호안 보강 (armoring)은 하천, 호수 및 저수지의 호안 침식을 방지하기 위하여 일반적으로 사용하는 공학적 기법이다. 호안 보강은 육역-수역 경계부를 변경하고, 호안 근처의 지형, 수문, 퇴적물 조성 및 수질을 변화시켜서 호안 식생에 영향을 미친다. 본 연구에서는 대형 저수지인 의암호의 육역-수역 경계부에서 인위 교란이 호안 식생의 군집 구조와 분포에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 의암호의 호안선은 60% 이상이 콘크리트 옹벽, 사석, 돌망태로 보강되어 있었다. 탈경향대응 분석 (DCA)의 결과에 의하면 보강에 의하여 바뀌어진 호안의 식생 구조가 수생식물 우점 생태계에서 습생식물 우점 생태계로 변화하였다. 호안 보강은 육역-수역 경계부에서 점진적 연속성을 파괴하였고 외래식물의 생물침입을 초래하였다. 2010부터 2013년까지 호안 식생의 분포 면적은 수생식물은 감소하였고 습생식물은 증가하였다. 결론적으로 의암호에서 보강, 도로 건설, 휴양 등과 같은 인간 교란은 호안 식생에서 육역화, 횡단 연속성의 상실, 생물침입을 초래하였다. 그러므로 호안 생태계의 특이성을 보전하기 위하여 호안 수생식물 식생대을 확대할 수 있도록 호안 보강 구조물을 철거하거나 재조성하여야 할 것으로 생각된다.
호안 보강 (armoring)은 하천, 호수 및 저수지의 호안 침식을 방지하기 위하여 일반적으로 사용하는 공학적 기법이다. 호안 보강은 육역-수역 경계부를 변경하고, 호안 근처의 지형, 수문, 퇴적물 조성 및 수질을 변화시켜서 호안 식생에 영향을 미친다. 본 연구에서는 대형 저수지인 의암호의 육역-수역 경계부에서 인위 교란이 호안 식생의 군집 구조와 분포에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 의암호의 호안선은 60% 이상이 콘크리트 옹벽, 사석, 돌망태로 보강되어 있었다. 탈경향대응 분석 (DCA)의 결과에 의하면 보강에 의하여 바뀌어진 호안의 식생 구조가 수생식물 우점 생태계에서 습생식물 우점 생태계로 변화하였다. 호안 보강은 육역-수역 경계부에서 점진적 연속성을 파괴하였고 외래식물의 생물침입을 초래하였다. 2010부터 2013년까지 호안 식생의 분포 면적은 수생식물은 감소하였고 습생식물은 증가하였다. 결론적으로 의암호에서 보강, 도로 건설, 휴양 등과 같은 인간 교란은 호안 식생에서 육역화, 횡단 연속성의 상실, 생물침입을 초래하였다. 그러므로 호안 생태계의 특이성을 보전하기 위하여 호안 수생식물 식생대을 확대할 수 있도록 호안 보강 구조물을 철거하거나 재조성하여야 할 것으로 생각된다.
Shoreline armoring is a globally used engineering strategy to prevent shoreline erosion along stream, lake and reservoir coastlines. Armoring alters the land-water interface and has the potential to affect shoreline vegetation by changing nearshore geomorphology, hydrology, sediment composition and ...
Shoreline armoring is a globally used engineering strategy to prevent shoreline erosion along stream, lake and reservoir coastlines. Armoring alters the land-water interface and has the potential to affect shoreline vegetation by changing nearshore geomorphology, hydrology, sediment composition and water quality. We quantified the effects of the artificial disturbances and alternation of the land-water interface on the community structure and distribution of shoreline vegetation in a large reservoir, Uiam Reservoir, Korea. More than 60% of shorelines were disturbed by armoring with retaining wall of concrete block, riprap and gabion in the Uiam Reservoir. The results of detrended correspondence analysis showed that the vegetation structures of the shoreline modified by armoring changed from hydrophyte-dominated to hygrophyte-dominated ecosystems. The shoreline armoring caused the disruption of gradual continuity in the water-land interface and the biological invasion by alien plants. The changes in distribution area of shoreline vegetation showed that the area of hydrophytic vegetation decreased and that of hygrophytic vegetation increased from 2010 to 2013. In conclusion, the human disturbance such as armoring, road construction, recreation etc. could lead to terrestrialization, the loss of transverse continuity and biological invasion in the shoreline vegetation of the Reservoir Uiam. Our findings suggest that redesigning or removing shoreline armoring structures may benefit nearshore hydrophytic vegetation for the conservation of novel shoreline ecosystems.
