본 연구에서는 경안천 유역을 대상으로 1975년부터 2000년까지의 토지피복상태에 따른 불투수면과 투수면을 재분류하여 경관분석 프로그램을 이용하여 경관 지수를 산정하였다. 경관 지수 중 총 중심지면적인 TCA(Total Core Area)를 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 선정된 경관 지표 TCA와 불투수면 모델인 ICM(Impervious Cover Model)을 이용하여 실제 경안천 유역의 어류 출현종수와 비교하였다. TCA와 불투수면 비율의 관계에서는 불투수면 비율 증가에 따라 TCA값이 점차 감소하는 추세를 보였다. 이는 도시화와 인위적인 개발로 인해 경관에서 불투수면 면적이 차지하는 비율이 커지면서 생물종이 외부로부터의 격리를 필요로 하는 임계면적이 점차 감소하였음을 나타낸다. 또한, 경안천에 서식하는 출현 어류종의 종류를 모니터링 해 본 결과 불투수면 비율이 낮은 지역에서 청정수에 서식하는 종의 출현빈도가 높음을 알 수 있었다. 경안천 유역은 하천상태가 Impacted Stream(손상하천) 위에 해당하여 유역의 상태가 나빠지는 단계에 있는 것으로 파악되었으며, 이 구간에서 유역은 불투수면 비율에 민감하게 반응하므로, 계속적으로 집중적인 유역관리가 필요하며, 지역에 출현하는 어류다양성을 증가시키기 위해 유역상태를 개선시킬 필요성이 있다.
본 연구에서는 경안천 유역을 대상으로 1975년부터 2000년까지의 토지피복상태에 따른 불투수면과 투수면을 재분류하여 경관분석 프로그램을 이용하여 경관 지수를 산정하였다. 경관 지수 중 총 중심지면적인 TCA(Total Core Area)를 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 선정된 경관 지표 TCA와 불투수면 모델인 ICM(Impervious Cover Model)을 이용하여 실제 경안천 유역의 어류 출현종수와 비교하였다. TCA와 불투수면 비율의 관계에서는 불투수면 비율 증가에 따라 TCA값이 점차 감소하는 추세를 보였다. 이는 도시화와 인위적인 개발로 인해 경관에서 불투수면 면적이 차지하는 비율이 커지면서 생물종이 외부로부터의 격리를 필요로 하는 임계면적이 점차 감소하였음을 나타낸다. 또한, 경안천에 서식하는 출현 어류종의 종류를 모니터링 해 본 결과 불투수면 비율이 낮은 지역에서 청정수에 서식하는 종의 출현빈도가 높음을 알 수 있었다. 경안천 유역은 하천상태가 Impacted Stream(손상하천) 위에 해당하여 유역의 상태가 나빠지는 단계에 있는 것으로 파악되었으며, 이 구간에서 유역은 불투수면 비율에 민감하게 반응하므로, 계속적으로 집중적인 유역관리가 필요하며, 지역에 출현하는 어류다양성을 증가시키기 위해 유역상태를 개선시킬 필요성이 있다.
This study estimates landscape indices of the Gyeongan-stream watershed from 1975 to 2000 by classifying the land cover into impervious cover and pervious cover depending on its state using a landscape analysis program. For the indicator of biodiversity this study uses Total Core Area(TCA) among lan...
This study estimates landscape indices of the Gyeongan-stream watershed from 1975 to 2000 by classifying the land cover into impervious cover and pervious cover depending on its state using a landscape analysis program. For the indicator of biodiversity this study uses Total Core Area(TCA) among landscape indices. The estimated TCA is then used along with an Impervious Cover Model(ICM) to compare the number of fish species that appear in the Gyeongan-stream watershed. In the relations between TCA and the impervious cover ratio, it has been found that as the impervious cover ratio increases, TCA decreases accordingly. It shows that as the ratio of impervious cover in the landscape increases due to urbanization and development, the critical area that individual species need for isolation from outside has decreased. Also, the monitoring of the number of fish species that appear in the Gyeongan-stream watershed shows that in the areas with low impervious cover ratio there are more fish species appearing that inhabit in clean, uncontaminated water. It has been identified that the Gyeongan-stream watershed falls into the category of Impacted Stream and that its state is worsening, and since the watershed in this area responds to the impervious cover ratio very sensitively, its fish diversity it is required to improve the state of the basin through its proper and careful management.
