본 연구에서는 도심구간 하천의 수생식물을 대상으로 흐름에 대한 대응양상 판단 및 식재영역 결정을 목표로 하였다. 수생식물로서 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리를 선정하고 흐름의 유속과 수심 및 식생의 성장도에 대하여 대응 분석하여 상기 수생식물의 식재영역을 결정하였다. 수생식물의 대응은 일반적으로 흐름에 대하여 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분되었다. 현지 조사 결과 수생식물의 회복과 훼손 정도는 식생의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 $30^{\circ}{\sim}50^{\circ}$의 범위에서 구분되었다. 식생은 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 순으로 흐름에 대한 대응력이 컸다. 달뿌리풀은 뿌리의 강한 고착력으로 수심이 0.9 m에서 유속 1.5 m/s까지 대응력이 강했다. 갈대는 수심 1.0 m와 유속 0.9 m/s 범위 내에서 흐름에 대응 가능하였다. 물억새는 대체적으로 수심 1.0 m와 유속 0.6 m/s 이하가 식재 가능 영역으로 제한된 식재 범위를 나타내었다. 개여뀌나 고마리는 흐름에 대한 대응력이 보다 약하며, 수심이 1.0 m를 넘는 경우 유속이 조금만 커져도 생존이 어려웠다. 상기 결과를 이용하여 수생식물 각 수종별 식재영역을 제시하였다.
본 연구에서는 도심구간 하천의 수생식물을 대상으로 흐름에 대한 대응양상 판단 및 식재영역 결정을 목표로 하였다. 수생식물로서 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리를 선정하고 흐름의 유속과 수심 및 식생의 성장도에 대하여 대응 분석하여 상기 수생식물의 식재영역을 결정하였다. 수생식물의 대응은 일반적으로 흐름에 대하여 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분되었다. 현지 조사 결과 수생식물의 회복과 훼손 정도는 식생의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 $30^{\circ}{\sim}50^{\circ}$의 범위에서 구분되었다. 식생은 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 순으로 흐름에 대한 대응력이 컸다. 달뿌리풀은 뿌리의 강한 고착력으로 수심이 0.9 m에서 유속 1.5 m/s까지 대응력이 강했다. 갈대는 수심 1.0 m와 유속 0.9 m/s 범위 내에서 흐름에 대응 가능하였다. 물억새는 대체적으로 수심 1.0 m와 유속 0.6 m/s 이하가 식재 가능 영역으로 제한된 식재 범위를 나타내었다. 개여뀌나 고마리는 흐름에 대한 대응력이 보다 약하며, 수심이 1.0 m를 넘는 경우 유속이 조금만 커져도 생존이 어려웠다. 상기 결과를 이용하여 수생식물 각 수종별 식재영역을 제시하였다.
This study presents the flow response and habitat region of the aquatic plants in the urban streams. Phragmites japonica, Phragmites communis, Miscanthus sacchariflorus, Persicaria blumei and Persicaria thunbergii were selected as for typical plants. Flow response and habitat region were determined ...
This study presents the flow response and habitat region of the aquatic plants in the urban streams. Phragmites japonica, Phragmites communis, Miscanthus sacchariflorus, Persicaria blumei and Persicaria thunbergii were selected as for typical plants. Flow response and habitat region were determined by flow velocity/depth and vegetation growth. Stages for flow response of the aquatic plants were classified into stable, recovered, damaged and swept away. Criteria between the recovered and damaged stage was determined by the bending angle of $30{\sim}50^{\circ}$. Capability against flow was high in the order of Phragmites japonica, Phragmites communis, Miscanthus sacchariflorus, Persicaria blumei and Persicaria thunbergi. Phragmites japonica and Phragmites communis were capable of coping with flow depth 0.9 m, flow velocity 1.5 m/s and with flow depth 1.0 m, flow velocity 0.9 m/s, respectively. Miscanthus sacchariflorus was capable within the region of flow depth 1.0 m and flow velocity 0.6 m/s. Persicaria blumei and Persicaria thunbergii were less capable than the other aquatic plants and were vulnerable exceeding the water depth of 1.0 m. Habitat regions by the flow response of each plants were suggested.
