수변역을 구성하는 중요한 요소인 유목은 유역의 생태적 환경에 영향을 미치는 동시에 재해의 요인으로서 인간생활권에 악영향을 미치기도 한다. 그럼에도 불구하고 우리나라에서는 유목의 발생, 이동 및 체류특성에 대한 구체적인 연구가 진행되고 있지 않다. 따라서 이 연구에서는 산지계류에 있어서 유목체류의 종단적 분포의 이질성에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 그에 따른 유목체류량의 변화를 해석하기 위해 강원도 인제군에 위치한 기룡산 유역을 대상으로 유목의 종단적 분포특성을 파악하였다. 조사 결과, 조사구간의 평균계폭, 직경 1 m 이상의 거력의 개수 및 이들 간의 상호관계가 유목체류량을 설명하는 최적의 예측자로서 나타났다. 일반적으로 산지계류에 분포하고 있는 거력은 유목의 이동을 방해하는 장해물로서 유목체류에 적절한 물리적 환경을 조성한다. 그러나 이 연구에서는 이러한 거력의 영향이 산지계류의 규모에 따라 다르게 나타나는 것으로 나타났다. 즉 계폭이 좁은 구간의 경우 산지계류 내에 분포하는 거력의 개수가 증가함에 따라 유목체류량 역시 지속적으로 증가한 반면, 계폭이 큰 구간의 경우 유목체류량에 미치는 거력의 개수의 영향이 작은 것으로 나타났다. 이는 계폭이 다른 두 지역에 있어서 동일한 양의 거력들이 존재할 경우 이들에 의한 계폭의 감소비율이 다르기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 이러한 유목의 종단적 분포특성 및 이에 영향을 미치는 생태적 물리적 환경을 고려한 계통적이고 체계적인 사방사업이 실시되어야 할 것이다.
수변역을 구성하는 중요한 요소인 유목은 유역의 생태적 환경에 영향을 미치는 동시에 재해의 요인으로서 인간생활권에 악영향을 미치기도 한다. 그럼에도 불구하고 우리나라에서는 유목의 발생, 이동 및 체류특성에 대한 구체적인 연구가 진행되고 있지 않다. 따라서 이 연구에서는 산지계류에 있어서 유목체류의 종단적 분포의 이질성에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 그에 따른 유목체류량의 변화를 해석하기 위해 강원도 인제군에 위치한 기룡산 유역을 대상으로 유목의 종단적 분포특성을 파악하였다. 조사 결과, 조사구간의 평균계폭, 직경 1 m 이상의 거력의 개수 및 이들 간의 상호관계가 유목체류량을 설명하는 최적의 예측자로서 나타났다. 일반적으로 산지계류에 분포하고 있는 거력은 유목의 이동을 방해하는 장해물로서 유목체류에 적절한 물리적 환경을 조성한다. 그러나 이 연구에서는 이러한 거력의 영향이 산지계류의 규모에 따라 다르게 나타나는 것으로 나타났다. 즉 계폭이 좁은 구간의 경우 산지계류 내에 분포하는 거력의 개수가 증가함에 따라 유목체류량 역시 지속적으로 증가한 반면, 계폭이 큰 구간의 경우 유목체류량에 미치는 거력의 개수의 영향이 작은 것으로 나타났다. 이는 계폭이 다른 두 지역에 있어서 동일한 양의 거력들이 존재할 경우 이들에 의한 계폭의 감소비율이 다르기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 이러한 유목의 종단적 분포특성 및 이에 영향을 미치는 생태적 물리적 환경을 고려한 계통적이고 체계적인 사방사업이 실시되어야 할 것이다.
Whereas recent researches have elucidated the positive ecological roles of large wood (LW) in fishbearing channels, LW is also recognized as a negative factor of log-laden debris flows and floods in densely populated areas. However in Republic of Korea, no study has investigated longitudinal variati...
