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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 하도 내 홍수터 중심의 하천습지를 대상으로 식생군집을 조사분류하고, 이를 근거로 한 습지식생의 우세도지수를 적용하여 하천습지의 훼손상태를 평가함으로서 하천생태계의 식생학적 복원의 기준자료를 제시하고자 수행되었다.
- 본 연구는 하도내 홍수터 중심의 하천습지를 대상으로 식생군집을 조사분류하고, 이를 근거로 한 하천습지의 훼손상태를 평가함으로서 하천생태계의 식생학적 복원의 기준자료를 제시하고자 수행되었다. 본 연구에서 적용한 하천습지의 범위는 하천수로 내에 포함된 모든 습지와 수역의 서식처를 포함하는 것으로 하였으며, 연구대상지인 금강수계의 갑천과 한강수계의 양화천의 자연구간과 도시구간에 대하여 상관식생의 군집 및 토지이용 유형을 조사분석하고 습지식물의 종류 및 분포확률에 근거한 습지우세도 지수를 적용하여 평가한 결과 얻은 결론은 다음과 같다.
제안 방법
- 따라서 본 연구에서 적용하고 하천습지는 우리나라 하천의 특성을 고려하여 제방과 제방사이의 하도와 홍수터, 그리고 수로를 포함하는 것으로 하였다.
- 본 연구는 하도내 홍수터 중심의 하천습지를 대상으로 식생군집을 조사분류하고, 이를 근거로 한 하천습지의 훼손상태를 평가함으로서 하천생태계의 식생학적 복원의 기준자료를 제시하고자 수행되었다. 본 연구에서 적용한 하천습지의 범위는 하천수로 내에 포함된 모든 습지와 수역의 서식처를 포함하는 것으로 하였으며, 연구대상지인 금강수계의 갑천과 한강수계의 양화천의 자연구간과 도시구간에 대하여 상관식생의 군집 및 토지이용 유형을 조사분석하고 습지식물의 종류 및 분포확률에 근거한 습지우세도 지수를 적용하여 평가한 결과 얻은 결론은 다음과 같다.
- 갑천의 경우 각각 6개, 7개 등 모두 13개 유형, 양화천의 경우 각각 19개, 4개의 유형으로 분석되었다. 식생우세도 점수의 산정이전에 범주의 구분 및 설정에서 식생군집의 경우 우점종의 수생식물의 범주 구분기준을 적용하였으나 토지이용 유형의 경우 하천의 물리적 특성을 고려하여 개방수역과 사주를 하천고유의 자연성으로 평가하여 각각 1, 2등급을 부여하였고, 기타 인위적인 토지이용 유형은 모두 5등급으로 설정하였다.
- 연구대상지역의 하천습지의 종단상의 범위는 하천구간(Stream Reach)으로서 비교적 여울과 소의패턴 및 홍수터의 미지형 특성이 다양하고 보전상태가 양호한 자연구간과 도심지역에 위치하여 인위적인 하천정비 및 토지이용으로 인하여 교란 및 훼손된 도시구간으로 대별하여 그 특성을 비교, 평가하였다. 갑천의 경우 자연구간은 갑천 상류방면의 약 3km 구간, 도시구간은 갑천 하류방면의 약 1.
- 연구대상지역인 갑천과 양화천의 자연구간과 도시구간에 대해 축척 1/5,000의 수치지도와 지형도를 활용하여 기준 도면을 작성하였고, 대축척의 기준 도면은 경ㆍ위도 좌표체계를 구축함으로서 현장조사 시 GPS를 활용하여 위치정보를 신속하면서도 정확하게 파악할 수 있도록 하였다.
- 한편 수생식물의 분포확률에 근거한 습지식생의 우세도 지수의 적용을 위하여 현존식생조사에서 분석된 식생군집의 우점종을 중심으로 수생식물의 범주를 구분하였는데, 이는 Reed(1997) 가 작성한 미국의 국가습지식물목록(National List of Plant Species in Wetlands)과 우리나라의 하천식물 분포특성을 기준으로 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 식생군집의 수를 곱하여 전체 식생군집의 점수를 합산한 후 전체 식생군집의 수로 나눈 값인 우세도지수를 식생자연도의 평가지수로 사용하였다.