This study presents the flow response and habitat region of the aquatic plants in the urban streams. Phragmites japonica, Phragmites communis, Miscanthus sacchariflorus, Persicaria blumei and Persicaria thunbergii were selected as for typical plants. Flow response and habitat region were determined by flow velocity/depth and vegetation growth. Stages for flow response of the aquatic plants were classified into stable, recovered, damaged and swept away. Criteria between the recovered and damaged stage was determined by the bending angle of $30{\sim}50^{\circ}$. Capability against flow was high in the order of Phragmites japonica, Phragmites communis, Miscanthus sacchariflorus, Persicaria blumei and Persicaria thunbergi. Phragmites japonica and Phragmites communis were capable of coping with flow depth 0.9 m, flow velocity 1.5 m/s and with flow depth 1.0 m, flow velocity 0.9 m/s, respectively. Miscanthus sacchariflorus was capable within the region of flow depth 1.0 m and flow velocity 0.6 m/s. Persicaria blumei and Persicaria thunbergii were less capable than the other aquatic plants and were vulnerable exceeding the water depth of 1.0 m. Habitat regions by the flow response of each plants were suggested.
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문제 정의
본 논문에서는 도심구간 하천을 대상으로 식재에 적절한 수생식물을 선정하고, Kim and Choi (2013)의 연구 결과에 최근의 실측 결과를 추가하여 흐름에 대한 대응 양상을 좀더 정확하게 분석함으로써, 수생식물의 식재 범위(영역)를 제시하는 것으로 하였다.
본 연구에서는 도심구간 하천을 대상으로 친환경적인 수생식물로서 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리를 선정하고, 이들 수생식물의 흐름에 대한 대응 양상을 분석함으로써, 수생식물의 식재 범위(영역)를 제시하는 것으로 하였다. 수생식물의 대응에 영향을 미치는 흐름의 주요 요소는 유속과 수심이며 이들을 집중호우 발생 전후에 측정하였다.
제안 방법
도심구간 하천에서 흐름에 의해 훼손된 수생식물 현황을 현지 조사하였다. 조사 시기는 2012년 중서부 지방에 대규모 집중호우가 발생한 시점과 2015년이다.
2015년의 경우는 2014년 집중호우 발생 이후 수생식물의 회복 상황에 중점을 두어 조사하였다. 흐름의 수심과 유속의 경우, 호우 발생 시기에 중점적으로 조사하였고 수생식물의 대응 분석은 호우 발생이 종료된 시기를 택하였다.
수생식물의 대응은 서론에서 언급한 바와 같이 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분하였다. 안정은 흐름에 대하여 수생식물이 거의 휘어지지 않고 견고한 상태를 유지하고 있는 경우를 대상으로 하였고, 회복은 흐름에 의해 식생이 휘어졌더라도 일정 시간이 지난 후 다시 원래 모습으로 되돌아오는 상태를 대상으로 하였다.
수생식물 대응에 영향을 미치는 흐름의 주요 요소는 유속과 수심이다. 유속은 흐름이 저수로에 국한되어 형성될 경우 비교적 크지 않으므로 유속계(current meter)로 측정하고, 저수로를 넘어 고수부지까지 형성되어 유속이 비교적 클 경우 부자(float)로 측정하였다. 부자로 측정한 경우에는 표면유속에 해당되므로, 수심별 유속분포를 고려하여 평균유속으로 대체하였다 (Woo et al.
흐름의 수심은 작은 경우 직접 준척을 사용하여 측정하였고, 1.0 m보다 큰 경우에는 교량에 설치된 수위표를 이용하거나 홍수 이후 흔적 수위를 이용하여 측정하였다. Fig.