Shoreline armoring is a globally used engineering strategy to prevent shoreline erosion along stream, lake and reservoir coastlines. Armoring alters the land-water interface and has the potential to affect shoreline vegetation by changing nearshore geomorphology, hydrology, sediment composition and water quality. We quantified the effects of the artificial disturbances and alternation of the land-water interface on the community structure and distribution of shoreline vegetation in a large reservoir, Uiam Reservoir, Korea. More than 60% of shorelines were disturbed by armoring with retaining wall of concrete block, riprap and gabion in the Uiam Reservoir. The results of detrended correspondence analysis showed that the vegetation structures of the shoreline modified by armoring changed from hydrophyte-dominated to hygrophyte-dominated ecosystems. The shoreline armoring caused the disruption of gradual continuity in the water-land interface and the biological invasion by alien plants. The changes in distribution area of shoreline vegetation showed that the area of hydrophytic vegetation decreased and that of hygrophytic vegetation increased from 2010 to 2013. In conclusion, the human disturbance such as armoring, road construction, recreation etc. could lead to terrestrialization, the loss of transverse continuity and biological invasion in the shoreline vegetation of the Reservoir Uiam. Our findings suggest that redesigning or removing shoreline armoring structures may benefit nearshore hydrophytic vegetation for the conservation of novel shoreline ecosystems.
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문제 정의
그러나 특히 최근 보강 호안의 축조, 자전거 도로 건설, 수변부 공원 조성 등으로 호안 환경에 교란이 심하게 일어나고 있다. 따라서 본 연구에서는 북한강 수계에 위치한 인공호인 의암호에서 수변 환경의 변화에 따른 호안 식생의 변화를 파악하기 위하여, 1) 수변의 호안 유형을 구분하고 분포 특성을 조사하고, 2) 2006년, 2010년 및 2013년에 조사된 호안 식생의 구조와 분포의 변화 특성을 분석하여, 3) 수변부 교란에 따른 호안 식생구조의 변화를 파악하는데 연구의 목적이 있다.
제안 방법
의암호의 전체 수변에서 호안의 물리적 구조 및 개수 현황을 파악하였다. 2015년 5월에 차량과 선박을 이용하여 평수위에서 호안 유형을 조사, 분류하였다. 호안 유형은 크게 자연 호안과 개수 호안으로 분류하였고, 자연 호안은 다시 흙 사면 (soil slope)과 암벽 (rock face)으로 개수 호안은 돌망태 (gabion), 사석 (riprap), 옹벽 (retaining wall)으로 다시 세분하였다 (Fig.
각 조사지점별 식생 자료를 구축하기 위하여 트랜섹트에서 조사한 식물 군집의 종별 피도 자료를 각 군집이 차지하는 거리를 가중치로 하여 조사지점에서 식물종별 평균 피도를 산출하였다. 이 식생 자료를 이용하여 습지 지수 및 다변량 분석을 실시하였다.
또한 강원도 춘천시 중도동에 위치한 호안 섬의 1개 조사지점은 2013년에 새로이 조사지로 선정하였다. 각 조사지점에서 호안 식생 조사는 홍수 전 하계인 6월말과 7월초에 실시하였고, 식생도 작도는 2010년과 2013에 홍수 후 추계에 실시하였다. 2006년과 2013년 현장 조사는 본 연구자에 의하여 수행되었고 (HERC 2007, 2014), 2010년 조사 결과는 HERC (2011)를 이용하였다.
선정된 의암호 조사지점의 호안에서 만수위 높이부터 저수지의 유심선 (thalweg)을 향하여 트랜섹트를 설치하였다. 트랜섹트 상에서 이동하면서 식물 군집을 구분하고 줄자 또는 레이저 거리측정기를 이용하여 각 식물 군집의 거리를 측정하였다.
