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문제 정의
- 또한 물리적 교란과 함께 발생 가능한 생태 교란에 대한 연구가 미미하다. 따라서 본 연구는 어류의 서식적합도 향상을 위한 저수로 폭의 최적화와 그에 따른 물리적 교란 영향을 분석하였다. 저수로 폭의 개선 후 시간경과에 따른 하상변동 영향은 배제하였으며, 저수로 폭의 개선에 따른 수리특성의 변화만을 고려하였다.
제안 방법
- 1) 어류 서식적합도 향상을 위하여 GA를 이용한 하천구조의 개선으로 저수로 폭을 최적화하였다. 저수로 폭의 축소는 평균 18.
- 2) 하천구조 개선에 따른 어류 서식적합도 평가를 실시하였다. 구조개선 전의 서식적합도는 평균 22.
- 3) 하천구조 개선에 따른 수리특성의 변화와 서식적합 지수의 상관성을 분석하였다. 저수로 폭의 수정에 따른 수리특성의 변화는 복원 목표 어종의 서식적합 지수 변화를 가져오며, 서식적합 지수 최대값에 포함되는 구간의 개수가 증가함을 확인하였다.
- 참갈겨니의 서식적합 지수를 이용하여 원주천 대상구간에 대한 가중가용면적과 서식적합도를 모의하였다. 구간별로 구조 개선을 통한 최적 저수로 폭의 축소 전과 후의 서식적합도를 비교하였다 (Fig. 3). 구조개선 전의 서식적합도는 10.
- Table 4의 10개 항목에 대하여 각 항목별 20점의 총점 200점으로 평가된다. 물리적 교란의 시간적 변화에 따른 예측 평가가 아닌 현재 상황과 구조 개선에 의한 저수로 폭의 변경에 따른 수리특성의 평가로 하상재료, 유사퇴적, 하도변형, 하안 안정성의 5가지 항목은 변화가 없는 것으로 평가하였다.
- 아울러 개선된 저수로 폭에 따른 수리특성의 변화와 물리적 교란과 서식적합도의 상관을 분석하였으며, 하상변동에 따른 양상은 배제하였다. 복원 목표종으로 선정한 참갈겨니에 대한 서식적합도를 분석하고 물리적 교란과 상관성을 분석하였다.
- 본 연구는 어류 서식적합도 향상을 위해 하천구조개선을 실시하였으며, GA를 이용하여 복원 목표 어종으로 선정한 참갈겨니의 서식적합 지수를 이용하여 서식적합도 향상을 위한 최적 저수로 폭을 도출하였다. 아울러 개선된 저수로 폭에 따른 수리특성의 변화와 물리적 교란과 서식적합도의 상관을 분석하였으며, 하상변동에 따른 양상은 배제하였다.
- 1998). 서식적합도 분석은 산란기, 치어기, 성어기 각각의 성장 단계별 분석이 필요하지만 서식처 수리조건이 산란기의 경우 대부분 4~5월로 편중되어 있고 치어기의 경우 여름~가을로 그 기간이 짧으며, 성어기는 봄에서 가을로 동절기를 제외한 대부분의 연중이라 할 수 있으므로 성어의 수리조건을 기준으로 서식적합도를 분석하였다. 성어기 참갈겨니의 수리조건에 따른 서식적합도 지수는 Fig.
- 본 연구는 어류 서식적합도 향상을 위해 하천구조개선을 실시하였으며, GA를 이용하여 복원 목표 어종으로 선정한 참갈겨니의 서식적합 지수를 이용하여 서식적합도 향상을 위한 최적 저수로 폭을 도출하였다. 아울러 개선된 저수로 폭에 따른 수리특성의 변화와 물리적 교란과 서식적합도의 상관을 분석하였으며, 하상변동에 따른 양상은 배제하였다. 복원 목표종으로 선정한 참갈겨니에 대한 서식적합도를 분석하고 물리적 교란과 상관성을 분석하였다.
- 어류의 서식적합도 향상을 위한 단면별 저수로 폭의 최적화를 위해 GA를 이용하였다. GA는 변수들의 진화과정을 통해 최적해를 얻는 기법으로 경계조건 안에서 자유롭게 변환되며, 교차 (cross-over), 변이 (mutation) 과정을 거쳐 가장 우수한 유전자, 즉 최적해를 도출하는 기법이다.
- 따라서 본 연구는 어류의 서식적합도 향상을 위한 저수로 폭의 최적화와 그에 따른 물리적 교란 영향을 분석하였다. 저수로 폭의 개선 후 시간경과에 따른 하상변동 영향은 배제하였으며, 저수로 폭의 개선에 따른 수리특성의 변화만을 고려하였다. 서식적합도 향상을 위한 하천구조 개선은 수리특성의 변화를 가져오며, 이의 변화와 물리적 교란과 서식적합도의 관계를 규명하여 서식적합도의 향상을 위한 하천구조 개선과 하천의 물리적 교란과의 상관을 규명하였다.
