한강 하구 습지복원을 위한 장항습지의 사주 지형변화 및 식생정착 Topographical change of sandbar and vegetation settlement in Jang-Hang wetlands for Han River Estuary Wetlands Restoration원문보기
기수역은 하천의 종횡단 방향으로 수질 하안 저질 재료 및 미지형이 변화하는 환경변화가 매우 큰 공간으로 이러한 환경의 질적 차이에 의하여 생물 서식처가 달라지는 특수한 공간이다. 본 연구는 신곡 수중보의 건설과 수중보 하류의 과도한 준설 등이 수리적인 여건 변화를 제공하였고 이로 인하여 사주 변화가 급격히 진행된 한강의 장항습지를 대상으로 하구습지의 공간적 변화 추이와 장항습지의 물리 생태적 특성을 분석하여 사주부 식생의 정착과 확장과정을 규명하였다. 그 결과 장항습지의 사주면적은 1985년과 비교하여 2006년도에는 6배정도로 습지가 확장되었고, 갈대군락은 점차 감소하는 반면 선버들 군락은 증가하였다. 또한 토층분석 결과 장항습지는 하천의 영향을 받아 형성되었으며, 습지의 중류역에서부터 목본류가 정착하여 상하류로 확산된 것으로 분석되었다.
기수역은 하천의 종횡단 방향으로 수질 하안 저질 재료 및 미지형이 변화하는 환경변화가 매우 큰 공간으로 이러한 환경의 질적 차이에 의하여 생물 서식처가 달라지는 특수한 공간이다. 본 연구는 신곡 수중보의 건설과 수중보 하류의 과도한 준설 등이 수리적인 여건 변화를 제공하였고 이로 인하여 사주 변화가 급격히 진행된 한강의 장항습지를 대상으로 하구습지의 공간적 변화 추이와 장항습지의 물리 생태적 특성을 분석하여 사주부 식생의 정착과 확장과정을 규명하였다. 그 결과 장항습지의 사주면적은 1985년과 비교하여 2006년도에는 6배정도로 습지가 확장되었고, 갈대군락은 점차 감소하는 반면 선버들 군락은 증가하였다. 또한 토층분석 결과 장항습지는 하천의 영향을 받아 형성되었으며, 습지의 중류역에서부터 목본류가 정착하여 상하류로 확산된 것으로 분석되었다.
Estuary is unique habitat ground under substantial changes of water quality, river side, bed material, and micro topography. Construction of SinGok underwater weir with excessive dredging for downstream of weir has changed hydraulic conditions of Han River. This study investigates spatial changes of...
Estuary is unique habitat ground under substantial changes of water quality, river side, bed material, and micro topography. Construction of SinGok underwater weir with excessive dredging for downstream of weir has changed hydraulic conditions of Han River. This study investigates spatial changes of estuary and expansion process of vegetation on sandbar for JangHang estuary in Han River through analysis of physical and ecological characteristics. As a result of investigation, we found that area of sandbar in JangHang estuary is expanded six times compared between 1985 and 2006, and area of Phragmites australis is gradually decreased while area of Salix subfragilis Anderson. is increased. Also the analysis result of soil layer shows that the Jang-Hang wetlands are created by effect from river, and woody plants are settled from middle part of wetlands, then spread to upper and lower part of wetlands.
Estuary is unique habitat ground under substantial changes of water quality, river side, bed material, and micro topography. Construction of SinGok underwater weir with excessive dredging for downstream of weir has changed hydraulic conditions of Han River. This study investigates spatial changes of estuary and expansion process of vegetation on sandbar for JangHang estuary in Han River through analysis of physical and ecological characteristics. As a result of investigation, we found that area of sandbar in JangHang estuary is expanded six times compared between 1985 and 2006, and area of Phragmites australis is gradually decreased while area of Salix subfragilis Anderson. is increased. Also the analysis result of soil layer shows that the Jang-Hang wetlands are created by effect from river, and woody plants are settled from middle part of wetlands, then spread to upper and lower part of wetlands.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 기수역인 한강하구부 장항습지를 대상으로 하구습지의 공간적 변화 양상 그리고 장항습지의 물리·생태적 특성을 분석하여 사주부 식생의 정착과 확장과정을 규명하고자 하였다.
