[논문]댐 건설에 따른 하류 하도 어류 서식처 변화 분석

김승기; 최성욱

doi:10.17820/eri.2014.1.2.061

댐 건설에 따른 하류 하도 어류 서식처 변화 분석
Change of Fish Habitat in a Downstream Reach of a Stream Due to Dam Construction 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.1 no.2, 2014년, pp.61 - 67

김승기 (연세대학교 대학원 토목환경공학과) , 최성욱 (연세대학교 공과대학 토목환경공학과)

초록
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댐의 건설은 유황의 변동과 유사의 흐름을 차단하기 때문에 하천의 수리학적 환경에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 댐의 건설이 댐 하류의 어류의 서식처에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위해 준정류 모형이 흐름모의에 사용되었으며, 물리 서식처 분석을 위해 HSI 모형을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 수리모형은 유사이송에 의한 이동상 모의가 가능하다. 유량 시나리오를 통해 댐 건설 전과 후의 피라미에 대한 어류 서식처 조건을 분석하였으며, 모의 결과 댐 건설 후 발전방류로 인하여 피라미의 서식처가 악화되는 빈도가 늘어났다. 또한 댐 하류로부터의 침식이 예측되었다. 이는 상류의 유사량 공급의 차단으로 인하여 나타나는 장기적인 변화이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Dam construction changes flow regime and stream morphology in the downstream reach. These affect the ecosystem of downstream reach. This study provides the assessment of the impact of dam construction on the downstream fish habitat. For this, physical habitat simulations are carried out. The quasi-steady model is used for hydraulic simulation, The hydraulic model used in the present study is capable of simulating the morphological change due to sediment transport. The change of the fish habitat condition is investigated using the flow scenarios before and after the dam construction. Simulation results indicate that the habitat suitability decreases frequently due to hydropeaking after dam construction. In addition, erosion is expected to occur in a reach downstream of dam. This is a long term effect due to the shut-down of sediment supply from the upstream reach.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 상류의 댐 건설로 인한 유황의 변동으로 인하여 하류의 어류 물리서식처에 미치는 영향을 수치모의를 통해 알아 보는 것이다. 댐 건설 전 및 후의 유량시나리오에 따른 물리서식처의 변화를 분석하고, 하상변동모의를 통하여 댐 하류 서식처에 미치는 장기적인 영향을 파악하는 것이다.
(2011)은 현장조사 모니터링을 통해 내성천 일대에서 서식하는 담수어류를 조사하였으며, 상대풍부도는 피라미 (Zacco platypus), 참갈겨니 (Zacco koreanus), 모래무지 (Pseudogobio escocinus), 긴몰개 (Squalidus gracilis majimae) 순으로 각각 43 %, 16 %, 7 %, 7 % 로 나타났다. 따라서 내성천의 우점종은 피라미로 본 연구는 피라미를 대상으로 물리서식처 분석을 실시하였다.
본 연구는 내성천에 완공 예정된 영주댐 하류지역에서의 장기 하상변동 모의를 통해 어류 물리서식처 변화를 모의하는 것이다. 영주댐은 내성천 상류에 위치하고 있으며 콘크리트 여수로가 있는 석괴댐이다.
본 연구는 상류의 댐 건설로 인한 유황의 변동으로 인하여 하류의 어류 물리서식처에 미치는 영향을 수치모의를 통해 알아 보는 것이다. 댐 건설 전 및 후의 유량시나리오에 따른 물리서식처의 변화를 분석하고, 하상변동모의를 통하여 댐 하류 서식처에 미치는 장기적인 영향을 파악하는 것이다.
본 연구는 수치모의를 이용하여 댐에 의한 유황의 변화가 어류의 물리서식처 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 준정류 모형을 이용한 장기 하상변동을 수행하고.