- 참갈겨니의 서식적합 지수를 이용하여 원주천 대상구간에 대한 가중가용면적과 서식적합도를 모의하였다. 구간별로 구조 개선을 통한 최적 저수로 폭의 축소 전과 후의 서식적합도를 비교하였다 (Fig.
대상 데이터
- 본 연구는 원주천 중·상류지역인 관설 취수보에서 흥양천 합류점까지의 약 10 km를 서식적합도 및 물리적 하천 분석을 위한 대상구간으로 선정하였다.
- 본 연구의 복원 목표 어종은 원주천의 군집특성 분석 (Choi et al. 2000)결과에 따라 원주천 중류에 우점종으로 서식하고 있는 참갈겨니를 선택하였다. 복원 목표종을 우점종으로 선택함은 개체수가 많은 어종의 서식적합도 분석 결과가 신뢰성을 높일 수 있기 때문이다 (Bovee et al.
- 5는 하천구조 개선에 따른 수리특성과 서식적합도 변화의 상관성을 분석한 결과이다. 자세한 수리특성 변화의 분석을 위해 대상구간 10 km를 957개 구간으로 분할하였다. 하천구조 개선에 따른 유속에 대한 최대 서식적합 지수는 변경 전 301개 지점에서 변경 후 349개로 증가하였다.
- 저수로 폭과 하폭 비 W/B≥0.2를 기준으로 하였으며, 저수로 폭의 변경은 10~30%이내의 축소 범위만을 대상으로 하였다.
이론/모형
- 물리적 교란 평가는 Lee et al. (2014)이 제시한 개선된 교란평가 방법으로 HEC-RAS 수치모의 결과를 이용하였다. Table 4의 10개 항목에 대하여 각 항목별 20점의 총점 200점으로 평가된다.
성능/효과
- 4) 물리적 교란 평가 결과 구조개선 전은 평균 111.5점, 개선 후는 114.6점으로 미약하게 증가하였다. 상류 구간에서 교란 평가 점수가 크게 증가하는 것을 확인하였다.
- 5) 구조 개선에 따른 물리적 교란 평가와 수리특성과의 상관 분석 결과 구조개선 전보다 33개 구간에서 여울의 발생 빈도가 증가하였으며, 상류구간에서의 전체의 88% 비율로 여울이 발생하였다. 물리적 교란 평가가 크게 증가한 상류에서 여울의 빈도가 증가함은 계류성 어종인 참갈겨니의 서식적합도의 증가를 가져 올 수 있음을 의미한다.
- 6) 대상 어종의 서식적합 지수를 이용한 하천구조의 개선에 따른 저수로 폭의 최적화는 복원 목표 어종의 서식적합도 향상과 물리적 교란 평가점수의 향상을 가져오며, 그에 따라 생태적 서식적합도 향상은 물리적 교란에 이롭게 작용하는 것을 확인하였다.
- 8%이다. GA를 이용하여 최적 저수로 폭에 의한 구조개선 후의 서식적합도는 10.5%에서 37.5%로 나타났으며, 평균은 26.9%이다. 구조물 주변에서의 서식적합도 증가율은 미미하였으나, 구간별 증가율은 -0.
- 구조개선 전·후의 평가결과는 -4점에서 17점이 변하였으며, 평균 3.1점의 교란 평가점수가 증가하여 구조개선 전·후로 크게 차이가 나지 않는 것을 확인하였다.
- 2) 하천구조 개선에 따른 어류 서식적합도 평가를 실시하였다. 구조개선 전의 서식적합도는 평균 22.8%이고 개선에 후는 26.9%로 약 4.1% 증가하였다. 이는 현재의 서식적합도가 22.
- 물리적 교란 평가에 있어 유속/수심 양상은 느림－깊음, 느림－얕음, 빠름－깊음, 빠름－얕음의 네 가지 영역이 다양하게 나타남에 따라 교란 평가점수가 높아진다. 구조개선 전의 유속/수심 상황의 분석 결과 느림－얕음이 상류에서 261개, 하류에서 433개, 총 694개로 가장 많이 나타났으며, 상류의 경우 느림－깊음, 빠름－깊음, 빠름－얕음의 세 가지 상황이 고르게 분포되었다. 하류에서는 빠름－깊음과 빠름－얕음 상황은 발생이 미미하였으며, 대부분 유속이 느리게 나타났다.
- 하천구조 개선 전의 여울 발생 지점은 상류에서 71개, 하류에서 9개 지점이다. 구조개선 후 상류에서 100개, 하류에서 13개 지점으로 구조개선 전보다 여울 발생 지점이 증가하였다. 여울은 구조개선 전·후 모두 88% 비율로 상류에서 발생하였다.
- 9%이다. 구조물 주변에서의 서식적합도 증가율은 미미하였으나, 구간별 증가율은 -0.1%에서 3.3%로 나타났으며, 평균 4.1%의 서식적합도가 증가하였다. 이는 현재의 서식적합도가 22.