This study estimates landscape indices of the Gyeongan-stream watershed from 1975 to 2000 by classifying the land cover into impervious cover and pervious cover depending on its state using a landscape analysis program. For the indicator of biodiversity this study uses Total Core Area(TCA) among landscape indices. The estimated TCA is then used along with an Impervious Cover Model(ICM) to compare the number of fish species that appear in the Gyeongan-stream watershed. In the relations between TCA and the impervious cover ratio, it has been found that as the impervious cover ratio increases, TCA decreases accordingly. It shows that as the ratio of impervious cover in the landscape increases due to urbanization and development, the critical area that individual species need for isolation from outside has decreased. Also, the monitoring of the number of fish species that appear in the Gyeongan-stream watershed shows that in the areas with low impervious cover ratio there are more fish species appearing that inhabit in clean, uncontaminated water. It has been identified that the Gyeongan-stream watershed falls into the category of Impacted Stream and that its state is worsening, and since the watershed in this area responds to the impervious cover ratio very sensitively, its fish diversity it is required to improve the state of the basin through its proper and careful management.
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문제 정의
본 연구는 대상유역인 경안천 유역의 불투수면 변화를 WAMIS에서 제공하는 영상 자료를 이용하여 1975년에서 2000년까지 분석한 자료와, 과거 토지이용 변화에 따른 경관 지수를 산정하여 분석하고자 경관 구조 분석 프로그램인 FRAGSTATS를 이용하여 불투수면 변화에 따른 경관 지수를 산정한 자료를 기초자료로 활용하였다. 따라서, 대상유역인 경안천 유역의 불투수면 모델 적용성을 평가하여, 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 경관 지수 중 총 중심지면적(Total Core Area, TCA)을 생물종 다양성 지표로 이용하였다.
본 연구는 경안천 유역에 1975년에서 2000년까지의 매 5년 주기로 국가수자원관리정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 영상 자료를 이용하여 불투수면 변화를 조사하였다. 대상유역인 경안천 유역의 과거 토지이용 변화에 따른 경관 지수를 산정하여 분석하였다.
본 연구에서는 같은 피복유형을 갖는 패치 전체를 의미하는 클래스(class)수준의 분석을 수행하였다. 패치(patch)수준 지수는 개별적 조각에 대해 지수를 산출하고 경관(landscape)수준 지수는 토지유형에 상관없이 유역내 모든 토지피복에 대한 경관 지수를 산출하기 때문에, 본 연구와 같이 불투수면에 대한 경관 지수 산출에는 적합하지 않다(Jang 2008).
패치(patch)수준 지수는 개별적 조각에 대해 지수를 산출하고 경관(landscape)수준 지수는 토지유형에 상관없이 유역내 모든 토지피복에 대한 경관 지수를 산출하기 때문에, 본 연구와 같이 불투수면에 대한 경관 지수 산출에는 적합하지 않다(Jang 2008). 본 연구에서는 경안천 유역에 대해 1975년부터 2000년까지 토지이용변화에 따른 파편화 정도를 정량적으로 분석하기 위한 자료 중 TCA를 활용하였으며, 이를 이용한 경관지수 중 총중심지 면적 지수인 TCA와 출현 종수간의 생물 종 다양성 지표로써의 상관이 있는 지표로 산정하여 연구되었다(Heo et al. 2007).
