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문제 정의
- 따라서 본 연구는 댐에 의한 조절 즉, 영향이 발생하기 이전인 2013년에서 2016년 7월까지 수문, 지형, 식생 모니터링 자료를 분석하는 목적이 있다.
- 본 연구에서는 내성천을 장기적으로 모니터링하여 댐이라는 인공 구조물이 하천의 흐름을 인위적으로 조절함으로 인해 발생하는 하천의 지형 및 식생 변화에 대한 자료를 수집하는데 목적이 있다. 특히 댐 건설로 인한 문제점은 하류 충적하천이 상류에서 유사를 더 이상 공급받지 않게 되고, 댐에 의해 홍수를 조절함에 따라 하천 흐름은 과거 한계소류력 이상에서 하상을 쓸고 내려가는 힘이 줄게 된다고 연구된 바 있다 (Woo et al.
제안 방법
- Table 2. Discharge measurements used in this study.
- 영주댐 하류에 대한 유량측정은 2013년부터 2016년까지 지속적으로 실시하였다. 다양한 유량대에서 측정을 수행하였으며 용혈 지점의 수위 및 하상 저하 등을 고려하여 실시하였다. 유량 측정 결과는 매년 수위-유량관계를 결정하는데 중요한 인자가 되므로 정밀한 측정을 실시하였다.
- 7과 같이 각 연도별 모니터링한 사진에 명확하게 홍수 전후 식생 상황을 알 수 있다. 또한 Fig. 6에서 보듯이 용혈지점과 가까운 영주 기상관측소의 강수량 자료를 활용하여 홍수 사상에 대한 상관성도 살펴볼 수 있었다. 영주관측소의 연도별 연강수량은 앞서 Table 3에서 알 수 있듯이 2013년 1,181.
- 1]. 또한 그 중에서 수위관측, 유량조사, 사진 모니터링, 단면 측량을 통해 식생 모니터링을 실시한 용혈 지점을 선정하여 집중적으로 분석하였다. 용혈 지점은 영주서천의 합류 전에 위치한 곳으로서 영주댐의 영향을 직접적으로 받는 만곡 지점이다.
- 본 연구에서 모니터링을 위해 설치한 수위계 이외 국토부 5개 지점의 수위계 자료도 수집하여 본 연구에서 관측한 수위와 유량 자료에 대한 검증도 실시하였다 [Table 1].
- 연구대상 기간인 2013년부터 2016년까지 연도별 강우량은 별도 관측기기를 설치하지 않은 관계로 Table 3과 같이 인근 기상청 소속 영주, 문경, 봉화 관측소 일자료를 활용하여 홍수사상이 발생하였을 때 상관관계를 분석하였다. 3개 기상관측소의 자료를 보면 2015년은 다른 해와 달리 연강수량 1,000 mm에 못미치는 강수량을 기록하였다.
- 영주댐 하류에 대한 유량측정은 2013년부터 2016년까지 지속적으로 실시하였다. 다양한 유량대에서 측정을 수행하였으며 용혈 지점의 수위 및 하상 저하 등을 고려하여 실시하였다.
- 용혈지점의 연도별 유량 곡선의 검증을 위해 국토부 관할 조제와 향석 수위관측소의 수위자료를 이용하여 유량 검증을 실시하였다. Table 4와 같이 상류 용혈 지점에서 영주서천 합류 후 지점인 조제와 낙동강 합류 전 지점인 향석에서의 환산 유량을 검증한 결과 용혈지점의 유량이 타당한 것으로 판단된다.
- 다양한 유량대에서 측정을 수행하였으며 용혈 지점의 수위 및 하상 저하 등을 고려하여 실시하였다. 유량 측정 결과는 매년 수위-유량관계를 결정하는데 중요한 인자가 되므로 정밀한 측정을 실시하였다. Table 2에서는 2016년 8월까지 총 28 회의 누적 유량 측정 성과를 상세하게 나타내고 있다.
- 유량 측정 결과를 이용한 수위-유량 관계 수립은 댐 건설 전 유량자료 확보를 위한 개념으로 수행되었으며 2013년 - 2016년에 수위 - 유량 관계 곡선을 Fig. 4와 같이 용혈지점에 대해 개발하였다. 또한 지속적인 모니터링 지점 운영으로 수위-유량 관계를 수립함으로 하상 저하에 의한 수위 변화를 모니터링할 수 있었다.
- 현장 사진에 의한 모니터링은 댐 담수 전후로 실제 하천의 변화를 가시적으로 보여줄 수 있으므로 중요한 자료가 된다. 이러한 필요성에 따라 본 연구에서는 내성천에서 현재 식생이 이입되지 않은 지점과 이입된 지점을 포함하여 보다 많은 지점을 대상으로 주기적으로 사진을 촬영하여 비교 분석하였다. 2016년까지 총 13개 지점에 대해 매년 5 - 6회의 촬영 자료를 확보하였다.
