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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 하도내 홍수터 중심의 하천 습지를 대상으로 식생군집의 유형분류 및 습지식생의 우세도지수 적용을 통하여 하천습지의 훼손 상태를 평가함으로서 하도생물서식처 복원을 위한 식생학적 기준자료를 제시하고자 수행되었다.
제안 방법
- 따라서 본 연구에서 적용하고 하천습지는 우리나라 하천의 특성을 고려하여 제방과 제방사이의 홍수터를 중심으로 하되 저수로인 수역이나 사주도 하나의 토지이용유형으로 고려하였다.
- 논산천은 자연구간 14개, 도시구간 5개 등 모두 17개 유형, 반면 홍천강은 자연구간 14개, 도시구간 12개 등 모두 17개의 유형으로 분석되었다. 식생우세도 점수의 산정과정에서 토지 이용 유형의 경우 하천의 물리적 특성을 고려하여 개방수역과 사주를 하천고유의 자연성으로 평가하여 각각 1, 2등급을 부여하였고, 기타 인위적인 토지이용 유형은 모두 5등급으로 설정하였다.
- 연구대상지역인 논산천과 홍천강의 자연구간과 도시구간에 대해 축척 1/5,000의 수치지도와 지형도를 활용하여 기준도면을 작성하였고, 대축척의 기준 도면은 경․위도 좌표체계를 구축함으로서 현장조사 시 GPS를 활용하여 위치정보를 신속하면서도 정확하게 파악할 수 있도록 하였다.
- Jr(1997) 가 작성한 미국의 국가습지식물목록(National List of Plant Species in Wetlands)과 우리나라의 하천습지식물의 분포특성을 고려하여 지표점수를 설정하였다. 즉, 절대습지식물(OBL, Obligate Wetland Plants)은 1, 임의습지식물(FACW, Facultative Wetland Plants)은 2, 임의식물(FAC, Facultative Plants)은 3, 임의육상식물(FACU, Facultative Upland Plants)은 4, 절대육상식물(UPL, Obligate Upland Plants)은 5의 수치를 각각 부여하여 각 식생군집별 해당 등급점수를 곱하여 전체 식생군집의 점수를 합산한 후 전체 식생군집의 수로 나눈 값을 하천습지 자연도의 평가지수로 사용하였다.
- 한편 수생식물의 분포확률에 근거한 습지식생의 우세도 지수(Prevalence Index) 적용을 위하여 현존식생조사에서 분석된 식생군집의 우점종을 기준으로 수생식물의 범주에 따라 구분하였는데, 이는 Reed, P. B. Jr(1997) 가 작성한 미국의 국가습지식물목록(National List of Plant Species in Wetlands)과 우리나라의 하천습지식물의 분포특성을 고려하여 지표점수를 설정하였다. 즉, 절대습지식물(OBL, Obligate Wetland Plants)은 1, 임의습지식물(FACW, Facultative Wetland Plants)은 2, 임의식물(FAC, Facultative Plants)은 3, 임의육상식물(FACU, Facultative Upland Plants)은 4, 절대육상식물(UPL, Obligate Upland Plants)은 5의 수치를 각각 부여하여 각 식생군집별 해당 등급점수를 곱하여 전체 식생군집의 점수를 합산한 후 전체 식생군집의 수로 나눈 값을 하천습지 자연도의 평가지수로 사용하였다.
- 현장조사는 하천 생태계의 수리․수문학적 특성에 따른 홍수범람시기 전․후를 최대한 고려하였으며, 논산천은 2008년 8월과 10월, 2007년 4월과 6월, 그리고 홍천강은 2009년 8월, 10월, 2010년 4월, 6월에 걸쳐 각각 4회 수행되었으며, 현존식생도(Actual Vegetation Map)는 1차 조사 시기의 결과를 기준으로 추가적인 조사결과를 반영하는 방식으로 최종의 정밀도면형태로 작성되었다.