- 유속의 증가는 계류성 어종인 참갈겨니의 서식을 위한 이점으로 작용한다. 그러나 수심의 경우 총 구간 전체에 걸쳐 평균 0.025 m가 증가하는 것으로 나타났으며, 대상구간 내 최상류지점을 제외하고 거의 변화가 없는 것으로 확인되었다. 그에 따라 대상구간에서의 저수로 폭 축소는 유속에 대한 서식적합도 지수를 만족시켜 서식적합도가 증가한 것으로 판단된다.
- 상류부는 기존의 교란 평가 점수보다 높은 점수로 평가되었으며, 하류부에서도 교란 점수는 크게 낮아지지 않고 현 상태를 유지하거나 약간 높아지는 것을 확인하였다. 따라서 하천구조 개선을 위한 저수로 폭의 개선은 현재의 물리적 교란 정도와 비슷한 결과 또는 교란 평가점수의 증가를 가져 올 것으로 판단된다.
- 따라서 하천구조 개선을 통한 저수로 폭의 변경을 통해 여울의 출현 빈도를 증가시킬 수 있었으며, 다양한 유속/수심 양상이 나타나는 것을 확인하였다. 이는 물리적 교란 평가의 수리특성 항목의 평가점수가 높아 질 수 있으며, 물리적 교란이 좋아 질 수 있음을 의미한다.
- 7%의 서식적합도 향상으로 서식적합도가 상당폭 증가한 것을 의미한다. 복원 목표 어종의 서식적합 지수를 이용한 하천구조의 개선은 어류의 서식적합도 향상을 가져올 수 있음을 확인하였다.
- 6점으로 미약하게 증가하였다. 상류 구간에서 교란 평가 점수가 크게 증가하는 것을 확인하였다. 하천구조 개선을 위한 저수로 폭의 축소는 유속의 증가를 가져와 물리적 교란 평가점수의 증가를 가져올 수 있음을 확인하였다.
- 상류부는 기존의 교란 평가 점수보다 높은 점수로 평가되었으며, 하류부에서도 교란 점수는 크게 낮아지지 않고 현 상태를 유지하거나 약간 높아지는 것을 확인하였다. 따라서 하천구조 개선을 위한 저수로 폭의 개선은 현재의 물리적 교란 정도와 비슷한 결과 또는 교란 평가점수의 증가를 가져 올 것으로 판단된다.
- 서식적합도 향상을 위한 저수로 폭의 조정 결과 대상구간의 총 97개 단면에 대하여 11.5%에서 24.7%까지로 평균 18.3%로 전체 구간 평균 약 6.7 m의 저수로 폭을 축소하였다 (Fig. 4).
- 하천구조 개선에 따른 유속에 대한 최대 서식적합 지수는 변경 전 301개 지점에서 변경 후 349개로 증가하였다. 수심에 대한 최대 서식적합 지수는 변경 전 120개에서 변경 후 119개 지점으로 1개 지점이 감소하여 현저한 변화가 없는 것으로 나타났다 (Table 3).
- 저수로 개선 후의 유속/수심 양상도 개선 전과 비슷한 양상으로 나타났으나, 개선 전에 비해 빠름－깊음, 빠름－얕음 상황이 상류 55개구간에서 증가하였다. 아울러 구조개선 전보다 구조개선 후의 유속/수심 양상의 비율이 고르게 분포되어 있는 것을 확인하여 이는 교란 평가점수의 향상으로 나타났다.
- 물리적 교란 평가가 크게 증가한 상류에서 여울의 빈도가 증가함은 계류성 어종인 참갈겨니의 서식적합도의 증가를 가져 올 수 있음을 의미한다. 아울러 유속/수심 양상의 분석결과 구조개선 후 유속/수심의 다양한 양상이 고르게 나타나 물리적 교란 평가점수의 향상을 가져 올 수 있음을 확인하였다.
- 하류에서는 빠름－깊음과 빠름－얕음 상황은 발생이 미미하였으며, 대부분 유속이 느리게 나타났다. 저수로 개선 후의 유속/수심 양상도 개선 전과 비슷한 양상으로 나타났으나, 개선 전에 비해 빠름－깊음, 빠름－얕음 상황이 상류 55개구간에서 증가하였다. 아울러 구조개선 전보다 구조개선 후의 유속/수심 양상의 비율이 고르게 분포되어 있는 것을 확인하여 이는 교란 평가점수의 향상으로 나타났다.
- 3) 하천구조 개선에 따른 수리특성의 변화와 서식적합 지수의 상관성을 분석하였다. 저수로 폭의 수정에 따른 수리특성의 변화는 복원 목표 어종의 서식적합 지수 변화를 가져오며, 서식적합 지수 최대값에 포함되는 구간의 개수가 증가함을 확인하였다.
- 1) 어류 서식적합도 향상을 위하여 GA를 이용한 하천구조의 개선으로 저수로 폭을 최적화하였다. 저수로 폭의 축소는 평균 18.3%로 구간 평균 약 6.74 m의 수정 방안을 제시하였다.
- 상류 구간에서 교란 평가 점수가 크게 증가하는 것을 확인하였다. 하천구조 개선을 위한 저수로 폭의 축소는 유속의 증가를 가져와 물리적 교란 평가점수의 증가를 가져올 수 있음을 확인하였다.
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