- 또한, 회룡, 수도리 지점의 경우 사주의 식생 피복 현상과 관련해서도 중요한데, 중단 없이 운영되어야 하지만, 수위계 고장 및 파손 등으로 장기간 결측이 발생하였다. 이에 본 연구에서는 주요 관심 지점을 용혈지점으로 선정하고 수문 현장에 따른 지형 및 식생변화 분석을 실시하였다.
- 주요 홍수사상에 대해 하상재료 (D)인 모래의 이동성을 판단하기 위해 첨두 홍수가 발생할 시기의 소류력 (τ)을 계산해 보았다.
- 수위계의 정 밀도는 1 mm 이며, 최대 10 m의 수위를 측정할 수 있다. 하천수위는 10분 간격으로, 지하수위는 30분 또는 1시간 간격으로 측정하였다. 중요한 측정 지점에는 2대의 수위계를 동시에 운영하였다.
대상 데이터
- 2016년 12월 현재 본 연구를 위한 수위계는 총 5개소에 설치되어 있다. Fig.
- 이러한 필요성에 따라 본 연구에서는 내성천에서 현재 식생이 이입되지 않은 지점과 이입된 지점을 포함하여 보다 많은 지점을 대상으로 주기적으로 사진을 촬영하여 비교 분석하였다. 2016년까지 총 13개 지점에 대해 매년 5 - 6회의 촬영 자료를 확보하였다.
- 내성천 수문모니터링을 위한 본 연구의 대상 구간은 영주댐으로부터 낙동강 합류점에 이르는 56.8 km 구간이다[Fig. 1]. 또한 그 중에서 수위관측, 유량조사, 사진 모니터링, 단면 측량을 통해 식생 모니터링을 실시한 용혈 지점을 선정하여 집중적으로 분석하였다.
- 이에 본류를 따라 설치되어 있는 기존 국토교통부 수위관 측소 5개소 이외에 주요 모니터링 지점에 수위계를 설치하고 운영하였다 (KICT 2016). 본 연구에서 사용한 수위계는 독일 OTT 사의 압력식 수위계 (Orpheus Mini)와 기포식 수위계 (Nimbus) 등이다. 수위계의 정 밀도는 1 mm 이며, 최대 10 m의 수위를 측정할 수 있다.
- 이렇게 얻은 자료는 지형 변화, 하상고 변동 등을 분석하는데 사용하였다. 본 연구의 관심 지점인 용혈 지점은 2013년 3회, 2014년 1회, 2015년 1회 및 2016년 2회의 성과를 확보하였다.
- 본 연구의 대상은 내성천으로 낙동강의 제1지류하천이다. 그 유역은 소백산맥 남부의 경북 북부 내륙 지역에 위치하고 있다 [Fig.
성능/효과
- 연구대상 기간인 2013년부터 2016년까지 연도별 강우량은 별도 관측기기를 설치하지 않은 관계로 Table 3과 같이 인근 기상청 소속 영주, 문경, 봉화 관측소 일자료를 활용하여 홍수사상이 발생하였을 때 상관관계를 분석하였다. 3개 기상관측소의 자료를 보면 2015년은 다른 해와 달리 연강수량 1,000 mm에 못미치는 강수량을 기록하였다.
- 이는 식생에 의한 조도 상승으로 인해 퇴적이 유도된 것으로 판단된다 (Hickin 1984). 결과적으로 2014년은 6월 이전의 홍수 결여가 초기 식생의 밀집한 생육에 큰 영향을 미친다는 것을 확인시켜 준다.
- 본 연구 분석 결과에 의해 사주 위의 식생은 2013년 5월부터 지속된 홍수사상에 의해 식생 이입이 이루어지지 않았고, 2014년 6, 7월 사주 위를 월류하는 홍수가 없을 때 식생 이입에 의한 활착이 이루어졌다. 8월 이후 홍수에 의해 식생 조도에 의한 퇴적 유도로 식생이 모래에 의해 매립이 되었으나 2014년 후반기까지 부분 매립에 그쳤다.
후속연구
- 용혈 지점은 댐의 조절 영향을 가장 뚜렷하게 받는 지점으로 내성천 수문 모니터링 기간 중 가장 관심 받는 지점이다. 본 지점에서 수문모니터링 결과에 따른 사주의 식생 변화 관측은 댐 조절이 본격적으로 지속되는 2017년 이후 모니터링도 계속될 예정이다.
- 용혈지점 수위 관측은 2014 - 2015년 동절기를 제외하면 중단 없이 기록되었다. 향후에도 댐 운영에 대한 영향을 판단하기 위한 중요한 관측 지점으로 지속적으로 관리할 것이다. 또한, 회룡, 수도리 지점의 경우 사주의 식생 피복 현상과 관련해서도 중요한데, 중단 없이 운영되어야 하지만, 수위계 고장 및 파손 등으로 장기간 결측이 발생하였다.
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