- 현존식생조사는 현장조사를 통하여 육안 및 망원경을 사용하여 상관식생(Physiognomic Vegetation)에 따라 최상층 우점종의 차이를 기준으로 군집 분류를 수행하였으며, 또한 현존식생군집의 조사와 분류 시 홍수터의 입지환경적 특성을 조사기록하여 식생학적 분포양상을 해석하였다. 현존 식생조사에서 얻어진 상관 식생유형을 기준으로 식생 군집의 유형 및 토지이용을 고려하여 현존식생도를 작성하고, 그 유형별 분포패턴과 면적을 산출하였다.
- 현존식생조사는 현장조사를 통하여 육안 및 망원경을 사용하여 상관식생(Physiognomic Vegetation)에 따라 최상층 우점종의 차이를 기준으로 군집 분류를 수행하였으며, 또한 현존식생군집의 조사와 분류 시 홍수터의 입지환경적 특성을 조사기록하여 식생학적 분포양상을 해석하였다. 현존 식생조사에서 얻어진 상관 식생유형을 기준으로 식생 군집의 유형 및 토지이용을 고려하여 현존식생도를 작성하고, 그 유형별 분포패턴과 면적을 산출하였다.
대상 데이터
- 연구대상지역은 금강수계의 논산천과 한강수계의 홍천강으로서 각 수계별 종단상으로 일정한 하천구간(Stream Reach)을 설정하였다. 하천구간은 비교적 여울과 소의 패턴 및 홍수터의 미지형 특성이 다양하고 보전상태가 양호한 자연구간과 도심지역에 위치하여 인위적인 하천정비 및 토지이용으로 인하여 교란 및 훼손된 도시구간으로 구분하였다.
이론/모형
- 본 연구에서 적용하고 있는 하천습지의 범위는 미국의 야생생물보호국(United States Fish & Wildlife Service)의 지원으로 Cowardin et al(1979)에 의해 개발되어 국가 표준으로 정립된 종합적인 습지분류체계로에서 정의하고 있는 개념에 따랐다.
- 하천습지의 자연도 평가는 현존식생도의 식생 및 토지이용 유형을 기준으로 미국의 습지분류 및 특성평가에서 적용하고 있는 습지식생 우세도 지수를 적용하였다(전승훈, 2011). 미국의 습지평가에서 적용하고 있는 수생식물(Hydrophyte)의 범주는 습지와 습지외 지역에서 정착, 발생하는 확률 값을 기준으로 표 1과 같이 5단계로 구분된다(Federal Interagency Committee on Characterization of Wetlands, 1995).
성능/효과
- 금강수계의 논산천은 유역면적은 약 665.02㎢으로 비교적 큰 집수역을 지니고 있으며, 토지이용은 임야 약 49%, 농경지 약 34.9%, 대지 3%, 기타 13%로서 산림지역과 농경작지가 우세한 것으로 분석되었으며, 하천수계의 유로연장은 약 57.10㎞, 평균 하천 폭은 약 150-300m에 달하나 유역 평균 폭은 11.65A/L, 형상계수는 0.204A/L2으로 나타났다. 또한 하상경사는 1/500로 나타나 비교적 급경사를 이루고 있으며, 하상재료는 주로 자갈이 우점하는 저질로 구성되어 있는 것으로 분석되었다(한국건설기술연구원, 2009).
- 논산천 자연구간의 상관식생 유형 및 토지이용 유형을 분석한 결과 버드나무 군집, 갯버들 군집, 갈대 군집, 물억새 군집, 고마리 군집, 부들 군집, 줄풀 군집, 건생 초본식생, 가죽나무 군집, 아까시나무 군집, 사주, 개방수역, 경작지, 나지 등 총 14개 유형으로 분류되었으며, 도시구간은 능수버들 군집, 경작지, 잔디식재지, 개방수역, 주차장등 총 5개의 단순한 유형으로 구분되었다(그림 2, 3). 논산천 상류부의 홍수터는 상당부분이 논이나 밭으로 이용되고 있는 등 인간의 인위적 간섭이 직접적으로 작용하고 있어 하천식생이 자연 스럽게 생장할 수 있는 환경을 저해하고 있는 것으로 판단된다.