하지만 모델에서 제시하고 있는 10%, 25%라는 임계수치가 불투수면과 하천질 지표간의 통계적 편차로 인해 정확한 구분점이 아니라 그 범위의 불투수면 비율에서의 일반적인 변화를 반영한 값이라는 점을 인식해야 한다. 본 연구에서는 유역에서의 불투수면 비율 증가에 따른 생물종 다양성, 수질 영향 관계를 불투수면 모델을 통해 고찰해 보고자하였다.
어류의 조사지점은 경안천 최상류/운학천), 경안천 상류/운학천, 경안천 중류, 경안천 하류를 대상으로 조사하였다. 본 자료를 바탕으로 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 불투수면 모델 적용에서는 경안천 유역의 수질자료 중 BOD와 총 중심지면적 TCA를 활용하여 생태현황을 파악하고 유역의 어류 출현종수와 비교하기 위해 수행하였다.
제안 방법
(2001) 및 Won et al.(2008)등의 선행결과를 참고하여 경안천 일대에 서식하는 어류의 출현종수와 비교하여 정리하였다. 선행조사는 주로 경안천 용인시 관내에 집중되어 있었으므로 본 조사와 조사지점이 경안천 최상류/운학천(용인시 호동 용해곡), 경안천 상류/운학천(용인시 동부동 삼산 삼산교 하방), 경안천 중류(용인시 포곡면 삼계리 당곡보 보 밑), 경안천 하류(광주시 퇴촌면 정지리 상수원 감시초소 앞 보 밑)에서만 거의 일치하였다.
따라서, 대상유역인 경안천 유역의 불투수면 모델 적용성을 평가하여, 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 경관 지수 중 총 중심지면적(Total Core Area, TCA)을 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 그리고 실제 경안천 유역의 어류 출현종수와 비교하였다.
경관 지수 중 총 중심지면적(Total Core Area, TCA)을 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 그리고 실제 경안천 유역의 어류 출현종수와 비교하였다. 본 연구를 통해 수생태지역의 경관평가가 가능하며 최근의 범용한 지리정보시스템을 이용하여 경관구조분석을 하였다는 데 큰 의의가 있다.
본 연구는 경안천 유역에 1975년에서 2000년까지의 매 5년 주기로 국가수자원관리정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 영상 자료를 이용하여 불투수면 변화를 조사하였다. 대상유역인 경안천 유역의 과거 토지이용 변화에 따른 경관 지수를 산정하여 분석하였다. 경관구조를 정량화하기 위한 경관 구조 분석 프로그램인 FRAGSTATS(1995)를 이용하여 불투수면 변화에 따른 경관 지수를 산정하였다.
본 자료를 바탕으로 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 불투수면 모델 적용에서는 경안천 유역의 수질자료 중 BOD와 총 중심지면적 TCA를 활용하여 생태현황을 파악하고 유역의 어류 출현종수와 비교하기 위해 수행하였다.
kr/)을 통하여 수집하였다. 수생태계 현황은 그동안 경안천 유역 내 하천을 대상으로 기존에 수행된 연구결과를 참고하여 경안천 유역의 생태현황을 조사하였다. 하천생태계의 상태현황을 파악하기 위해서는 하천생태계의 주요 입지를 차지하고 있는 어류에 대한 출현종 및 개체수를 파악함으로써 수계의 오염정도나 서식환경 조사에 도움을 얻을 수 있었다(Won et al.
대상 데이터
2009). 대상유역은 용인시 중심부를 남쪽에서 북쪽으로 관통하여 흐르다 초월읍 지월리에서 곤지암천과 합류하여 서하리에서 한강수계인 팔당호로 유입되는 길이 22.5 ㎞의 국가하천이다. 경안천 유역은 유로연장이 47.
본 연구는 대상유역인 경안천 유역의 불투수면 변화를 WAMIS에서 제공하는 영상 자료를 이용하여 1975년에서 2000년까지 분석한 자료와, 과거 토지이용 변화에 따른 경관 지수를 산정하여 분석하고자 경관 구조 분석 프로그램인 FRAGSTATS를 이용하여 불투수면 변화에 따른 경관 지수를 산정한 자료를 기초자료로 활용하였다. 따라서, 대상유역인 경안천 유역의 불투수면 모델 적용성을 평가하여, 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향을 연구하고자 한다.