식생도는 다음 지도 (http://map.daum.net/)의 항공 사진을 바탕지도로 하여 수생식물이 나타나는 지역을 현장을 답사하면서 식생 분포 확인하고 분포하는 식물 군집명을 기록하였다. 필요에 따라서 레이저 거리 측정기로 거리를 측정하였다.
의암호의 전체 수변에서 호안의 물리적 구조 및 개수 현황을 파악하였다. 2015년 5월에 차량과 선박을 이용하여 평수위에서 호안 유형을 조사, 분류하였다.
의암호의 조사지점에서 식생구조를 파악하기 위하여 다변량 분석을 실시하였다. 3개 조사연도 (2006년, 2010년 및 2013년)의 식생 자료에서 피도 합이 3% 미만인 종과 출현 빈도가 3회 미만인 종은 제외하였다.
각 조사지점별 식생 자료를 구축하기 위하여 트랜섹트에서 조사한 식물 군집의 종별 피도 자료를 각 군집이 차지하는 거리를 가중치로 하여 조사지점에서 식물종별 평균 피도를 산출하였다. 이 식생 자료를 이용하여 습지 지수 및 다변량 분석을 실시하였다.
준비된 식생 자료를 이용하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen et al. 2015)의 ‘decorana’ 함수를 이용하여 탈경향대응 분석 (detrended correspondence analysis, DCA)을 실시하였다.
선정된 의암호 조사지점의 호안에서 만수위 높이부터 저수지의 유심선 (thalweg)을 향하여 트랜섹트를 설치하였다. 트랜섹트 상에서 이동하면서 식물 군집을 구분하고 줄자 또는 레이저 거리측정기를 이용하여 각 식물 군집의 거리를 측정하였다. 트랜섹트에서 나타나는 식물 군집에서 5 m x 5 m 넓이의 방형구를 설치하고 출현 식물종과 종별 피도를 기록하였다.
트랜섹트 상에서 이동하면서 식물 군집을 구분하고 줄자 또는 레이저 거리측정기를 이용하여 각 식물 군집의 거리를 측정하였다. 트랜섹트에서 나타나는 식물 군집에서 5 m x 5 m 넓이의 방형구를 설치하고 출현 식물종과 종별 피도를 기록하였다. 출현 식물의 동정과 명명은 Lee (1993), Park (1995) 및 Choi (2000) 를 따랐다.
net/)의 항공 사진을 바탕지도로 하여 수생식물이 나타나는 지역을 현장을 답사하면서 식생 분포 확인하고 분포하는 식물 군집명을 기록하였다. 필요에 따라서 레이저 거리 측정기로 거리를 측정하였다. 식물 군집명은 우점종에 의하여 이름을 붙였다.
식물 군집명은 우점종에 의하여 이름을 붙였다. 현장에서 작도한 식생도를 QGIS (QGIS Development Team 2015)를 이용하여 현존 식생도를 작도한 후 식물군집 별 분포면적을 산출하였다.
2015년 5월에 차량과 선박을 이용하여 평수위에서 호안 유형을 조사, 분류하였다. 호안 유형은 크게 자연 호안과 개수 호안으로 분류하였고, 자연 호안은 다시 흙 사면 (soil slope)과 암벽 (rock face)으로 개수 호안은 돌망태 (gabion), 사석 (riprap), 옹벽 (retaining wall)으로 다시 세분하였다 (Fig. 2). 돌망태는 철망 안에 돌을 채운 것이고, 사석은 채석장에서 크게 쪼개진 돌을 쌓았고, 옹벽은 콘크리트 블록을 급경사로 쌓아 올린 구조이다.
대상 데이터
각 조사지점에서 호안 식생 조사는 홍수 전 하계인 6월말과 7월초에 실시하였고, 식생도 작도는 2010년과 2013에 홍수 후 추계에 실시하였다. 2006년과 2013년 현장 조사는 본 연구자에 의하여 수행되었고 (HERC 2007, 2014), 2010년 조사 결과는 HERC (2011)를 이용하였다. 한편 호안의 물리적 구조와 개수 유형은 2015년에 조사하였다.