- 논산천과 홍천강의 하천구간을 대상으로 식생 군집 및 토지이용 유형을 분석한 결과 양 하천수계의 유역특성과 하천환경의 교란 및 훼손 상태 등의 차이를 반영하듯 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다. 상관식생 군집과 이들의 분포특성에 대해 우점종의 특성을 기준으로 고찰해보면 두 하천의 공통 우점종은 갯버들 1종에 국한되었고, 교목성 버드나무류는 종의 차이가 있는 것으로 확인되 었고, 초본류의 경우도 하상저질이나 하상경사를 반영하듯 갈대와 달뿌리풀 군집으로 대별되는 것으로 나타났다.
- 논산천과 홍천강의 식생유형 및 토지이용 유형은 각각 17개 등 전체적으로 26개의 유형으로 분류되었다(표 2). 논산천은 자연구간 14개, 도시구간 5개 등 모두 17개 유형, 반면 홍천강은 자연구간 14개, 도시구간 12개 등 모두 17개의 유형으로 분석되었다. 식생우세도 점수의 산정과정에서 토지 이용 유형의 경우 하천의 물리적 특성을 고려하여 개방수역과 사주를 하천고유의 자연성으로 평가하여 각각 1, 2등급을 부여하였고, 기타 인위적인 토지이용 유형은 모두 5등급으로 설정하였다.
- 상관식생 군집과 이들의 분포특성에 대해 우점종의 특성을 기준으로 고찰해보면 두 하천의 공통 우점종은 갯버들 1종에 국한되었고, 교목성 버드나무류는 종의 차이가 있는 것으로 확인되 었고, 초본류의 경우도 하상저질이나 하상경사를 반영하듯 갈대와 달뿌리풀 군집으로 대별되는 것으로 나타났다. 논산천은 저수로 호안을 중심으로 부들과 줄풀 등 정수성 식물군집이 발달하였으나 점유율은 매우 낮았고, 반면 홍천강은 논산천에 비해 하천의 사행도가 높고 양호한 자연성을 반영하듯 다양한 입지특성의 홍수터 조건에 기인하는 것으로 추정되는 사주와 개방수역의 발달이 뚜렷한 가운데 갯버들과 달뿌리풀 군락이 우점하였고, 기타 산림식생과의 추이대적 특성을 반영한 신나무 등의 육상식생이 분포하는 특징을 나타냈다.
- 특히 연구대상 모든 하천수계에서 도시구간과 자연구간의 하천습지의 평가는 명확한 차이를 확인시켜주었으며, 서로 다른 하천수계의 특성을 고려할 때에도 어느 정도 해당하천의 상태를 반영하는 것으로 나타났다. 따라서 습지식생 우세도 지수는 하천습지환경의 교란과 훼손의 정도를 가늠할 수 있는 평가기준으로서의 적합성이 있는 것으로 확인되었다.
- 이러한 결과는 논산천 자연구간이 비록 상류의 농업용댐 저수지(탕정호)에 의해 수리수문학적으로 조절된 하천수계일지라도 자연성이 많아 남아있는 것을 의미하는 것이라 할 수 있으며, 반면 홍천강의 자연구간은 하도의 자연성은 매우 높다고 할 수 있으나 홍수터 외 제방 사면이나 천이고지에 정착한 7개 유형의 육상식생군집이 포함됨으로써 습지로서의 적합성이 낮게 평가되었다. 따라서 이들 식생등급을 제외하고 평가하면 2.28(15/7)로 분석되어 논산천의 자연구간보다 양호한 하천습지로 판단되었다.
- 따라서 전체적으로 하천습지의 구간별 점수는 논산천 자연구간만이 2.42로 나타나 습지로서의 적합성이 있는 것으로 판단되었고, 나머지 구간은 식생학적 측면에서 볼 때 습지로서의 타당성이 미흡하다고 판단된다. 이러한 결과는 논산천 자연구간이 비록 상류의 농업용댐 저수지(탕정호)에 의해 수리수문학적으로 조절된 하천수계일지라도 자연성이 많아 남아있는 것을 의미하는 것이라 할 수 있으며, 반면 홍천강의 자연구간은 하도의 자연성은 매우 높다고 할 수 있으나 홍수터 외 제방 사면이나 천이고지에 정착한 7개 유형의 육상식생군집이 포함됨으로써 습지로서의 적합성이 낮게 평가되었다.