경관구조를 정량화하기 위한 경관 구조 분석 프로그램인 FRAGSTATS(1995)를 이용하여 불투수면 변화에 따른 경관 지수를 산정하였다. 수질측정자료 조사는 환경부 물환경정보시스템(http://water.nier.go.kr/)을 통하여 수집하였다. 수생태계 현황은 그동안 경안천 유역 내 하천을 대상으로 기존에 수행된 연구결과를 참고하여 경안천 유역의 생태현황을 조사하였다.
2008). 어류의 조사지점은 경안천 최상류/운학천), 경안천 상류/운학천, 경안천 중류, 경안천 하류를 대상으로 조사하였다. 본 자료를 바탕으로 불투수면이 수환경과 수생태계의 생물 다양성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.
이론/모형
대상유역인 경안천 유역의 과거 토지이용 변화에 따른 경관 지수를 산정하여 분석하였다. 경관구조를 정량화하기 위한 경관 구조 분석 프로그램인 FRAGSTATS(1995)를 이용하여 불투수면 변화에 따른 경관 지수를 산정하였다. 수질측정자료 조사는 환경부 물환경정보시스템(http://water.
국가수자원관리정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 8개 항목(수역, 시가화지역, 나지, 습지, 초지, 산림, 농경지, 밭)으로 분류된 경안천 유역의 1975년~2000년 토지피복도를 이용하여 FRAGSTATS 모델(McGarigal and Marks 1995)을 구성하였다. WAMIS에서 제공하는 1975년~2000년까지 5년 단위 Landsat 위성영상 토지피복도를 수역, 투수지역, 불투수지역으로 구분하여 본 결과, 경안천 유역의 불투수면 면적 비율은 1975년 0.
불투수면 모델 적용에서는 경안천 유역의 수질자료 중 BOD를 수질지표로, 경관 지수 중 TCA를 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 그 결과 민감하천 범위에 해당하는 10% 이하 구간에서도 불투수면 비율이 6%를 넘으면서 상태가 나빠짐을 확인할 수 있었다.
성능/효과
Steedman(1991)은 208개의 Ontario 하천에서 도시화의 경우 손상되지 않은 강기슭의 산림을 보유한 도시하천이 그렇지 못한 도시하천에 비해 보다 높은 생물다양성을 갖는다고 보고하였다. 2개의 민감한 종인 송어(Oncrhynchus maso)와 둑중개(Sculpin, Cottus koreanus)과의 담수어))은 불투수면이 10%에서 12%로 증가하면서 사라졌으며, 불투수면이 25%까지 증가하였을 때는 4개의 종이 추가로 사라졌다.
그 결과 민감하천 범위에 해당하는 10% 이하 구간에서도 불투수면 비율이 6%를 넘으면서 상태가 나빠짐을 확인할 수 있었다. TCA와 불투수면 비율의 관계에서는 불투수면 비율 증가에 따라 TCA값이 점차 감소하는 추세를 보였다. 이는 도시화와 인위적인 개발로 인해 경관에서 불투수면 면적이 차지하는 비율이 커지면서 생물종이 외부로부터의 격리를 필요로 하는 임계면적이 점차 감소하였음을 나타낸다.
국가수자원관리정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 8개 항목(수역, 시가화지역, 나지, 습지, 초지, 산림, 농경지, 밭)으로 분류된 경안천 유역의 1975년~2000년 토지피복도를 이용하여 FRAGSTATS 모델(McGarigal and Marks 1995)을 구성하였다. WAMIS에서 제공하는 1975년~2000년까지 5년 단위 Landsat 위성영상 토지피복도를 수역, 투수지역, 불투수지역으로 구분하여 본 결과, 경안천 유역의 불투수면 면적 비율은 1975년 0.87%에서 2000년 7.0%로 여덟 배 이상 증가하였다. 이는 도시화가 빠르게 진행되었음을 파악할 수 있었다.