선정된 조사지점으로서 강원도 춘천시 서면에 위치한 의암호 서쪽 수변의 3개 조사지점 (UA-1, UA-4 및 UA-6), 동면에 위치한 소양강 유입부의 2개 조사지점 (UA-2와 UA-3) 및 삼천동의 공지천 유입부 인근 조사지점 (UA-5)은 2006년, 2010년 및 2013년에 조사하였다. 또한 강원도 춘천시 중도동에 위치한 호안 섬의 1개 조사지점은 2013년에 새로이 조사지로 선정하였다. 각 조사지점에서 호안 식생 조사는 홍수 전 하계인 6월말과 7월초에 실시하였고, 식생도 작도는 2010년과 2013에 홍수 후 추계에 실시하였다.
본 연구의 조사지인 의암호는 강원도 춘천시에 위치한 인공호로서 북한강에 수력발전소를 만들기 위한 의암댐을 1967년에 축조하면서 형성되었다. 의암호는 북한강의 춘천댐과 소양강의 소양강댐으로부터 하천수가 유입되고 있다.
산업화와 도시화가 진행됨에 따라서 북한강 수계의 호수에서 호안 정비, 수변부 개발 등의 지속적인 교란으로 인해 수변식물의 생육지가 제한되고 식물상과 식생 구조의 변화가 초래되고 있다. 본 연구의 조사지인 의암호는 강원도 춘천시의 북한강 수계에 위치한 인공호수로서 수력발전을 목적으로 북한강과 소양강을 막는 의암댐의 축조에 의하여 생겨났다. 의암호는 연간 수위변동 폭이 1m 내외로서 좁고 수변부의 경사가 완만하여 호안식생이 생육하기에 적합한 환경이다 (Cho and Cho 2013).
1). 선정된 조사지점으로서 강원도 춘천시 서면에 위치한 의암호 서쪽 수변의 3개 조사지점 (UA-1, UA-4 및 UA-6), 동면에 위치한 소양강 유입부의 2개 조사지점 (UA-2와 UA-3) 및 삼천동의 공지천 유입부 인근 조사지점 (UA-5)은 2006년, 2010년 및 2013년에 조사하였다. 또한 강원도 춘천시 중도동에 위치한 호안 섬의 1개 조사지점은 2013년에 새로이 조사지로 선정하였다.
의암호에서 호안 식생의 조사지점은 수생식물이 생육하는 연안대가 발달된 곳, 다양한 호안 식물이 분포하는 곳, 전체 호소의 호안 식생을 대표할 수 있는 곳을 중심으로 선정하였다 (Fig. 1). 선정된 조사지점으로서 강원도 춘천시 서면에 위치한 의암호 서쪽 수변의 3개 조사지점 (UA-1, UA-4 및 UA-6), 동면에 위치한 소양강 유입부의 2개 조사지점 (UA-2와 UA-3) 및 삼천동의 공지천 유입부 인근 조사지점 (UA-5)은 2006년, 2010년 및 2013년에 조사하였다.
이론/모형
조사지점에서 습지 구조를 어느 정도 반영하는지를 평가하기 위하여 다음 식에 따라서 조사지 습지지수 (site wetland index, SWI)를 구하였다 (ColesRitchie et al. 2007, Son et al. 2015).
트랜섹트에서 나타나는 식물 군집에서 5 m x 5 m 넓이의 방형구를 설치하고 출현 식물종과 종별 피도를 기록하였다. 출현 식물의 동정과 명명은 Lee (1993), Park (1995) 및 Choi (2000) 를 따랐다. 출현종의 습생도 (수생식물, 습생식물 및 중건생식물) 및 수생식물 생장형 (침수식물, 부유식물, 부엽식물 및 정수식물)의 구분은 Choung et al.
성능/효과
실제로 사석 호안에서는 물과 육상의 접경지역에 거석을 쌓아서 물과 육상역이 부드럽게 연결되지 못하고 단절되는 지형적 특성이 나타났다. 각 조사지점에서 시간에 따른 식생구조의 변화를 살펴보면, DCA 결과에서 2006년부터 2013년까지 시간이 경과함에 따라서 바깥쪽에서 중앙부로 이동하는 경향이 었다. 앞에서 지적했듯이 중앙으로 이동한다는 것은 시간이 경과함에 따라서 수생역에서 육상역으로의 연속성에 단절이 심화되고 있다는 것을 나타낸다.