- 하지만 양 하천수계의 수리수문 및 물리화학적 특성이 매우 상이함에도 불구하고 수생식물의 등급을 적용한 식생학적 우세도 지수의 적용결과를 평가해볼 때 타당성이 충분하다고 할 수 있다. 따라서 하천습지의 식생 군집 및 토지이용 유형의 자연성 및 발생확률을 기준으로 범주 등급 구분 및 설정을 통한 우세도 지수를 산출하여 적용한 결과는 하천습지의 자연성 평가의 기준으로 고려될 수 있을 것으로 판단되었다.
- 반면 도시구간은 건생 초본식생 9.73%, 금계국 군집 4.41%, 산림식생 2.90%, 달뿌리풀 군집 2.45%, 갯버들 군집 1.40%순으로 나타났으며, 토지이용 유형은 개방 수역 54.40%, 콘크리트 제방 13.94%, 자갈 및 모래사주 8.91%의 양상을 나타내었다(그림 4, 5).
- 20%로 나타났다. 반면 도시구간의 식생분포 면적은 능수버들 군집 2.39%만이 소규모로 나타났을 뿐 대부분의 토지이용 유형은 경작지 56.49%, 잔디식재지 26.90%, 개방수역 9.92%, 주차장 4.30%로 확인되었다(그림 2, 3).
- 논산천과 홍천강의 하천구간을 대상으로 식생 군집 및 토지이용 유형을 분석한 결과 양 하천수계의 유역특성과 하천환경의 교란 및 훼손 상태 등의 차이를 반영하듯 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다. 상관식생 군집과 이들의 분포특성에 대해 우점종의 특성을 기준으로 고찰해보면 두 하천의 공통 우점종은 갯버들 1종에 국한되었고, 교목성 버드나무류는 종의 차이가 있는 것으로 확인되 었고, 초본류의 경우도 하상저질이나 하상경사를 반영하듯 갈대와 달뿌리풀 군집으로 대별되는 것으로 나타났다. 논산천은 저수로 호안을 중심으로 부들과 줄풀 등 정수성 식물군집이 발달하였으나 점유율은 매우 낮았고, 반면 홍천강은 논산천에 비해 하천의 사행도가 높고 양호한 자연성을 반영하듯 다양한 입지특성의 홍수터 조건에 기인하는 것으로 추정되는 사주와 개방수역의 발달이 뚜렷한 가운데 갯버들과 달뿌리풀 군락이 우점하였고, 기타 산림식생과의 추이대적 특성을 반영한 신나무 등의 육상식생이 분포하는 특징을 나타냈다.
- 전체적으로 보면 홍천강에 비해 논산천의 자연성이 다소 낮은 것으로 나타났는데, 이는 유역의 토지이용에 따른 인위적인 간섭의 영향이 반영될 결과라 할 수 있다. 하지만 양 하천수계의 수리수문 및 물리화학적 특성이 매우 상이함에도 불구하고 수생식물의 등급을 적용한 식생학적 우세도 지수의 적용결과를 평가해볼 때 타당성이 충분하다고 할 수 있다.
- 본 연구에서 논산천과 홍천강을 대상으로 한 수생식물의 분포확률에 근거한 식생 우세도 지수의 산정과 적용의 결과를 고찰해 볼 때 전승훈(2011)이 갑천과 양화천에서 적용한 결과와 유사한 양상을 나타내었다. 특히 연구대상 모든 하천수계에서 도시구간과 자연구간의 하천습지의 평가는 명확한 차이를 확인시켜주었으며, 서로 다른 하천수계의 특성을 고려할 때에도 어느 정도 해당하천의 상태를 반영하는 것으로 나타났다. 따라서 습지식생 우세도 지수는 하천습지환경의 교란과 훼손의 정도를 가늠할 수 있는 평가기준으로서의 적합성이 있는 것으로 확인되었다.
- 표 2에 나타낸 바와 같이 상관식생 군집과 토지이용 유형과의 관계를 고찰해보면 하천 및 하천 구간별로 차이는 있으나 개방수역의 비율이 평균약 29.37%(최소 9.92, 최대 54.40%), 사주의 비율은 약 6.80%(최소 0, 최대 17.64)로 나타나 하폭과 저수로 폭의 비율에 유사한 값을 나타내는 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 전승훈(2011)이 보고한갑천과 양화천의 연구결과와 비교할 때 홍천강의 경우 유사한 값을 보여주었으나 논산천의 경우는 매우 낮은 값을 보여주었다.
