에 도달한 강우는 지중으로 침투한 후 지하수대를 통하여 계류에 유입하게 되는데(Anderson and Burt, 1990; Allan, 1995), 이 때 토양이 갖고 있는 침투능을 초과하였을 경우 강우는 지표면을 가로질러 지표수로서 계류로 유입하게 되며, 이 과정에서 사면을 피복하고 있는 낙엽, 가지 및 도목 등의 유기물과 함께 다량의 토사가 하천에 공급된다(Keller and Swanson, 1979; Nakamura et al., 2000).
참고문헌 (39)
동해안산불피해지 공동조사단. 2000a. 산불피해지의 건전한 자연생태계 복원 및 항구적인 산림복구계획 수립을 위한 동해안 산불지역 정밀조사 보고서 I. 동해안산불피해지 공동조사단. pp. 533.
동해안산불피해지 공동조사단. 2000b. 산불피해지의 건전한 자연생태계 복원 및 항구적인 산림복구계획 수립을 위한 동해안 산불지역 정밀조사 보고서 II. 동해안산불피해지 공동조사단. pp. 311.
신승숙, 박상덕, 조재웅, 이규송. 2008. 양양 산불지역 지표유출 및 토양침식에 대한 식생회복의 영향. 대한토목학회논문집 28: 393-403.
우보명, 권태호. 1983. 황폐산지에서의 산불이 삼림식생 및 토양에 미치는 영향에 관한 연구 (I): 관악산 뱀골계곡에서의 초기영향. 한국임학회지 62: 43-52.
中井眞司. 2009. 地域ごとの降雨特性に着目した土砂移動現象の發生予測に關する硏究. 廣島大學博士論文 pp. 172.
Agee, J.K. 1993. Fire Ecology of Pacific Northwest Forests. Island Press. Washington DC, U.S.A. pp. 493.
Allan, J.D. 1995. Stream Ecology: Structure and Function of Running Waters. 1st ed. Chapman & Hall. London, U.K. pp. 388.
Anderson, M.G. and Burt, T.P. 1990. Process studies in hillslope hydrology: an overview. pp. 1-8. In: M.G. Anderson and T.P. Burt, ed. Process Studies in Hillslope Hydrology. John Wiley & Sones Ltd. Chichester, U.K.
Bautista, S., Bellot, J. and Vallejo, V.R. 1996. Mulching treatment for postfire soil conservation in a semiarid ecosystem. Arid Land Research and Management 10: 235-242.
Buchanan, J.R., Yoder, D.C., Denton, H.P. and Smoot, J.L. 2002. Wood chips as a soil cover for construction sites with steep slopes. Applied Engineering in Agriculture 18: 679-683.
Burnham, K.P. and Anderson, D.R. 2002. Model Selection and Multimodel Inference: A Practical Information- Theoretic Approach, 2nd ed. Springer-Verlag, New York, U.S.A. pp. 488.
Choung, Y., Lee, B., Cho, J., Lee, K., Jang, I., Kim, S., Hong, S., Jung, H. and Choung, H. 2004. Forest responses to the large-scale east cost fires in Korea. Ecological Research 19: 43-54.
Chun, K.W., Seo, J.I., Yeom, K.J., Cha, D.S., Kim, K.N., Inoue, S. and Ezaki, T. 2003. Variations of suspended solid and sediment yield in forest fire area: effects of coverage and afforestation. Journal of Rainwater Catchment Systems 9: 13-17.
Crawley, M.J. 2005. Statistics: An Introduction Using R, 1st ed. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, U.K. pp. 327.
Gomi, T., Sidle, R.C. and Richardson, J.S. 2002. Understanding processes and downstream linkages of headwater systems. BioScience 52: 905-916.
Harmon, M.E., Franklin, J.F., Swanson, F.J., Sollins, P., Gregory, S.V., Lattin, J.D., Anderson, N.H., Cline, S.P., Aumen, N.G., Sedell, J.R., Lienkaemper, G.W., Cromack, K. Jr. and Cummins, K.W. 1986. Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems. Advances in Ecological Research 15: 133-302.
Helvey, J.D. 1980. Effects of a north-central Washington wildfire on runoff and sediment production. Journal of the American Water Resources Association 16: 627-634.
Johansen, M.P., Hakonson, T.E. and Breshears, D.D. 2001. Post-fire runoff and erosion from rainfall simulation: contrasting forests with shrublands and grasslands. Hydrological Processes 15: 2953-2965.
Keller, E.A. and Swanson, F.J. 1979. Effects of large organic material on channel form and fluvial processes. Earth Surface Processes and Landforms 4: 361-380.
Kim, C.G., Shin, K.I., Joo, K.Y., Lee, K.S., Shin, S.S. and Choung, Y.S. 2008. Effects of soil conservation measures in a partially vegetated area after forest fires. Science of the Total Environment 399: 158-164.
Knighton, A.D. 1998. Fluvial Forms and Processes: A New Perspective. 1st ed. Arnold, London, U.K. pp. 383.
Martin, D.A. and Moody, J.A. 2001. Comparison of soil infiltration rates in burned and unburned mountainous watersheds. Hydrological Processes 15: 2893-2903.
Meyer, G.A. and Wells, S.G. 1997. Fire-related sedimentation events on alluvial fans, Yellowstone National Park, U.S.A. Journal of Sedimentary Research 67: 776-791.
Nakamura, F. and Swanson, F.J. 2003. Dynamics of wood in rivers in the context of ecological disturbance. pp. 279- 297. In: S.V. Gregory, K.L. Boyer and A.M. Gurnell, ed. The Ecology and Management of Wood in World Rivers (American Fisheries Society Symposium 37). American Fisheries Society. Bethesda, MD, U.S.A.
Nakamura, F., Swanson, F.J. and Wondzell, S.M. 2000. Disturbance regimes of stream and riparian systems: a disturbance-cascade perspective. Hydrological Processes 14: 2849-2860.
Pinaya, I., Sato, B., Arias, M. and Diaz-Fierros, F. 2000. Revegetation of burnt areas: relative effectiveness of native and commercial seed mixtures. Land Degradation and Development 11: 93-98.
Seo, J.I. and Nakamura, F. 2009. Scale-dependent controls upon the fluvial export of large wood from river catchments. Earth Surface Processes and Landforms 34: 786-800. DOI 10.1002/esp.1765.
Swanson, F.J. 1981. Fire and geomorphic processes. pp. 401-420. In: Proceedings of the Conference on Fire Regimes and Ecosystem Properties. USDA Forest Service Publication. Honolulu, Hawaii, U.S.A.
Wondzell, S.M. and King, J.G. 2003. Postfire erosional processes in the Pacific Northwest and Rocky Mountain regions. Forest Ecology and Management 178: 75-87.
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