제안 방법

피라미를 대상 어종으로 선정하여 물리서식처 분석을 실시하였다. 또한 자연상태의 유황과 댐 건설 후 유황에 대한 시나리오를 수립하여 물리서식처 분석을 실시하였다. 그 결과 댐 건설 전의 유황에서는 홍수기 시 물리서식처가 크게 악화되었으며, 댐 건설 후의 경우 홍수기 시에 대한 영향은 감소하였으나 발전방류로 인하여 어류의 서식처 조건이 양호하게 유지되는 기간이 짧아지는 것을 확인하였다.
본 연구는 수치모의를 이용하여 댐에 의한 유황의 변화가 어류의 물리서식처 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 준정류 모형을 이용한 장기 하상변동을 수행하고. 피라미를 대상 어종으로 선정하여 물리서식처 분석을 실시하였다.
또한 상류에서 진행된 침식은 시간이 지날수록 하류로 진행되어 더욱 넓은 구간에 영향을 미칠 것으로 예측된다. 초기 하상고와 10년 후의 하상고의 경우에서 평수량일 때의 수리학적 서식처 적합도를 계산하여 비교하였다. 그 결과 10년 후의 수리학적 서식처 적합도는 초기조건보다 많이 악화되었다.
이를 위해 준정류 모형을 이용한 장기 하상변동을 수행하고. 피라미를 대상 어종으로 선정하여 물리서식처 분석을 실시하였다. 또한 자연상태의 유황과 댐 건설 후 유황에 대한 시나리오를 수립하여 물리서식처 분석을 실시하였다.

대상 데이터

연구대상지역은 낙동강의 지류인 내성천으로 Fig. 1과 같다. 연구대상지역은 총 58 km로 미림교에서 달지 수위 관측소까지이다.
1과 같다. 연구대상지역은 총 58 km로 미림교에서 달지 수위 관측소까지이다. 내성천의 총 유역면적과 유로연장은 각각 1,806.
011이다. 하상재료는 모래와 자갈로 구성되어있으며, 중앙입경은 D₅₀ = 1 mm 으로 주로 모래로 이루어진 충적하천이다. 내성천은 충적하천으로 유사이동으로 인하여 하상변동이 심하게 발생하는 것으로 알려져 있다 (KICT, 2013).

이론/모형

영주댐은 내성천 상류에 위치하고 있으며 콘크리트 여수로가 있는 석괴댐이다. 모의를 위해 준정류 모형을 사용하여 하상변동을 실시하였으며, 유사량 산정공식은 Wu et al. (2000)의 공식을 사용하였다. 물리서식처 분석은 피라미에 대한 서식처 적합도 지수 곡선 (HSI: Habitat Suitability Index)을 사용하였으며, 가중가용 면적 (WUA: Weighted Usable Area) 및 수리학적 서식처 적합도 (HHS: Hydraulic Habitat Suitability)를 계산하였다.
(2000)의 공식을 사용하였다. 물리서식처 분석은 피라미에 대한 서식처 적합도 지수 곡선 (HSI: Habitat Suitability Index)을 사용하였으며, 가중가용 면적 (WUA: Weighted Usable Area) 및 수리학적 서식처 적합도 (HHS: Hydraulic Habitat Suitability)를 계산하였다.
는 i번째 격자에서의 복합서식처적합도 지수 (Composite Suitability Index)를 의미하며, 개별 서식처 적합도 지수를 이용하여 구할 수 있다. 본 모의 에선 개별 서식처 적합도 지수 값을 서로 곱하는 곱셈법을 사용하였다.A_W는 총 유수면적을 의미한다.
본 연구에선 Wu et al. (2000)의 유사량 공식을 사용하였다. Wu et al.
본 연구에선 흐름 및 하상변동을 모의하기 위해 준정류 모형 및 하상토보존방정식 (혹은 Exner 방정식)을 해석하였다. 1D모형은 모의 구간이 길고 장기간 모의에 적합한 모형이다.