- 현장조사는 가능한 사계절 조사를 수행하였으나 하천 생태계의 수리·수문학적 특성에 따른 홍수범람시기 전ㆍ후를 최대한 고려하였으며, 갑천의 경우 2006년 5월, 6월과 9월, 2007년 5월, 양화천의 경우 2008년 8월, 10월, 2009년 4월, 6월에 각각 4회에 걸쳐 수행되었으며, 현존식생도의 작성은 선행 자료를 기준으로 추가적인 조사 시기에 따라 지속적으로 보완하는 방식을 적용하여 최종의 정밀도면을 작성하였다.
- 현존식생의 유형으로서 토지이용 형태와 하천 수계의 특성에 따른 수역과 하상저질, 그리고 소산식생(Sparse Vegetation, 하상저질이 우점하고 식생 피도 율이 25% 미만) 등의 유형도 함께 구분함으로서 하천습지의 자연도 평가에 반영하였다. 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 상관 식생에 따라 최상층 우점종의 차이를 기준으로 군집분류를 수행하였으며, 또한 현존식생군집의 조사와 분류 시 홍수터의 입지환경 특성을 조사, 기록하여 식생학적 분포양상을 해석하였다. 현존식생의 유형으로서 토지이용 형태와 하천 수계의 특성에 따른 수역과 하상저질, 그리고 소산식생(Sparse Vegetation, 하상저질이 우점하고 식생 피도 율이 25% 미만) 등의 유형도 함께 구분함으로서 하천습지의 자연도 평가에 반영하였다. 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 상관 식생에 따라 최상층 우점종의 차이를 기준으로 군집분류를 수행하였으며, 또한 현존식생군집의 조사와 분류 시 홍수터의 입지환경 특성을 조사, 기록하여 식생학적 분포양상을 해석하였다. 현존식생의 유형으로서 토지이용 형태와 하천 수계의 특성에 따른 수역과 하상저질, 그리고 소산식생(Sparse Vegetation, 하상저질이 우점하고 식생 피도 율이 25% 미만) 등의 유형도 함께 구분함으로서 하천습지의 자연도 평가에 반영하였다.
대상 데이터
- 연구대상지역인 하천습지는 우리나라 하천수계의 대표성과 규모, 그리고 하상재료의 특성을 고려하여 금강수계의 갑천과 한강수계의 양화천을 대상으로 하였다(Figure 1). 금강수계의 갑천은 하상재료가 자갈이 우점하는 입지특성을 자니고 있는 반면, 한강수계의 양화천은 모래하천으로서의 입지특성이 지배적인 양상을 보여주고 있다.
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 앞서의 현존식생도의 식생 및 토지이용 유형을 기준으로 미국의 습지분류 및 특성평가의 습지식생 우세도 지수(PrevalenceIndex)에 의한 평가체계를 적용하였다. 일반적으로 수생식물(Hydrophyte)은 물에 의한 포화 또는 침수로 인하여 생육시기동안 적어도 주기적으로 산소가 결핍되는 물속이나 토양환경에서 자라는 식물로 정의되는데, 수생식물의 구분은 습지와 습지외 지역에서 정착, 발생하는 확률 값을 기준으로 표 1과 같이 5단계로 구분된다(Federal Interagency Committee on Characterization of Wetlands, 1995).
- 한편 수생식물의 분포확률에 근거한 습지식생의 우세도 지수의 적용을 위하여 현존식생조사에서 분석된 식생군집의 우점종을 중심으로 수생식물의 범주를 구분하였는데, 이는 Reed(1997) 가 작성한 미국의 국가습지식물목록(National List of Plant Species in Wetlands)과 우리나라의 하천식물 분포특성을 기준으로 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 식생군집의 수를 곱하여 전체 식생군집의 점수를 합산한 후 전체 식생군집의 수로 나눈 값인 우세도지수를 식생자연도의 평가지수로 사용하였다.
성능/효과
- 갑천과 양화천의 식생유형 및 토지이용 유형은 각각 11개, 7개 등 전체적으로 18개의 유형으로 분류되었다(표 2). 갑천의 경우 각각 6개, 7개 등 모두 13개 유형, 양화천의 경우 각각 19개, 4개의 유형으로 분석되었다.
