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문제 정의
- , 1996). 따라서 하천습지 내 각 지형단위의 무기적 환경의 차이와 지형단위 내에 서식하는 식생의 분포 간의 관계를 고찰하여, 하천습지의 보호 및 관리를 위한 대책 수립의 기초자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 ‘담양하천습지보호지역 정밀연구’의 일환으로 담양습지보호지역을 관리하기 위한 구체적인 데이터를 제공하는 것을 목적으로① 하천습지의 하천지형을 분류하여 지형-퇴적물-식생에 따라 습지를 세분화 하고, ② 세분화된 하도습지에 대한 퇴적물의 물리적･화학적 특징을 분석하였다.
- 본 연구에서는 2004년 우리나라에서 처음 ‘하천습지보호지역’으로 지정된 담양하천습지(국립환경과학원, 2004)를 사례로, 하천 내의 단위지형과 식물생태계 사이의 관계를 고찰하고자 하였다.
- 하천습지는 하도 내에 쌓인 퇴적지형에서 발달하는 것이 보통이다. 본 연구에서는 하천습지의 무기적 환경의 특징을 파악하기 위하여 주요 하천단위지형들의 표층퇴적물에 대해 물리･화학적 특성을 분석하고, 이러한 물리･화학적 특성이 식생의 분포에 어떠한 의미를 갖는지를 살펴보았다.
제안 방법
- 연구에 사용된 담양하천습지보호지역의 항공영상은 영산강유역 환경청에서 2009년 4월에 촬영한 자료이다. 국토지리정보원 발행의 1:25,000 수치지형도와 항공영상 이미지를 ArcGIS 프로그램의 Georeferencing tool을 이용, GCP를 선정하고 UTM WGS84로 투영하여 좌표 보정을 실시하였다(그림 2). 좌표 보정이 완료된 영상을 통하여 퇴적지형을 경험적으로 분류한 후 현지연구를 통해 분류 내용을 수정･보완하여 습지지형을 세분화하였다.
- 하천습지를 세분화한 결과 이들의 규모와 공간적 위치는 다양하게 나타났다. 그리고 세분화한 결과를 바탕으로 각 지역에 대한 퇴적물의 입도분석과 화학분석을 실시하였다.
- 담양하천습지를 세분화하기 위한 척도로 퇴적물의 입도특성을 이용하였다. 퇴적물의 입도특성은 퇴적 당시의 환경을 유추할 수 있는 자료이다.
- 이러한 범주로 볼 때, 담양하천습지는 하도습지에 속한다. 담양하천습지보호지역에 대한 하도습지 세분화를 위하여 항공 사진과 현지연구를 통해 하도습지를 감독분류하였다. 하도습지를 세분화한 기준은 지형과 퇴적물 그리고 식생의 범주이며, 이를 통해 담양하천습지를 24개의 분류 기준으로 세분화하였다.
- 하천습지는 하도의 중간 중간에 형성 된 퇴적층으로, 주기적인 침수와 노출을 반복하는 지형이다. 담양하천습지보호지역을 하천습지의 침수빈도에 따라 크게 범람원과 하도로 구분하였으며, 인공제방과 보 등은 인공구조물로 분류하였다 (그림 4). 담양하천습지에서 인공구조물이 차지하는 면적은 약 92,815㎡로 전체 면적 960,903㎡의 9.
- 먼저 항공사진 분석과 현지 조사를 통해 하천단위지형을 나누고, 나누어진 하천단위지형에 대하여 표층 퇴적물의 시료를 채취하였다. 채취한 시료는 실험실로 옮겨 퇴적물에 대한 입도특성 및 화학적 특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 ‘하도 습지 및 수역’을 보다 자세하게 인공구조물과 하도 및 범람원 등으로 크게 구분한 다음, 이들을 세부적인 하천 단위지형들과 퇴적물 특성에 따라 세분하였다(표 4).