Whereas recent researches have elucidated the positive ecological roles of large wood (LW) in fishbearing channels, LW is also recognized as a negative factor of log-laden debris flows and floods in densely populated areas. However in Republic of Korea, no study has investigated longitudinal variations of LW distribution and dynamic along the stream corridor. Hence to elucidate 1) physical factors controlling longitudinal distribution of LW and 2) their effect on variation in LW load amount, we surveyed the amount of LW with respect to channel morphology in a mountain stream, originated from Mt. Ki-ryong in Inje, Gangwondo. Model selection in the Generalized Linear Model procedure revealed that number of boulder (greater than or equal to 1.0 m in diameter), bankfull channel width and their interaction were the best predictors explaining LW load volume per unit channel segment area (unit LW load). In general, boulders scattered within small mountain streams influence LW retention as flow obstructions. However, in this study, we found that the effect of the boulders vary with the channel width; that is, whereas the unit LW load in the segment with narrow channel width increased continuously with increasing boulder number, it in the segment with wide channel width did not depend on the boulder number. This should be because that, in two channels having different widths, the rates of channel widths reduced by boulders are different although boulder numbers are same. Our findings on LW load varying with physical factors (i.e., interaction of boulder number and channel width) along the stream corridor suggest understanding for longitudinal continuum of hydrogeomorphic and ecologic characteristics in stream environments, and these should be carefully applied into the erosion control works for systematic watershed management and subsequent disaster prevention.
Whereas recent researches have elucidated the positive ecological roles of large wood (LW) in fishbearing channels, LW is also recognized as a negative factor of log-laden debris flows and floods in densely populated areas. However in Republic of Korea, no study has investigated longitudinal variations of LW distribution and dynamic along the stream corridor. Hence to elucidate 1) physical factors controlling longitudinal distribution of LW and 2) their effect on variation in LW load amount, we surveyed the amount of LW with respect to channel morphology in a mountain stream, originated from Mt. Ki-ryong in Inje, Gangwondo. Model selection in the Generalized Linear Model procedure revealed that number of boulder (greater than or equal to 1.0 m in diameter), bankfull channel width and their interaction were the best predictors explaining LW load volume per unit channel segment area (unit LW load). In general, boulders scattered within small mountain streams influence LW retention as flow obstructions. However, in this study, we found that the effect of the boulders vary with the channel width; that is, whereas the unit LW load in the segment with narrow channel width increased continuously with increasing boulder number, it in the segment with wide channel width did not depend on the boulder number. This should be because that, in two channels having different widths, the rates of channel widths reduced by boulders are different although boulder numbers are same. Our findings on LW load varying with physical factors (i.e., interaction of boulder number and channel width) along the stream corridor suggest understanding for longitudinal continuum of hydrogeomorphic and ecologic characteristics in stream environments, and these should be carefully applied into the erosion control works for systematic watershed management and subsequent disaster prevention.
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제안 방법
석과 함께 산지계류로 유입되어 하류로 유출되거나 계상에 퇴적되어 산지계류의 급격한 계상변동 및 하류지역에 형성되어 있는 인간생활권에 막대한 피해를 초래한다. 이러한 배경을 바탕으로 이 연구에서는 강원도 인제군에 위치한 기룡산 유역을 대상으로 산지계류에 있어서 1) 유목체류의 종단적 분포의 이질성에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 2) 그에 따른 유목체류량의 변화를 해석하였다.
이러한 전제 하에 2.45 km의 총 조사구간을 50 m 단위의 총 49개 소구간으로 나누었으며, 각 소구간에 있어서의 1) 해발고도(channel elevation; CE\ 2) 계상경사 (channel-bed slope; CS), 3) 홍수위흔적위 내의 계폭의 평균치 (channel width; CW) 및 4) 유목의 이 동에 영향을 줄 수 있는 직경 1.0 m 이상인 거력의 개수(bo니Ider number; 时를 고도계, 클리노미터 및 줄자를 이용하여 조사하였다. 여기서 거력의 개수(时는 계상면 위에 노출된 것만을 조사대상으로 하였다.