성능/효과

초기 하상고와 10년 후의 하상고의 경우에서 평수량일 때의 수리학적 서식처 적합도를 계산하여 비교하였다. 그 결과 10년 후의 수리학적 서식처 적합도는 초기조건보다 많이 악화되었다. 그 이유는 상류로부터 진행된 침식으로 인해 상류에서의 수심이 깊어지고 유속이 느려지게 되어 피라미가 살기 적합하지 않은 환경으로 변화되었기 때문이다.
또한 자연상태의 유황과 댐 건설 후 유황에 대한 시나리오를 수립하여 물리서식처 분석을 실시하였다. 그 결과 댐 건설 전의 유황에서는 홍수기 시 물리서식처가 크게 악화되었으며, 댐 건설 후의 경우 홍수기 시에 대한 영향은 감소하였으나 발전방류로 인하여 어류의 서식처 조건이 양호하게 유지되는 기간이 짧아지는 것을 확인하였다.
(2010)은 2차원 수치모형을 이용하여 댐의 발전방류로 인한 어류 물리서식처 변화를 분석하였다. 그 결과 발전 방류로 인해 서식처가 악화되는 것을 확인하였다.
3(b)는 댐 건설 후 유황 시나리오이며 같은 수계에 있으며 영주댐과 비교적 비슷한 제원을 가지는 안동댐의 연간 방류량을 토대로 만든 것이다. 댐 건설 후 홍수량 조절로 인하여 큰 유량은 발생하지 않지만 발전 방류량으로 인하여 풍수량 이상의 유량이 빈번하게 발생하는 것을 확인할 수 있다.
7정도의 큰 HHS값이 유지가 되나 홍수가 발생하는 기간에는 HHS값이 심각하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 댐이 있는 경우 댐이 없는 경우와 달리 홍수기 시에서 서식서가 악화되는 경향은 감소하였으나 잦은 발전방류로 인하여 좋은 서식처가 유지되는 유지되는 기간이 짧아짐을 확인할 수 있다.
모의 구간에서의 상류의 유입 유사량은 댐으로 인하여 방출이 되지 않는다고 간주하였다. 모의 결과 상류로부터 침식이 진행이 되었으며 10년 후 상류로부터 약 5 km 구간까지 침식이 활발하게 진행된 것을 확인하였다. 초기 조건과 비교하여 1년 후 약 1.
장기 하상변동 모의결과 댐에 의한 유입 유사량의 차단이 상류의 침식을 야기하는 것을 확인하였다. 또한 상류에서 진행된 침식은 시간이 지날수록 하류로 진행되어 더욱 넓은 구간에 영향을 미칠 것으로 예측된다.

후속연구

그 이유는 상류로부터 진행된 침식으로 인해 상류에서의 수심이 깊어지고 유속이 느려지게 되어 피라미가 살기 적합하지 않은 환경으로 변화되었기 때문이다. 향후 연구에선 지속적인 모니터링을 통하여 좀 더 정확한 예측을 수행할 필요가 있으며, 댐 하류에 미치는 영향을 저감하기 위한 연구가 필요할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	물리서식처 모의 시스템은 무엇인가?	물리서식처 모의 시스템 (PHABSIM: Physical Habitat Simulation System)은 하천의 수생태계를 평가하기 위해 1980년대 초 미국 어류 및 야생동식물보호국 (US Fish and Wildlife Service)에서 제시한 방법이다. 이 방법은 크게 흐름모의와 서식처모의로 구성이 되며, 서식처모의는 대상어종에 대한 서식처 적합도 지수를 산정하여 구한다.
	물리서식처 모의 시스템은 어떻게 구성되는가?	물리서식처 모의 시스템 (PHABSIM: Physical Habitat Simulation System)은 하천의 수생태계를 평가하기 위해 1980년대 초 미국 어류 및 야생동식물보호국 (US Fish and Wildlife Service)에서 제시한 방법이다. 이 방법은 크게 흐름모의와 서식처모의로 구성이 되며, 서식처모의는 대상어종에 대한 서식처 적합도 지수를 산정하여 구한다. 서식처 적합도 지수는 각 물리적 변수에 대해 0과 1사이의 값을 가지며 1은 가장 좋은 적합도를 의미한다.
	물리서식처 모의 시스템에서 서식처 적합도 지수는 무엇을 의미하는가?	이 방법은 크게 흐름모의와 서식처모의로 구성이 되며, 서식처모의는 대상어종에 대한 서식처 적합도 지수를 산정하여 구한다. 서식처 적합도 지수는 각 물리적 변수에 대해 0과 1사이의 값을 가지며 1은 가장 좋은 적합도를 의미한다. 가중가용면적, 그리고 수리학적 서식처 적합도 (HHS: Hydraulic Habitat suitability)는 다음과 같다.

참고문헌 (11)

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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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