경관 지수 중 생물종 다양성 관련인 총 중심지 면적 TCA(Total Core Area)와 불투수면 비율의 관계에서는 불투수면 비율 증가에 따라 TCA(Total Core Area)값이 점차 감소하는 추세를 보였다. 이는 도시화와 인위적인 개발로 인해 경관에서 불투수면 면적이 차지하는 비율이 커지면서 생물종이 외부로부터의 격리를 필요로 하는 임계면적이 점차 감소하였음을 나타낸다.
불투수면 비율이 증가함에 따라 어류 출현종수는 감소 추세를 보였다. 경관지수 중 총 중심지면적인 TCA(Total Core Area)의 추세와 같이 어류 출현종수는 불투수면 비율의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 경안천 유역 어류의 모니터링 조사 결과를 살펴본 결과, 대체로 불투수면 비율이 낮은 지역에서 청정수역에 서식하는 종의 출현빈도가 높았다.
불투수면 모델 적용에서는 경안천 유역의 수질자료 중 BOD를 수질지표로, 경관 지수 중 TCA를 생물종 다양성 지표로 이용하였다. 그 결과 민감하천 범위에 해당하는 10% 이하 구간에서도 불투수면 비율이 6%를 넘으면서 상태가 나빠짐을 확인할 수 있었다. TCA와 불투수면 비율의 관계에서는 불투수면 비율 증가에 따라 TCA값이 점차 감소하는 추세를 보였다.
경관지수 중 총 중심지면적인 TCA(Total Core Area)의 추세와 같이 어류 출현종수는 불투수면 비율의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 경안천 유역 어류의 모니터링 조사 결과를 살펴본 결과, 대체로 불투수면 비율이 낮은 지역에서 청정수역에 서식하는 종의 출현빈도가 높았다.
실제로 Han River Watershed Management Committee(2009)에서는 불투수면 비율과 생태계 자료를 분석한 결과, 불투수면 비율이 0∼10%에서 출현 종수가 가장 많았으며 불투수면 비율이 증가할수록 급격한 감소 경향을 나타냈다고 보고하였다. 또한, 경안천에 서식하는 어류의 종류를 모니터링 해 본 결과 불투수면 비율이 낮은 지역에서 청정수에 서식하는 종의 출현빈도가 높음을 알 수 있었다. 경안천 유역은 2006년 불투수면 비율이 11.
그리고 실제 경안천 유역의 어류 출현종수와 비교하였다. 본 연구를 통해 수생태지역의 경관평가가 가능하며 최근의 범용한 지리정보시스템을 이용하여 경관구조분석을 하였다는 데 큰 의의가 있다.
1에 어류 출현종수를 불투수면 비율과 함께 나타내었다. 불투수면 비율이 증가함에 따라 어류 출현종수는 감소 추세를 보였다. 경관지수 중 총 중심지면적인 TCA(Total Core Area)의 추세와 같이 어류 출현종수는 불투수면 비율의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.
불투수면이 어종에 미치는 영향에 대한 기존문헌을 검토해 본 결과 유역의 불투수면의 비율이 증가할수록 어종의 수는 감소하였다. Klein(1979)에서는 Maryland의 도시하천에서 대형무척추동물의 급격한 감소를 처음으로 보고하고 있는데, 유역의 불투수면이 10∼15%를 초과하는 경우 생물다양성은 악화되었다고 한다.
수생태의 건강성은 유역의 질을 나타내는 환경지표로 많은 연구에서 불투수면과 하천 내 생물 다양성 사이의 관련성을 조사하였다. 주요 연구결과를 살펴보면 불투수면의 비율이 10~15%를 초과하게 되면 어류서식지가 파괴되기 시작하고 어류와 수생곤충의 다양성이 급격히 떨어지게 되는 것을 알 수 있다. 또한 불투수면의 비율이 30%를 넘어서면 어류와 곤충의 다양성 및 서식지에 대한 평가가 악화 등급으로 떨어지게 되는 것으로 조사되고 있다.