또한 보강 호안과 교란에 의하여 개발된 호안이 미개발된 호안보다 총종수와 자생종 수가 적었고 수생식물 군집에서 급하게 육상식물 군집으로 변화하는 특성을 보였다 (Elias and Meyer 2003). 결론적으로 의암호에서 호안 정비와 수변부 개발에 의하여 수변 식생의 생육지가 제한될 뿐만 아니라, 육역화에 의하여 수역부터 육역까지 횡적 연속성이 손실되어 육역화된 식생의 출현이 증가하고 있었다. 따라서, 의암호에서는 호안 생태계의 보전을 위하여 불필요한 보강 호안의 조성을 억제하고, 토양 침식의 위험성이 낮은 곳에서는 조성된 보강 호안을 해체하거나 재조성하여 호안의 복원을 추진하여야 할 것으로 생각된다.
또한 의암호의 중앙부에 위치한 조사지점 중에서 UA1, UA4, UA5, UA6 및 UA7 중에서 흙 사면인 UA6이 얕은 수심에서 생육하는 수생식물이 발달하였고 사석 호안인 다른 조사지점에서는 수생식물과 중건생식물의 혼재된 식생 구조를 보이고 있었다. 따라서 돌망태 및 사석 호안에서 호안의 환경 경사가 완만하지 않고 수생식물과 중건 생식물의 생육지가 중간 전이지역이 발달하지 않고 단절되어 나타났다. 실제로 사석 호안에서는 물과 육상의 접경지역에 거석을 쌓아서 물과 육상역이 부드럽게 연결되지 못하고 단절되는 지형적 특성이 나타났다.
이러한 결과는 서쪽 호안이 더 잦은 수변부 개발에 의하여 수변부의 연속적인 환경 변화가 파괴되었기 때문이라고 생각된다. 또한 조사지점에서 최근 수변 식생의 총분포면적이 감소하고 있으며 특히 수생식물의 분포면적은 감소한 반면 습생식물의 분포면적은 다소 증가하였다 (Fig. 7). 이러한 결과는 수변부가 인위적인 교란으로 인해 생육지가 점점 감소하고 있으며, 육상화가 진행되어 수생식물의 분포지가 습생식물의 분포지로 대체되고 있기 때문으로 판단된다.
의암호 전체 호안에서 자연 호안이 약 40%, 개수 호안이 약 60% 이었고, 개수 호안 중에서 사석 > 돌망태 > 옹벽의 순서로 많았다 (Fig. 4).
의암호 호안의 7개 조사지점에서 2006, 2010 및 2013에 조사한 식생 자료를 이용한 탈경향대응 분석 (DCA)에서 제1축과 제2축이 총 변이의 각각 42.5%와 27.9%를 설명하였다 (Fig. 5). 먼저 출현 식물종의 배열에서 하천 홍수터에 주로 분포하는 달뿌리풀 (Phra.
앞에서 지적했듯이 중앙으로 이동한다는 것은 시간이 경과함에 따라서 수생역에서 육상역으로의 연속성에 단절이 심화되고 있다는 것을 나타낸다. 이러한 결과로서 모든 조사지점에서 조사지 습지지수 (SWI)는 2006년부터 시간이 경과함에 따라서 대체로 감소하는 경향이었다 (Fig. 6).
5b). 이상의 결과를 종합하면 소양강 유입부의 조사지점 UA2와 UA3은 하천 하안식생 유형으로 구분되었으며 특히 흙 사면인 UA2보다 돌망태 호안인 UA3가 더 중앙에 위치하여 UA3가 중건생식물과 수생식물의 중요도가 높아지는 것으로 나타났다. 또한 의암호의 중앙부에 위치한 조사지점 중에서 UA1, UA4, UA5, UA6 및 UA7 중에서 흙 사면인 UA6이 얕은 수심에서 생육하는 수생식물이 발달하였고 사석 호안인 다른 조사지점에서는 수생식물과 중건생식물의 혼재된 식생 구조를 보이고 있었다.