- 갑천과 양화천의 유역특성 및 하천환경의 교란 및 훼손 상태 등의 차이가 있음에도 불구하고 하천습지 내 상관식생 군집과 토지이용 유형패턴은 두 하천의 공통적 우점종인 버드나무, 갈대, 물억새 3종의 식생 군집의 점유율이 매우 높게 나타나 유사성이 있는 것으로 판단되었다. 하지만 양화천의 경우 하도 수로 및 미지형과 연계된 다양한 추수식물의 분포가 특징적이었는데, 이는 하천의 발달과정 및 수리적 영역의 안정성, 하상재료의 차이에 기인하는 것으로 추정되었다.
- 갑천의 상관식생 유형 및 토지이용 유형은 표 2에 나타낸 바와 같이 자연구간의 경우 버드나무 군집(Salix koreensis Community), 갯버들 군집(Salix gracilistyla Community), 갈대 군집(Phragmites communis Community), 물억새군집(Miscanthus sacchariflorus Community), 건생 초본식생 (Mixed Dry Vegetation), 소산식생(Sparse Vegetation), 개방수역(Open water), 사주(Sandbar), 경작지(Cultivated land) 및 조경수식재지(Planted land) 등 10개 유형으로 크게 구분된 반면 도시구간은 잔디식재지, 주차장, 개방수역, 운동장, 사주 등 매우 단순한 인공적인 토지이용 유형으로 나타났다(Figure 3, 4). 이러한 식생유형의 차이는 갑천 상류방면의 자연구간이 비록 점적인 취락의 형성과 경작지 중심의 집약적인 토지이용이 이루어지고 있으나 전형적인 농촌경관지역으로서 하천의 자연성이 비교적 양호하게 보전되어 있는 반면, 도시구간의 경우 시가화 구역의 입지와 제방도로의 개설 및 하천정비에 따른 고수부지의 인위적인 활용 및 수로의 직강화의 결과를 반영한 것이라 판단된다.
- 하천습지의 식생학적 자연도를 평가한 결과 갑천의 자연구간과 양화천의 자연구간 및 도시구간이 습지생태계로서의 적합성이 높은 것으로 나타난 반면 갑천의 도시구간은 육지생태계로서의 변화된 상태로 평가되었다. 결론적으로 보면 갑천에 비해 양화천의 자연성이 비교적 양호한 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 두 하천의 현재수준의 하천환경의 특성을 상당하게 반영하고 있는 결과라 판단된다. 따라서 본 연구에서 적용한 식생학적 평가체계는 하천습지의 평가체로서 타당성이 있다고 판단되지만, 향후 하천환경의 물리화학적 및 수리적 특성, 그리고 생물학적 요인과의 통합적 검증이 요구되며, 나아가 식생군집의 점유율의 차이를 고려하는 기법도 개발될 필요가 있을 것이다.
- 금강수계의 갑천은 유역면적은 약 648.28km2으로 비교적 큰 집수역을 지니고 있으며, 토지이용은 임야 약 62%, 농경지 약 16%, 대치 7%, 공업지역 1%, 기타 14%로서 산림지역과 농경작지가 우세한 것으로 분석되었다. 갑천의 유로연장은 약 73.
- 4로 나타나 하천습지로서 상태로서 판정이 되고 있으나 수리적 및 토양환경의 특성을 고려할 만한 수준으로 평가되었다. 따라서 이러한 사실은 그동안 수리적 특성에 대한 지속적인 교란 영향을 반영한 것이라 할 수 있으며, 도시구간의 경우 3.6을 값을 보여주어 육상역의 상태일 가능성을 나타냄으로서 자연구간의 상태와는 대척점에 있는 것으로 평가되었다. 이러한 사실 역시 비록 하천의 형태를 간직하고 물이 흐르고는 있으나 식생학적 자연성 및 하천습지로서의 특성이 거의 상실되고 있음을 의미하는 것이라 할 수 있다.
- 따라서 전체적으로 하천습지의 구간별 점수는 양화천 도시구간, 양화천 자연구간, 갑천 자연구간, 갑천 도시구간 순으로 나타나 양화천 도시구간의 자연성이 매우 높은 것으로 평가되었다. 이러한 결과는 양화천 도시구간이 비록 도시구간으로 분류되었으나 농촌지역을 흐르는 하천으로서 하천환경의 보전상태가 양호할 뿐 만 아니라 사주와 개방수역역시 습지로서의 상태가 높은 범주 등급으로 분류되었기 때문으로 여겨진다.