- 하천습지의 식생학적 및 토지이용 유형에 근거한 자연도를 평가하기 위하여 전체적인 유형의 수와 등급 가중치(1-5)를 곱하여 얻은 전체 점수를 산정한 후 전체점수를 전체 유형의 수로 나눈 결과 표 2에 나타낸 바와 같이 논산천의 우세도 지수는 자연구간 34/14 = 2.42, 도시구간 15/5 = 3.40, 반면 홍천강의 우세도 지수는 자 연구간 44/14 = 3.14, 도시구간 38/12 = 3.07로 각각 나타났으며, 전체적으로는 80/26=3.07로 나타났다.
- 한편, 현존 식생도를 기준으로 산출한 식생분포면적은 자연구간에서 갈대군집 31.74%, 물억새 군집 1.97%, 갯버들 군집 1.85%, 건생 초본식생 0.47% 순으로 나타났으며, 토지이용 유형은 경작지 37.42%, 개방수역 16.14%, 나지 8.20%로 나타났다. 반면 도시구간의 식생분포 면적은 능수버들 군집 2.
- 한편, 현존식생도를 기준으로 산출한 자연구간의 식생군집의 분포면적은 달뿌리풀 군집 18.30%, 산림식생 6.31%, 버드나무 군집 5.11%, 갯버들 군집 5.01%, 아까시나무 군집 순 2.61%으로 나타났고 토지이용 유형은 개방수역이 37.03%, 자갈 및 모래사주 17.64%, 콘크리트 제방 3.74%로 나타났다. 반면 도시구간은 건생 초본식생 9.
- 홍천강의 자연구간의 상관식생 유형 및 토지이용 유형을 분석한 결과 버드나무 군집, 갯버들 군집, 달뿌리풀 군집, 건생 초본식생, 붉나무 군집, 뽕나무 군집, 가죽나무 군집, 족제비싸리 군집, 아까시나무 군집, 신나무 군집, 산림식생, 사주, 개방수역, 콘크리트 제방 등 14개 유형으로 크게 분류된 반면, 도시구간은 갯버들 군집, 달뿌리풀 군집, 줄풀 군집, 건생 초본식생, 붉나무 군집, 가죽 나무 군집, 싸리나무 군집, 금계국 군집, 산림식생, 사주, 개방수역, 콘크리트 제방 등 총 12개 유형으로 구분되었다(그림 4, 5).
후속연구
- 한편 미국의 습지평가체계가 비록 수생식물의 5단계 범주등급으로 이루어진 평가체계이지만 식물종조성에 따른 종풍부도만이 아닌 식물사회의 정성적 평가를 위해서 상관 식생군집의 점유율을 고려할 수 있는 보다 구체적인 기준이 마련되어야 할 것으로 판단되었다. 또한, 하천습지의 공간적 범위와 개념정의를 기준으로 개방수면과 사주의 특성을 반영하였지만, 이러한 특성도 전체적인 점유율의 차이를 고려하지 않는다면 큰 의미가 없을 것으로 판단되며, 식물종풍부도의 적용기준을 따른다면 보다 세분화된 유형 구분이 필요할 것으로 판단된다.
- 한편 미국의 습지평가체계가 비록 수생식물의 5단계 범주등급으로 이루어진 평가체계이지만 식물종조성에 따른 종풍부도만이 아닌 식물사회의 정성적 평가를 위해서 상관 식생군집의 점유율을 고려할 수 있는 보다 구체적인 기준이 마련되어야 할 것으로 판단되었다. 또한, 하천습지의 공간적 범위와 개념정의를 기준으로 개방수면과 사주의 특성을 반영하였지만, 이러한 특성도 전체적인 점유율의 차이를 고려하지 않는다면 큰 의미가 없을 것으로 판단되며, 식물종풍부도의 적용기준을 따른다면 보다 세분화된 유형 구분이 필요할 것으로 판단된다.
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