- 퇴적물의 화학분석은 Soiltek KA-P를 이용하였다. 이 기계는 토양의 잔류비료 성분을 측정하는 간이용 분석기기로서 학술논문의 자료 분석에는 적합하지 않으나, 본 논문의 주안점은 지형단위와 식생 분석에 있으므로 이 분석기계를 사용하였다.
- 채취한 시료는 실험실로 옮겨 퇴적물에 대한 입도특성 및 화학적 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 습지 식생과 단위지형 그리고 퇴적물 입도특성 및 화학적 특성과의 상관관계를 살펴보았다.
- 입도분포의 공간적 특성을 살펴보기 위하여 하천습지의 세분화 결과를 바탕으로 입도분포를 정리하였다(표 6). 먼저 B-S-G유형에서 채취한 시료는 11개(가-1･5･6, 나-5･7･8･9･12･14, 라-2･3) 이고 B-S-T유형에서 채취한 시료는 3개(나-15, 다-1･2)이다.
- 국토지리정보원 발행의 1:25,000 수치지형도와 항공영상 이미지를 ArcGIS 프로그램의 Georeferencing tool을 이용, GCP를 선정하고 UTM WGS84로 투영하여 좌표 보정을 실시하였다(그림 2). 좌표 보정이 완료된 영상을 통하여 퇴적지형을 경험적으로 분류한 후 현지연구를 통해 분류 내용을 수정･보완하여 습지지형을 세분화하였다.
- 2)을 통해 지형도상에 표시하였다. 채취된 퇴적물은 시료 보관용 샘플백에 넣고 밀봉 하여 실험실로 이동하였으며, 실험실에서 퇴적물 분석을 실시하였다(박용안, 1983). 이러한 방법으로 전체 26개의 표층 퇴적물 시료를 채취하였다 (그림 3).
- 먼저 항공사진 분석과 현지 조사를 통해 하천단위지형을 나누고, 나누어진 하천단위지형에 대하여 표층 퇴적물의 시료를 채취하였다. 채취한 시료는 실험실로 옮겨 퇴적물에 대한 입도특성 및 화학적 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 습지 식생과 단위지형 그리고 퇴적물 입도특성 및 화학적 특성과의 상관관계를 살펴보았다.
- 퇴적물 분석을 위한 시료는 항공사진상의 지형 분류와 현지연구를 통해 분류한 퇴적지형분류도를 바탕으로 각각의 지형단위에서 시료 채취 지점을 선택하여 퇴적물의 표층 시료를 채취하였다. 시료를 채취한 지점은 표층퇴적물이 교란되지 않은 지점에서 채취하였으며, 모종삽을 이용하여 각각의 채취지점에서 300~500g의 퇴적물을 채취하고, 채취지점의 TM 좌표를 GPS(Garmin Vista C)를 이용하여 기록하였다.
- 본 연구에서는 ‘하도 습지 및 수역’을 보다 자세하게 인공구조물과 하도 및 범람원 등으로 크게 구분한 다음, 이들을 세부적인 하천 단위지형들과 퇴적물 특성에 따라 세분하였다(표 4). 퇴적물은 자갈, 모래, 실트, 점토, 인공 등으로 구분하였다.
- 퇴적물의 평균입경, 분급, 왜도를 식생의 유형에 따라 구분하였다(그림 9). 이는 식생의 유형에 따른 퇴적물의 입도특성과 퇴적환경을 파악하기 위함이다.
- 담양하천습지보호지역에 대한 하도습지 세분화를 위하여 항공 사진과 현지연구를 통해 하도습지를 감독분류하였다. 하도습지를 세분화한 기준은 지형과 퇴적물 그리고 식생의 범주이며, 이를 통해 담양하천습지를 24개의 분류 기준으로 세분화하였다. 하천습지를 세분화한 결과 이들의 규모와 공간적 위치는 다양하게 나타났다.