장항습지를 상류/중류/하류역으로 구분하고 각각의 지점에서 목본류(키버들과 선버들)를 대상으로 수고와 흉고직경(Diameter in Breast Height : DBH)을 조사하여 식생 정착과정을 추정하고자 하였다.
제안 방법
1985년도 사주가 형성되기 이전의 것을 제외한 1995년도, 2000년도, 2006년도를 대상으로 A, B 두 구간에서 사주면적 대비 식생활착 면적을 분석하였다.
1995년도에 항공사진 촬영이 이루어지지 않은 구간이 발생함에 따라 장항 IC를 기점으로 하여 상류구간을 A구간으로 하류 구간을 B구간으로 구분하여 시행하였다
그러나 연륜분석의 샘플수가 적어 대표성을 가질 수 없기 때문에 총 395그루(상류역 79그루, 중류역 209그루, 하류역 107그루)를 대상으로 흉고직경을 계측하고 평균하여 습지의 어떤 부근에서부터 가장 먼저 식생이 정착하였고 확산되었는지를 추정하였다.
대상지를 A구간(신곡수중보-장항IC 구간)과 B구간(장항IC-이산포IC 구간)으로 나누어 1985년부터 2006년까지의 항공사진 분석을 통해 사주면적과 식생천이의 경년변화를 분석함으로써 공간적 변화 추이를 파악하였으며, 이러한 경년변화 추이를 파악함으로써 향후 사주 및 식생의 확장 경향을 분석하였다.
장항습지를 상/중/하류 3구역으로 구분하고 각 구역별로 줄, 갈대, 선버들 군락을 대상으로 총 27개 토양시료를 채취하여 토양의 화학적 특성을 분석하였다.
장항습지에서의 대표식생(줄/선버들)을 선정하고 각 식생을 대상으로 간조시를 기점으로 1.5 m 깊이의 토양을 굴착하여 그곳에서 지하수위를 측정하였다.
장항습지에서의 대표식생(줄/선버들)을 선정하고 각 식생을 대상으로 식물의 뿌리가 있는 유효 토심 20cm 구간에서 토양을 채취하여 토양입경을 분석하였다.
장항습지의 대표 식생이라고 할 수 있는 선버들(Salix nipponica), 갈대(Phragmites communis), 줄(Zizania latifolia)을 군락단위로 세분하여 각 식생이 차지하고 있는 식생활착 면적을 계산하여 장항습지내 경년별 식생분포 변화를 분석하였다.
장항습지의 형성이 조위의 영향을 크게 받는지 아니면 하천의 영향을 더 크게 받는지를 분석하기 위하여 장항습지 하류부에서 토양단면을 분석하였다.
대상 데이터
따라서 장항습지의 공간적 특성을 분석하기 위하여 항공사진(국토지리정보원 제공)을 활용하였고, 습지의 면적은 물이 들어오고 나가는 펄은 제외하고 육지로 확연하게 구분되는 곳만을 대상으로 하였으며, 구적계를 이용하여 산출하였다.
본 연구에서는 1986년에 신곡 수중보가 건설됨으로써 그 하류의 수리적 환경 등의 여건 변화로 사주의 변화가 급격히 진행된 한강의 장항습지를 대상으로 하였다. 본 장항습지의 공간적 변화 추이와 물리·생태적 특성을 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다.
장항습지는 한강하구를 향하여 우안으로 가늘고 길게 형성된 사주로서, 본 연구에서는 종단길이 약 7.5㎞(신곡수중보~일산대교 구간)를 대상으로 하였으며, 조사구간 내 사주의 폭은 최장 약 500m, 최단 약 60m 정도이다.
성능/효과
1) 항공사진을 분석한 결과 신곡 수중보가 설치된 1986년 직후와 비교하여 장항습지의 사주면적은 1985년과 비교하여 2006년도에는 6배 정도로 습지가 확장되었으며, 구간별로는 A 구간에서 약 3배, B구간에서 약 9배 증가하였고, 사주면적이 증가함에 따라 식생면적도 증가하는 것으로 분석되었다.