5 m 이상의 유목을 대상으로 하였다. 또한 이러한 단목이 다수 모여 군집형태를 이루고 있는 것을 유목 군으로 정 의하여 조사를 실시하였다.
, x:y, xn andjz) 역시 설명 변수로서 적용되었으며, 본래의 설명변수(eg, X and j)7> 누락된 채 그들의 상호작용(eg, x:y)만이 단독으로 선정되었을 경우 이 변수는 최적 모델의 예측자로서 고려되지 않았다. 또한 최적 모델을 구성하는 설명변수의 상대적인 중요성을 파악하기 위해 최적 모델로부터 각각의 변수들을 누락시켜 AIC값의 변화 (AAIC)를 파악하였다.
701)이 존재하는 것을 알 수 있었다(Table 2) . 여기서 기존의 선행연구와의 비교의 용이성을 고려해 해발고도(CE)와 홍수발생 시의 피크유량(FD)의 대표변수로서 홍수발생 시의 피크유량(FD)을, 계상경사(CS)와 총 스트림 파워(ZSP)의 대표변수로서 총 스트림 파워(ZSP)를 각각 선정하였다. 한편 조사구간 내의 평균계폭(C力과 거력의 개수(W)는 다른 변수들과의 공선성이 전혀 존재하지 않는 것으로 나타났다.
7 을 적용하였다(大隅眞-, 1987). 이렇게 구해진 유목의 체적은 각 조사구간 단위로 합한 후, 다시 조사구간의 면적으로 나누어 단위면적당 유목체적 량(LW load volume per unit channel segment area; Unit LW load)으로 환산하였으며, 유목 역시 계상면 위에 노출된 것만을 조사대상으로 하였다.
조사구간 내에 있어서의 평균계폭(CW)의 영향를 고려하기 위해 총 49개 조사구간의 총 평균계폭인 17 m 를 기준으로 상대적으로 좁은 계폭의 조사구간과 넓은계폭의 조사구간으로 나눈 후, 거력의 개수(_&¥)와 유목 체류량(以의 관계를 파악하였다(Figure 2). 그 결과, 상대적으로 좁은 계폭을 갖는 구간에 있어서의 유목체류량은 계류 내에 분포하는 거력의 개수에 민감하게 반응하는 정의 상관관계를 나타냈지만, 계폭이상대적으로 큰 경우에는 유목체류량에 미치는 거력의개수의 영향이 매우 작은 것으로 나타났다.
현지조사에 앞서 집중호우가 발생한 직후인 2006년 7 월 28일에 현지를 답사하여 사진 촬영 및 현장 스케치를 기본으로 한 기초조사를 실시 하였으며 , 2006년 7월 30일부터 8월 4일까지 인제군 기룡산 계곡의 본류 2.45 km 구간에 대해 계상미지형 및 유목의 체류특성에 관한 상세조사를 실시하였다.
대상 데이터
, 2002; Wohl and Jaeger, 2009), 이 연구에서는 도로 파괴, 천연댐 형성 및 각종 계상재료의 이동에 직 . 간접적으로 관여할 것으로 추정되는 직경 6 cm 이상, 길이 0.5 m 이상의 유목을 대상으로 하였다. 또한 이러한 단목이 다수 모여 군집형태를 이루고 있는 것을 유목 군으로 정 의하여 조사를 실시하였다.
시설 등에 막대한 피해가 발생하였다. 따라서 이 연구에서는 강원도 인제군 인제읍 기룡산에 위치한 산지계류를 조사대상지로 선정하여 유목의 분포실태를 파악하였다 (Figure 1).
분석에 앞서 계류의 계상경사(CS)와 유목체류량(5成 LW load)은 대수변환(Io&qX 혹은 log10(x+l))^ 통하여 정규성을 개선하였으며, 이 연구에 있어서의 모든 통계처리는 무료 통계패키지 프로그램인 人(version 2.11.1)을 이용하였다 (http://www.r-prqject.org).