이상의 결과를 종합하면, 춘천시에 위치한 의암호에서는 최근 옹벽, 사석쌓기, 돌망태에 의한 호안 보강과 낚시, 수상 레져, 관광 등의 각종 교란이 호안에 가해지고 있다. 이에 따라서, 호안 식생은 수생식물과 육상식물이 연결되는 점이대 (ecotone)가 불연속적으로 단절되고 있으며, 연안대 식생이 점차 육역화되어 습생 및 육상 식생으로 변하고 있으며, 교란된 식생에는 외래식물이 빈번히 침입하고 있다고 판단된다 (Fig.
이상의 결과를 종합하면, 춘천시에 위치한 의암호에서는 최근 옹벽, 사석쌓기, 돌망태에 의한 호안 보강과 낚시, 수상 레져, 관광 등의 각종 교란이 호안에 가해지고 있다. 이에 따라서, 호안 식생은 수생식물과 육상식물이 연결되는 점이대 (ecotone)가 불연속적으로 단절되고 있으며, 연안대 식생이 점차 육역화되어 습생 및 육상 식생으로 변하고 있으며, 교란된 식생에는 외래식물이 빈번히 침입하고 있다고 판단된다 (Fig. 8). 일반적으로 저수지 호안에서 식물 군집의 성립을 결정하는 중요한 요인은 경사와 노출 (exposure)이다 (Luken and Bezold 2000).
습지지표지수는 절대육상 지표식물이 1, 임의육상 지표식물이 25, 양생 지표식물이 50, 임의습지 지표식물이 75, 절대 습지 지표식물이 100을 나타낸다. 조사지 습지지수 (SWI)가 100에 가까운 값일수록 습지로 유지되고 있으며, 1에 가까울수록 육상화가 이루어졌음을 의미한다.
후속연구
결론적으로 의암호에서 호안 정비와 수변부 개발에 의하여 수변 식생의 생육지가 제한될 뿐만 아니라, 육역화에 의하여 수역부터 육역까지 횡적 연속성이 손실되어 육역화된 식생의 출현이 증가하고 있었다. 따라서, 의암호에서는 호안 생태계의 보전을 위하여 불필요한 보강 호안의 조성을 억제하고, 토양 침식의 위험성이 낮은 곳에서는 조성된 보강 호안을 해체하거나 재조성하여 호안의 복원을 추진하여야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호안 보강이 호안 식생에 영향을 미치는 원리는 무엇인가?
호안 보강 (armoring)은 하천, 호수 및 저수지의 호안 침식을 방지하기 위하여 일반적으로 사용하는 공학적 기법이다. 호안 보강은 육역-수역 경계부를 변경하고, 호안 근처의 지형, 수문, 퇴적물 조성 및 수질을 변화시켜서 호안 식생에 영향을 미친다. 본 연구에서는 대형 저수지인 의암호의 육역-수역 경계부에서 인위 교란이 호안 식생의 군집 구조와 분포에 미치는 영향을 파악하고자 하였다.
호안 보강은 무엇인가?
호안 보강 (armoring)은 하천, 호수 및 저수지의 호안 침식을 방지하기 위하여 일반적으로 사용하는 공학적 기법이다. 호안 보강은 육역-수역 경계부를 변경하고, 호안 근처의 지형, 수문, 퇴적물 조성 및 수질을 변화시켜서 호안 식생에 영향을 미친다.
2010부터 2013년까지 호안 식생의 분포 면적은 수생식물은 감소하였고 습생식물은 증가한 배경은 무엇인가?
탈경향대응 분석 (DCA)의 결과에 의하면 보강에 의하여 바뀌어진 호안의 식생 구조가 수생식물 우점 생태계에서 습생식물 우점 생태계로 변화하였다. 호안 보강은 육역-수역 경계부에서 점진적 연속성을 파괴하였고 외래식물의 생물침입을 초래하였다. 2010부터 2013년까지 호안 식생의 분포 면적은 수생식물은 감소하였고 습생식물은 증가하였다.
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