2) 2006년도까지의 사주면적 분석결과, 장항습지는 지속적으로 김포쪽으로 확장되고 있는 추세로, 인위적인 교란이 없다면 장항습지는 더욱 성장할 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
2000년도 분석에서 사주면적은 증가한 반면 식생이 차지하고 있는 면적이 줄어든 원인으로는 항공사진이 촬영된 2000년도 바로 직전에 커다란 홍수가 발생하였고 이로 인하여 다량의 토사가 공급되어 사주면적이 증가하였으며, 또한 식생면적이 줄어 든 것은 홍수에 의하여 식생이 파괴되었고 사진이 촬영된 시점까지 식생이 안정화되지 않았다는 것을 반증하는 결과이다.
3) 식생별 활착비율을 살펴본 결과 갈대군락은 점차 감소하는 반면에 선버들 군락은 증가한 것으로 판단되며, 수제부에 형성된 줄군락은 다음세대의 식생으로의 천이, 사주의 확장, 하도육역화 및 수림화 진행에 기여하고 있는 것으로 판단된다.
4) 토양 및 토층분석 결과, 장항습지가 조위의 영향도 받지만 토층의 역전현상이 나타나고 있는 것으로 보아 상대적으로 하천의 영향을 더욱 크게 받고 있는 것으로 판단되었다.
5) 장항습지는 기수역으로 염분농도가 각 식생에 미치는 영향은 없지는 않으나 식생군락별 염분농도의 차이는 매우 미약한 것으로 나타났으며, 염분농도가 물가쪽보다 제방쪽에서 상대적으로 높은 수치가 나타나는 경향을 보였다.
6) 평균수고와 흉고직경 분석 및 연륜분석을 통하여 장항습지의 중류역에서 부터 가장 먼저 목본이 정착하였으며 습지 상하류로 목본군락이 확산되어 간 것으로 유추되었다.
B구간에서는 버드나무군락의 경우, 2000년도와 2006년도를 비교하면 약 2000년도의 1.5배로 증가된 것으로 분석되었고, 갈대군락은 2000년도와 2006년도를 비교하면 약 2000년도의 1.1배 증가된 것으로 분석되었으며, 줄 군락은 2000년도와 2006년도를 비교하면 약 2000년도의 9배로 증가되었다.
구간별로는 A구간에 비해 B구간에서 급격하게 증가하는 양상을 보이고 있으며, A구간은 1985~1995년 사이에 사주면적이 약 3배 이상 증가하는 양상을 나타내었다.
기수역으로서 염분농도가 각 식생에 미치는 영향을 보기 위하여 분석한 결과, 식생군락별 염분농도의 차이는 매우 미약한 것으로 나타났으며, 염분농도가 물가쪽보다 제방쪽에서 상대적으로 높은 수치가 나타나는 경향을 보였다. 이는 조위의 영향을 받아 염분이 높아졌다가도 썰물시 강물에 의하여 염분이 씻겨 내려감으로 인하여 나타난 현상으로 판단된다.
따라서 장항습지의 중류부에서부터 가장 먼저 목본이 정착하였으며 습지 중·상류로 목본군락의 분포 범위가 확산되어 간 것으로 판단되었다.
또한, 장항습지 내에서의 벌채 및 산림훼손이 불가능하였기에 선버들 고사목과 몇그루의 표본목을 대상으로 연륜을 분석 하였는데, 흉고직경이 약 6cm 인 것이 6-9년 정도, 흉고직경이 약 9cm인 것은 13-16년 정도의 연륜을 나타내었다.
이후, A구간에서의 버드나무류 군락은 1995년과 2000년도를 비교하면 1995년도의 11배, 2000년도와 2006년도를 비교하면 2000년도의 1.8배, 1995년 대비 2006년도의 식생활착 면적은 약 20배가 증가하였으며, 갈대군락은 1995년과 2000년도를 비교하면 1995년도의 6.2배에 해당하는 면적이 감소하였고, 2000년도와 2006년도를 비교하면 2000년도의 1.6배가 증가되었다. 1995년 대비 2006년도의 갈대군락의 식생활착 면적은 약 3.