0 m 이상인 거력의 개수(bo니Ider number; 时를 고도계, 클리노미터 및 줄자를 이용하여 조사하였다. 여기서 거력의 개수(时는 계상면 위에 노출된 것만을 조사대상으로 하였다.
나타낸다. 이 연구에서 京는 지난 2006년 7월 9일부터 29일까지 인제군 지역에서 발생한 최대일우량인 202 mm를 적용하였으며, /는 다시 다음과 같은 식에 의해 구하였다.
조사대상지의 유역면적은 315.8 ha이며, 이 유역을 흐르는 계류는 계곡벽과 하도 내의 거력 및 돌출형 암반에 의해 스텝풀(step-pool)이 형성되어 있는 암반 하천지형을 나타내고 있다. 유역 내의 산림은 혼효림을 이루고 있으며, 계류 주변부는 흉고직경 20 cm 이하, 수고 20 m 이하의 계안림이 형성되어 있다.
이론/모형
이를 고려하기 위해서 각 구간에서의 5) 홍수발생 시의 피크유량(peakrunoff discharge; PD)과 6) 종 스트림파워 (total stream power; TSP)를 산출하였다. 먼저 홍수발생 시의 피크유량 (PD, nUsT)은 다음의 합리식 (Rational fbnn니la)을 이용하여 계산하였다(篠原謹爾, 1975).
(km)이다. 이는 GIS를 이용하여 국토지리정보원에서 제 공하는 수치지 형 도와 디 지 털표고모델 (digital elevation model; DEM)을 해석하여 산출하였다(ESRI, 2007). 이렇게 구해진 홍수발생 시의 유량(戶£))은 현지에서 조사된 계상 경사(CS; nriL)와 함께 총 스트림파워 (7SP; 泌瑚)을구하기 위해 다음과 같은 식에 적용하였다(Kni아iton, 1999).
최종적으로 선정된 설명변수들은 단위면적당 유목 체류량(U沛 LW load)을 목적 변수로 하는 일반화선형모델 (Generalized Linear Model; GLM)에 적용되었으며, Akaike Information Criterion (AIC)를 기준으로 유목체류량을 설명하는 최적모델을 선정하였다(Burnham and Anderson, 2002). 여기서 설명변수들(eg, x, y and z) 간의 상호작용 (e.
성능/효과
3) 평균계폭(CW), 4) 거력의 개수(BN), 5) 홍수 발생 시의 피크유량(FD) 및 6) 총 스트림파워 (ZSP)를 회귀분석에 요구되는 설명변수로서 최종 선정하기 이전에, 이들 간에 존재할지 모르는 공선성(collinearity)을 사전에 제거할 필요가 있다. 따라서 Pearson의 상관계수(r)를 구하여 그절대값이 0.
2). 그 결과, 상대적으로 좁은 계폭을 갖는 구간에 있어서의 유목체류량은 계류 내에 분포하는 거력의 개수에 민감하게 반응하는 정의 상관관계를 나타냈지만, 계폭이상대적으로 큰 경우에는 유목체류량에 미치는 거력의개수의 영향이 매우 작은 것으로 나타났다. 또한 조사구간 내에 분포하는 직경 1 m 이상의 거력의 개수가 70 개 미만일 경우에는 평균계폭이 17 m 이하인 구간의 유목 체류량이 평균계폭이 17 m 이상인 구간에 비해 적은 것으로 나타났다.
그 결과, 상대적으로 좁은 계폭을 갖는 구간에 있어서의 유목체류량은 계류 내에 분포하는 거력의 개수에 민감하게 반응하는 정의 상관관계를 나타냈지만, 계폭이상대적으로 큰 경우에는 유목체류량에 미치는 거력의개수의 영향이 매우 작은 것으로 나타났다. 또한 조사구간 내에 분포하는 직경 1 m 이상의 거력의 개수가 70 개 미만일 경우에는 평균계폭이 17 m 이하인 구간의 유목 체류량이 평균계폭이 17 m 이상인 구간에 비해 적은 것으로 나타났다. 그러나 거력의 개수가 70개를 초과할 경우 평균계폭이 17 m 이하인 구간의 유목체류량이 평균계폭이 17 m 이상인 구간보다 훨씬 많은 것으로 나타났다.