후속연구
본 연구를 통해 유역의 토지이용계획에 경관생태학적 불투수면 관리를 위한 기초정보를 제공하며, 향후 하천 개발 전, 후의 효과 평가나 각종 도시 개발사업 계획 시 수생태적 지표를 개발하여 이를 유역관리에 활용해야 할 필요가 있다. 또한, 국내 유역 특성을 고려한 불투수면 지표 모델 연구를 통하여 불투수면 저감방안 수립 및 유역관리 등에 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 생태조사를 연계․병행하여 수생태계의 어류뿐만 아니라 저서성대형무척추동물과 부착조류, 조류 등과의 연계 검토도 필요한 부분으로 전체 수생태계에 대한 종합적인 모니터링이 필요할 것이다.
본 연구를 통해 유역의 토지이용계획에 경관생태학적 불투수면 관리를 위한 기초정보를 제공하며, 향후 하천 개발 전, 후의 효과 평가나 각종 도시 개발사업 계획 시 수생태적 지표를 개발하여 이를 유역관리에 활용해야 할 필요가 있다.
또한, 국내 유역 특성을 고려한 불투수면 지표 모델 연구를 통하여 불투수면 저감방안 수립 및 유역관리 등에 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 생태조사를 연계․병행하여 수생태계의 어류뿐만 아니라 저서성대형무척추동물과 부착조류, 조류 등과의 연계 검토도 필요한 부분으로 전체 수생태계에 대한 종합적인 모니터링이 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도시화된 지역에서 불투수율의 증가로 지하로 침투되는 물의 양은 줄어들고 빗물 유출수가 많아지면 어떤 현상이 발생하는가?
그러나 도시화된 지역에서는 불투수율의 증가로 지하로 침투되는 물의 양은 줄어들고 빗물 유출수가 많아진다. 이런 현상이 발생되면 지하수는 고갈되고 표면의 유량이 증가하게 되어 여름철 강우시 많은 양의 빗물이 하류 하천에 유입되어 홍수를 일으킨다(Park et al. 2006).
불투수면이란?
유역 내에서 불투수면 비율은 물순환에 있어 매우 중요한 지표이다. 불투수면(IC, Impervious Cover)이란 강수가 토양 속으로 잘 침투하지 않는 토지피복으로 정의되며, 불투수율의 증가로 인한 식물의 제거는 증발산과 차단량의 감소를 가져오며 주택 도로 등의 도시개발로 인한 불투수율의 증대는 하천을 건천화시키는 중요한 요인이 된다(Schueler 1994, Han River Watershed Management Committee 2007). 자연계 물순환의 경우 표면유출수, 지하의 토양과 대수층 함양이 이루어져 토양으로 침투되고, 깊은 대수층에 도달된 물은 하천의 기저유출로 공급되어 건기에도 하천의 유지유량을 공급해준다(Han River Watershed Management Committee 2009).
불투수율의 증가로 인한 식물의 제거는 어떤 결과를 가져오는가?
유역 내에서 불투수면 비율은 물순환에 있어 매우 중요한 지표이다. 불투수면(IC, Impervious Cover)이란 강수가 토양 속으로 잘 침투하지 않는 토지피복으로 정의되며, 불투수율의 증가로 인한 식물의 제거는 증발산과 차단량의 감소를 가져오며 주택 도로 등의 도시개발로 인한 불투수율의 증대는 하천을 건천화시키는 중요한 요인이 된다(Schueler 1994, Han River Watershed Management Committee 2007). 자연계 물순환의 경우 표면유출수, 지하의 토양과 대수층 함양이 이루어져 토양으로 침투되고, 깊은 대수층에 도달된 물은 하천의 기저유출로 공급되어 건기에도 하천의 유지유량을 공급해준다(Han River Watershed Management Committee 2009).
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