장항습지 토양의 화학적 분석 결과, 각 식생군락 별로 지역적인 차이는 있을 수 있으나 질소전량은 하천쪽 보다는 제방쪽에서 다소 높게 나타났다.
장항습지의 선버들을 대상으로 한 평균수고 및 흉고직경 분석 결과, 중류부(현 장항IC 농경지 직하류)에서 수고 및 평균흉고직경이 상대적으로 크게 나타났다. 따라서 장항습지의 중류부에서부터 가장 먼저 목본이 정착하였으며 습지 중·상류로 목본군락의 분포 범위가 확산되어 간 것으로 판단되었다.
japonica), 선버들이 분포하고 있는데, 그 중 대부분 선버들이 우점하고 있는 것으로 보고되고 있다(환경부 2009). 전체적인 분포역별로는 상류부와 하류부에서는 전체적으로 선버들이 우세하고 중류부의 경우는 물가 및 제방쪽으로는 갯버들과 키버들이 우세하였지만 내부쪽으로는 선버들이 우점하고 있는 것으로 파악되었다.
토양 입경분석은 표토에서 뿌리방향으로 20cm가 되는 지점에서 채취하여 체분석을 통하여 이루어졌으며, 장항습지의 대표식생(줄/선버들)을 대상으로 한 토양입경 분석결과, 줄 군락지의 토양은 90%이상이 0.075mm의 채를 통과하는 실트이며 선버들 군락지의 토양은 D50이 0.5mm로 구성되어있어 줄 군락지에 비하여 토양입자가 약간 큰 곳에 버드나무류 군락이 형성되어 있는 것으로 분석되었다.
후속연구
반면 수변부에 가장 가깝게 위치한 줄군락은 조위의 영향을 크게 받는 곳에 위치하고 있으며 간조시 지표면에서 약 70cm 하부에서, 그리고 줄군락보다는 다소 높은 곳에 위치한 갈대군락의 경우는 약 1m 20cm 하부에서 지하수가 검출되었다. 그러나 지하수위와 식생과의 관계에 대해서는 보다 많은 자료수집과 장기적인 모니터링을 통한 정량적인 분석이 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 수중보가 건설됨으로써 그 하류의 수리적 환경 등의 여건 변화로 사주의 변화가 급격히 진행된 한강의 장항습지를 대상으로 하여 하구습지의 공간적 변화 추이와 습지의 물리·생태적 특성을 분석하기 위한 기초적 연구로서 향후, 보다 정밀한 하천미지형분석 및 토성분석 등 물리적 특성분석과 더불어 수리적 특성을 연계한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
현재 장항습지는 군사보호구역으로 설정되어있어 정밀하고 활발한 조사를 시행하기에는 많은 제약조건들이 따르지만, 장항습지에서 보다 세밀한 구역조사(하도내 유사공급 및 퇴적현황 등)가 장기적으로 이루어진다면 사주내 식생의 정착과정을 보다 정밀하게 유추 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기수역은 어떤 특징을 갖고 있는 공간인가?
기수역은 하천의 종횡단 방향으로 수질 하안 저질 재료 및 미지형이 변화하는 환경변화가 매우 큰 공간으로 이러한 환경의 질적 차이에 의하여 생물 서식처가 달라지는 특수한 공간이다. 본 연구는 신곡 수중보의 건설과 수중보 하류의 과도한 준설 등이 수리적인 여건 변화를 제공하였고 이로 인하여 사주 변화가 급격히 진행된 한강의 장항습지를 대상으로 하구습지의 공간적 변화 추이와 장항습지의 물리 생태적 특성을 분석하여 사주부 식생의 정착과 확장과정을 규명하였다.
본 논문에서 수행한, 장항습지의 공간적 변화 추이와 물리·생태적 특성을 분석한 결과는 어떠한가?
1) 항공사진을 분석한 결과 신곡 수중보가 설치된 1986년 직후와 비교하여 장항습지의 사주면적은 1985년과 비교하여 2006년도에는 6배 정도로 습지가 확장되었으며, 구간별로는 A 구간에서 약 3배, B구간에서 약 9배 증가하였고, 사주면적이 증가함에 따라 식생면적도 증가하는 것으로 분석되었다.