- 전체적으로 보면 갑천에 비해 양화천의 자연성이 비교적 양호한 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 두 하천의 하천환경의 물리화학적, 수리수문학적, 또는 생물학적적 과정을 고려할 때 어느 정도 현재의 상태를 반영하고 있는 것이라 할 수 있다. 따라서 하천습지의 식생군집 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.
- 본 연구에서 분석한 습지식물의 분포확률에 근거한 식생 우세도 지수의 산정과 적용의 결과를 고찰해 볼 때 하천습지환경의 교란과 훼손의 정도를 가늠할 수 있는 평가기준으로서의 적합성이 있는 것으로 확인되었다. 서로 다른 입지적 특성과 교란의 정도가 있는 갑천과 양화천의 자연구간 및 도시구간의 비교결과는 현재까지의 교란 및 훼손상태를 충분히 반영하고 있는 것으로 판단되었고, 나아가 갑천 도시구간의 획일적인 하천정비에 따른 육지역으로의 진단평가도 타당성이 있다고 여겨진다.
- 연구대상지역인 갑천과 양화천의 유역특성 및 하천환경의 교란 및 훼손 상태 등의 차이가 있음에도 불구하고 하천습지 내 상관식생 군집과 토지이용 유형을 조사분석한 결과 매우 유사한 것으로 나타났다. 상관식생 군집과 이들의 분포특성에 대해 우점종의 특성을 기준으로 고찰해보면 두 하천의 공통 우점종은 버드나무, 갈대, 물억새 등 3종으로서 이들은 전체 피도가 높은 식생군집을 이루는 것으로 나타났다. 반면 양화천이 갑천에 비해 하천미지형의 다양성에 따른 입지조건의 복잡성에 기인하는 것으로 추정되는 고마리, 줄풀 등 수역과 연계된 다양한 추수식물의 분포가 특이적인 상황이라 할 수 있다.
- 연구대상지역인 갑천과 양화천의 유역특성 및 하천환경의 교란 및 훼손 상태 등의 차이가 있음에도 불구하고 하천습지 내 상관식생 군집과 토지이용 유형을 조사분석한 결과 매우 유사한 것으로 나타났다. 상관식생 군집과 이들의 분포특성에 대해 우점종의 특성을 기준으로 고찰해보면 두 하천의 공통 우점종은 버드나무, 갈대, 물억새 등 3종으로서 이들은 전체 피도가 높은 식생군집을 이루는 것으로 나타났다.
- 전체적으로 보면 갑천에 비해 양화천의 자연성이 비교적 양호한 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 두 하천의 하천환경의 물리화학적, 수리수문학적, 또는 생물학적적 과정을 고려할 때 어느 정도 현재의 상태를 반영하고 있는 것이라 할 수 있다. 따라서 하천습지의 식생군집 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.
- 표 2에 나타낸 바와 같이 상관식생 군집과 토지이용 유형과의 관계를 고찰해보면 하천 및 하천구간별로 차이는 있으나 개방수역의 비율이 평균 약 31.67%(최소 17.08, 최대 41.54%), 사주의 비율은 약 7.83%(최소 4.78, 최대 13.69)로 나타나 하폭과 저수로 폭의 비율에 유사한 값을 나타내는 것으로 판단되었다. 특이한 사실은 도시화구간의 하천정비가 이루어진 갑천의 도시구간의 경우 개방수역이 약 41.
- 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 2나타낸 바와 같이 갑천의 경우 자연구간 24/10 =2.40, 도시구간 18/5 = 3.60, 양화천의 경우 자연구간 26/14 = 1.85, 도시구간 10/6 = 1.66으로 나타났으며, 전체적으로는 44/18=2.45로 나타났다(표 2).
- 하천습지의 식생학적 자연도를 평가한 결과 갑천의 자연구간과 양화천의 자연구간 및 도시구간이 습지생태계로서의 적합성이 높은 것으로 나타난 반면 갑천의 도시구간은 육지생태계로서의 변화된 상태로 평가되었다. 결론적으로 보면 갑천에 비해 양화천의 자연성이 비교적 양호한 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 두 하천의 현재수준의 하천환경의 특성을 상당하게 반영하고 있는 결과라 판단된다.