- 하천 단위지형은 현지조사와 항공영상을 활용하여 분류하였다. 연구에 사용된 담양하천습지보호지역의 항공영상은 영산강유역 환경청에서 2009년 4월에 촬영한 자료이다.
대상 데이터
- 먼저 B-S-G유형에서 채취한 시료는 11개(가-1･5･6, 나-5･7･8･9･12･14, 라-2･3) 이고 B-S-T유형에서 채취한 시료는 3개(나-15, 다-1･2)이다. B-M-T유형에서 채취한 시료는 4개 (가-2･4, 나-1･2)이며, M-M-Pw유형에서 채취한 시료는 3개(나-3･6･11)이다. P-M-Pw의 유형에서는 2개(가-3, 라-1)의 시료를 채취하였고, 그외에 F-S-T와 B-G-N, B-G-G유형에서 각각 1개씩의 시료를 채취하였다.
- B-M-T유형에서 채취한 시료는 4개 (가-2･4, 나-1･2)이며, M-M-Pw유형에서 채취한 시료는 3개(나-3･6･11)이다. P-M-Pw의 유형에서는 2개(가-3, 라-1)의 시료를 채취하였고, 그외에 F-S-T와 B-G-N, B-G-G유형에서 각각 1개씩의 시료를 채취하였다.
- 담양습지보호지역에서 전체 26개의 퇴적물을 채취하였다. 퇴적물의 물리적 특성을 파악하기 위하여 입도분석을 실시한 결과는 <표 6>과 같다.
- 담양지역에는 기상관측소가 없기 때문에 담양군에 인접한 광주기상대의 기상자료를 이용하였다(기상청, 2011). 광주지역에서 연평균기온의 평년 값은 13.
- 입도분포의 공간적 특성을 살펴보기 위하여 하천습지의 세분화 결과를 바탕으로 입도분포를 정리하였다(표 6). 먼저 B-S-G유형에서 채취한 시료는 11개(가-1･5･6, 나-5･7･8･9･12･14, 라-2･3) 이고 B-S-T유형에서 채취한 시료는 3개(나-15, 다-1･2)이다. B-M-T유형에서 채취한 시료는 4개 (가-2･4, 나-1･2)이며, M-M-Pw유형에서 채취한 시료는 3개(나-3･6･11)이다.
- 퇴적물 분석을 위한 시료는 항공사진상의 지형 분류와 현지연구를 통해 분류한 퇴적지형분류도를 바탕으로 각각의 지형단위에서 시료 채취 지점을 선택하여 퇴적물의 표층 시료를 채취하였다. 시료를 채취한 지점은 표층퇴적물이 교란되지 않은 지점에서 채취하였으며, 모종삽을 이용하여 각각의 채취지점에서 300~500g의 퇴적물을 채취하고, 채취지점의 TM 좌표를 GPS(Garmin Vista C)를 이용하여 기록하였다. 기록된 TM좌표는 프로그램 (Arc View 3.
- 하천 단위지형은 현지조사와 항공영상을 활용하여 분류하였다. 연구에 사용된 담양하천습지보호지역의 항공영상은 영산강유역 환경청에서 2009년 4월에 촬영한 자료이다. 국토지리정보원 발행의 1:25,000 수치지형도와 항공영상 이미지를 ArcGIS 프로그램의 Georeferencing tool을 이용, GCP를 선정하고 UTM WGS84로 투영하여 좌표 보정을 실시하였다(그림 2).
- 채취된 퇴적물은 시료 보관용 샘플백에 넣고 밀봉 하여 실험실로 이동하였으며, 실험실에서 퇴적물 분석을 실시하였다(박용안, 1983). 이러한 방법으로 전체 26개의 표층 퇴적물 시료를 채취하였다 (그림 3).
이론/모형
- 퇴적물의 화학분석은 Soiltek KA-P를 이용하였다. 이 기계는 토양의 잔류비료 성분을 측정하는 간이용 분석기기로서 학술논문의 자료 분석에는 적합하지 않으나, 본 논문의 주안점은 지형단위와 식생 분석에 있으므로 이 분석기계를 사용하였다.