2) 2006년도까지의 사주면적 분석결과, 장항습지는 지속적으로 김포쪽으로 확장되고 있는 추세로, 인위적인 교란이 없다면 장항습지는 더욱 성장할 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
3) 식생별 활착비율을 살펴본 결과 갈대군락은 점차 감소하는 반면에 선버들 군락은 증가한 것으로 판단되며, 수제부에 형성된 줄군락은 다음세대의 식생으로의 천이, 사주의 확장, 하도육역화 및 수림화 진행에 기여하고 있는 것으로 판단된다.
4) 토양 및 토층분석 결과, 장항습지가 조위의 영향도 받지만 토층의 역전현상이 나타나고 있는 것으로 보아 상대적으로 하천의 영향을 더욱 크게 받고 있는 것으로 판단되었다.
5) 장항습지는 기수역으로 염분농도가 각 식생에 미치는 영향은 없지는 않으나 식생군락별 염분농도의 차이는 매우 미약한 것으로 나타났으며, 염분농도가 물가쪽보다 제방쪽에서 상대적으로 높은 수치가 나타나는 경향을 보였다.
6) 평균수고와 흉고직경 분석 및 연륜분석을 통하여 장항습지의 중류역에서 부터 가장 먼저 목본이 정착하였으며 습지 상하류로 목본군락이 확산되어 간 것으로 유추되었다.
기수역은 어떤 역할을 하는가?
하천의 담수와 바다의 해수가 교차되고 혼합되는 기수역(汽水域)은 하천의 종횡단 방향으로 수질․하안․저질 재료 및 미지형이 변화하는 환경변화가 매우 큰 공간으로 이러한 환경의 질적 차이에 의하여 생물 서식처가 달라지는 특수한 공간이다(Paula 등, 2009). 따라서 기수역은 수생 생태계의 중요한 서식처가 될 뿐만 아니라 바다와 하천을 잇는 중요한 생태통로이기도 하며 다양한 생물상들의 복잡한 먹이사슬 구조가 유지되어 자연계에서 종 다양도가 가장 풍부한 수생 생태계로 알려져 있다(Wolanski, 2009).
참고문헌 (20)
길혜경, 김동건, 정상우, 신일권, 조강현, 우효섭, 배연재. 2007. 경기도 경안천에서 소형 보 (洑)의 철거 이후에 변화된 저서성 대형무척추 동물 군집, 한국환경생물학회지, Vol.25,No.4, pp.385-393
한동욱, 유재원, 유영한, 이은주, 박상규. 2010. 한강하구 장항습지의 선버들의 지상부 1차 생산성과 말똥게의 2차 생산성. Korea J. Limnol. Vol.43, No.2. pp.298-306
해양수산부. 2008. 한강하구습지 염분구배에 따른 대형저서동물과 공생미생물의 분포파악 및 유전자원 확보 보고서. 인하대학교. pp.1-127
환경부. 2009. 한강하구 습지보호지역 모니터링 결과보고서, 한강유역환경청. pp. 69-79
환경부. 2004. "기능을 상실한 보 철거를 통한 하천 생물이동통로 및 수질개선효과 연구" 최종보고서, 한국건설기술연구원. pp. 179-228
환경부. 2010. "한강하구 하상변화 평가모형 및 습지복원기법개발" 1차년도 연차보고서, 한국건설기술연구원. pp. 78-95
Paula D. Pratolongo, Jason R, Kirby, Andrew Plater, Mark M. Brinson. 2009. Temperate Coastal Wetlands : Morphology, Sediment Processes, and Plant Communities. Coastal wetlands-An integrated ecosystem approach-. ELSEVIER. pp. 89-118
Wolanski, E.. 2009. "Coastal Wetlands", Elsevier B.V. pp.1-62
楠田哲也, 山本晃一. 2008. 河川？水域-その 環境特性と生態系の保全？再生-. 東京: 技報堂出版. pp. 5-30
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