- 한편 현존식생도를 기준으로 산출한 자연구간의 식생군집의 분포면적은 물억새 군집 30.84%, 갈대군집 9.34%, 버드나무 군집 6.33%, 건생 초본 식생 4.88%, 갯버들 군집 1.91% 순으로 나타났으며, 토지이용 유형은 개방수역이 29.40%으로 가장 많은 면적을 점유하였고, 사주와 경작지가 각각 6.81%, 6.80%순으로 다음을 차지하였다. 도시구간의 경우는 자연식생 군집이 거의 분포하지 않았고, 잔디 식재지와 개방수역이 각각 52.
- 한편 현존식생도를 기준으로 산출한 자연구간의 식생군집의 분포면적은 물억새 군집 9.67%, 갈대군집 7.76%, 건생 초본식생 6.21%, 고마리 군집 5.96% 순으로 나타났으며, 토지이용 유형은 개방수역이 38.67%로서 가장 많은 면적을 차지하였고, 다음으로 경작지가 11.87%, 건생 초본식생과 사주가 각각 6.21, 6.04%로 나타났다. 도시구간의 경우 자연식생 군집은 물억새 군집과 달뿌리풀 군집이 각각 31.
- 한편, 상관식생 군집 및 토지이용 유형의 상대피도(Relative Coverage)를 기준으로 범주 등급의 가중치를 곱하여 산출한 점수는 하천습지의 평가과정에 보다 추가적인 가중치의 적용을 위한 것이나 과소 또는 과대치가 예상되고 또한 비교 대상간의 통일성을 기하기가 용이치 않을 것으로 판단되기 때문에 기존 평가체계와의 적합성을 충분히 고려한 후 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
후속연구
- 결론적으로 보면 갑천에 비해 양화천의 자연성이 비교적 양호한 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 두 하천의 현재수준의 하천환경의 특성을 상당하게 반영하고 있는 결과라 판단된다. 따라서 본 연구에서 적용한 식생학적 평가체계는 하천습지의 평가체로서 타당성이 있다고 판단되지만, 향후 하천환경의 물리화학적 및 수리적 특성, 그리고 생물학적 요인과의 통합적 검증이 요구되며, 나아가 식생군집의 점유율의 차이를 고려하는 기법도 개발될 필요가 있을 것이다.
- 한편 미국의 습지평가체계가 비록 수생식물의 5단계 범주등급으로 이루어진 평가체계이지만 식물종조성에 따른 종풍부도만이 아닌 식물사회의 정성적 평가를 위해서 상관식생군집의 점유율을 고려할 수 있는 보다 구체적인 기준이 마련되어야 할 것으로 판단되었다. 또한, 하천습지(Riverine Wetland)의 공간적 범위와 개념정의를 기준으로 개방수면과 사주의 특성을 반영하였지만, 이러한 특성도 전체적인 점율의 차이를 고려하지 않는다면 큰 의미가 없을 것으로 판단되며, 식물종풍부도의 적용기준을 따른다면 보다 세분화된 유형 구분이 필요할 것으로 판단된다.
- 연구대상지역인 갑천과 양화천의 유역개황을 종합적으로 검토해볼 때 두 하천사이의 큰 차이는 없는 것으로 판단되나 토지이용과 하상재료의 차이가 다소 있을 것으로 판단되며, 과거의 하천정비계획과 관련한 수리적 영역의 변화특성도 고려할 필요가 있을 것으로 판단되었다.
- 한편 미국의 습지평가체계가 비록 수생식물의 5단계 범주등급으로 이루어진 평가체계이지만 식물종조성에 따른 종풍부도만이 아닌 식물사회의 정성적 평가를 위해서 상관식생군집의 점유율을 고려할 수 있는 보다 구체적인 기준이 마련되어야 할 것으로 판단되었다. 또한, 하천습지(Riverine Wetland)의 공간적 범위와 개념정의를 기준으로 개방수면과 사주의 특성을 반영하였지만, 이러한 특성도 전체적인 점율의 차이를 고려하지 않는다면 큰 의미가 없을 것으로 판단되며, 식물종풍부도의 적용기준을 따른다면 보다 세분화된 유형 구분이 필요할 것으로 판단된다.
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