성능/효과
- P-M-Pw 유형에서는 평균입경이 모두 8Ø 이상으로 나타났으며 분급은 다른 유형들에 비해 비교적 양호한 수준으로 나타났다.
- 식생은 초본류 우점지역(G, grass)와 목본류 우점지역(T, tree), 그리고 수생식물 지역(Pw, water plant)로 구분하였다. 먼저 식생의 유형에 따른 퇴적물의 화학특성을 살펴보면 질산태질소를 제외한 모든 항목에서 목본류가 우점하는 지역이 초본류가 우점하는 지역보다 농도가 더 높게 나타났다 (그림 10). 칼륨농도의 평균은 초본류 지역에서 0.
- 83 cmol/kg으로 나타났다. 목본류 지역과 수생식물 지역 퇴적물의 양이온치환용량에는 크게 차이가 없으나 목본류 지역이 초본류 지역보다 평균 값에서 3.44 cmol/kg이 높게 나타났다.
- 식생에 따른 퇴적물의 화학적 특성을 살펴보면 질산태질소를 제외한 모든 항목에서 초본류보다 목본류 아래에서 채취한 퇴적물의 화학적 농도가더 높게 나타났다. 이는 기본적으로 목본류에서 세립 퇴적물이 더 많이 포획되기 때문인 것으로 판단된다.
- 24)으로 계산되었다. 식생의 유형에 따른 퇴적물의 입도분포에서 초본류가 우점하는 지역보다 목본류가 우점하는 지역의 표층 퇴적물이 보다 세립질의 퇴적물임을 판단할 수 있다. 이러한 결과는 식생에 의한 퇴적물 운반 유속의 감소를 의미하는 것으로, 하상에 서식하는 초본류보다 목본류가 하천에 의하여 운반되는 부유하중을 포획하는 역할이 더 큰 환경을 제공한다는 것을 의미한다.
- 48Ø로 계산되었다. 왜도의 평균값은 초본 류와 목본류에서는 모두 양의 값(2.77, 0.13)으로 계산되었으며 수생식물에서는 음의 값(-1.24)으로 계산되었다. 식생의 유형에 따른 퇴적물의 입도분포에서 초본류가 우점하는 지역보다 목본류가 우점하는 지역의 표층 퇴적물이 보다 세립질의 퇴적물임을 판단할 수 있다.
- 전체 26개 시료에 대한 표층퇴적물의 평균입경은 –1.25~8.34Ø, 분급은 0.77~4.2Ø, 왜도는 –5.71~4.50의 값을 보인다.
- 744cmol/kg으로 그 변화 값이 작았다. 질산태 질소(NO3)는 47.808~886.908ppm까지의 값을 보이며, 시료에 따라 그 값의 변화폭이 크게 나타났다. 전체 지역에서 유효인산과 질산태질소의 농도가 높은 값을 보이고 있다.
- 이는 퇴적물 채취지역의 식생과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다. 퇴적물의 평균입경과 식생과의 관계에서 평균입경이 상대적으로 큰 곳에서는 초본류가 우점하고 평균입경이 작은 곳에서는 목본류가 우점하는 것으로 조사되었다. 따라서 입도가 세립화될 수록 목본류가 우점하게 되고, 목본류가 우점 하는 곳에서는 질산태 질소의 농도가 낮은 것으로 판단할 수 있다.
후속연구
- 따라서 하천습지의 세분화 및 서식처 환경 연구는 습지의 지속적 보전과 관리라는 측면에서 중요한 부분이라 판단된다. 추후 담양습지를 서식처로 하는 여러 생물과 서식환경과의 관계에 대한 학제간 연구가 이루어진다면 본 연구의 결과는 더 많은 정보를 제공해 줄 수 있을 것이라 여겨진다.
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