Pearson의 상관계수(r)를 통해 지형적 . 수문적 요인 간의 상호관계를 분석한 결과, 조사구간의 해발고도(C幻와홍수발생 시 의 피크유량(/少)이 높은 상관계수(r =-0.960) 를 나타내 상호간에 공선성이 존재하는 것으로 나타났으며, 계상경사(CS)와 총 스트림파워(时) 사이에도 밀접한 상호연관성 (r = 0.701)이 존재하는 것을 알 수 있었다(Table 2) . 여기서 기존의 선행연구와의 비교의 용이성을 고려해 해발고도(CE)와 홍수발생 시의 피크유량(FD)의 대표변수로서 홍수발생 시의 피크유량(FD)을, 계상경사(CS)와 총 스트림 파워(ZSP)의 대표변수로서 총 스트림 파워(ZSP)를 각각 선정하였다.
이 연구에서 조사대상지의 물리적 환경 및 유목의 체류 특성을 조사한 결과, 계류의 원두부에서 발생한 유목은 하도 내에 분포하는 거력과 계안이 형성하는 계폭의 상호작용에 의해 큰 영향을 받아 체류 및 이동하는 것을 알 수 있었다. 여기서 산지계폭에 대한 인위적인 조절은 현실적으로 불가능하기 때문에 유목의 유하 대책은 하도 내에 분포하고 있는 거력에 대한 대처방안, 즉 토석류 대책과 직결된다고 할 수 있다.
분석한 결과는 Table 3과 같다. 즉 평균계폭(CfF), 거력의 개수(BN) 및 이들 간의 상호관계 (CW:BN)7\ 유목체류량을 설명하는 최적의 예측자로서 나타났으며, GLM에 의해 선정된 최적모델로부터 거력의 개수(BN)를 누락시킨 모델이 평균계폭(C3)을 누락시킨 모델보다 AAIC가 다소 크게 나타나 거력의 개수(BN)가 단위면적당 유목체류량洞)에 대한 설명력이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
이를 도식화하면 Figure 2에서 보는 바와 같다. 즉 하도 내에 분포하고 있는 거력의 수가 증가할수록 유목의 체류량 역시 증가하였지만, 그 증가경향은 계폭이 상대적으로 넓은 지역과 좁은 지역에 있어서 매우 다르게 나타났다. 이는 계폭이 다른 두 지역에 있어서 동일한 양의 거력들이 존재할 경우 이들에 의한 계폭의 감소비율이 다르기 때문으로 추정된다.
한편 이 연구에서는 조사구간 내에 분포하는 직경 1 m 이상의 거력의 개수가 약 70개일 경우를 기준으로 하여평균계폭이 17 m 미 만의 구간과 17 이를 초과하는 구간의 유목 체류량 회귀직선이 서로 교차하는 것으로 나타났다 (Figure 2). 이는 조사구간의 평균계폭이 17 m 이하인 구간에 있어서 70개 미만의 거력의 개수는 유목의 이동에 요구되는 최소한의 하천폭 이하로 감소시키지 않는다는 것을 보여준다.
여기서 기존의 선행연구와의 비교의 용이성을 고려해 해발고도(CE)와 홍수발생 시의 피크유량(FD)의 대표변수로서 홍수발생 시의 피크유량(FD)을, 계상경사(CS)와 총 스트림 파워(ZSP)의 대표변수로서 총 스트림 파워(ZSP)를 각각 선정하였다. 한편 조사구간 내의 평균계폭(C力과 거력의 개수(W)는 다른 변수들과의 공선성이 전혀 존재하지 않는 것으로 나타났다.
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