즉, 수생식물이 성장하여 자체적으로 흐름의 저항력을 확보한 경우 비교적 흐름에 잘 대응한다. 따라서 수생식물의 성장도(키 높이)도 측정하였으며, 준척(staff gauge) 또는 줄자를 이용하였다. 이들 대응 상태는 호우 발생 전후를 비교해야 하므로, 호우 발생 전 수생식물 활착 지점을 면밀히 관찰하여 제방 또는 주변 구조물에 기록하였다.
따라서 수생식물의 성장도(키 높이)도 측정하였으며, 준척(staff gauge) 또는 줄자를 이용하였다. 이들 대응 상태는 호우 발생 전후를 비교해야 하므로, 호우 발생 전 수생식물 활착 지점을 면밀히 관찰하여 제방 또는 주변 구조물에 기록하였다.
수생식물의 휘어짐 각도는 유속 및 수위의 관측과 동시에 측정하였다. 유속과 수위가 낮을 경우에는 각도 측정이 직접 가능하지만, 높아지면 위험이 뒤따르고 측정의 신뢰성이 떨어지므로 확대 사진을 찍거나 동영상을 촬영하여 실내에서 화면캡쳐(capture) 기법을 사용하여 휘어짐 각도를 측정하였다.
수생식물의 휘어짐 각도는 유속 및 수위의 관측과 동시에 측정하였다. 유속과 수위가 낮을 경우에는 각도 측정이 직접 가능하지만, 높아지면 위험이 뒤따르고 측정의 신뢰성이 떨어지므로 확대 사진을 찍거나 동영상을 촬영하여 실내에서 화면캡쳐(capture) 기법을 사용하여 휘어짐 각도를 측정하였다.
수생식물의 대응 분석은 안정, 회복, 훼손 및 유실의 4단계를 흐름의 유속과 수심에 따라 구분하였으며, 흐름의 수심 및 유속과 식생의 키 높이를 추가한 무차원 변수, H/Hd와 Fr에 대해서도 구분하였다. Fr는 프루드 수(Froude number)로서 아래 식으로 나타낸다.
본 연구에서는 도심구간 하천을 대상으로 친환경적인 수생식물로서 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리를 선정하고, 이들 수생식물의 흐름에 대한 대응 양상을 분석함으로써, 수생식물의 식재 범위(영역)를 제시하는 것으로 하였다. 수생식물의 대응에 영향을 미치는 흐름의 주요 요소는 유속과 수심이며 이들을 집중호우 발생 전후에 측정하였다. 또한 수생식물의 성장 정도에 따라 흐름에 대한 대응도 달라질 것이므로 키 높이도 측정하였다.
수생식물의 대응에 영향을 미치는 흐름의 주요 요소는 유속과 수심이며 이들을 집중호우 발생 전후에 측정하였다. 또한 수생식물의 성장 정도에 따라 흐름에 대한 대응도 달라질 것이므로 키 높이도 측정하였다. 수생식물의 대응은 수종에 따라 약간의 차이는 있지만, 일반적으로 흐름에 대하여 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분되었다.
대상 데이터
도심구간 하천에서 흐름에 의해 훼손된 수생식물 현황을 현지 조사하였다. 조사 시기는 2012년 중서부 지방에 대규모 집중호우가 발생한 시점과 2015년이다. 2015년의 경우는 2014년 집중호우 발생 이후 수생식물의 회복 상황에 중점을 두어 조사하였다.
조사 지점은 서울과 수도권의 도림천, 양재천, 수원천, 탄천의 수생식물이 활착된 지점을 대상으로 하였으며, 흐름 상황과 수생식물의 활착 상황을 전반적으로 관찰할 수 있는 교량을 중심으로 상,하류부 200 m 범위를 조사 대상으로 하였다. 교량의 직하류부는 교각의 영향으로 와류가 발생되기 때문에 피하였다.
조사 대상 수생식물은 도심구간 하천에 많이 식재되어 있는 수종으로 다년생의 달뿌리풀(Phragmites japonica), 갈대(Phragmites communis) 및 물억새(Miscanthus sacchariflorus)와 1년생의 개여뀌(Persicaria blumei)와 고마리(Persicaria thunbergii)를 대상으로 하였다. 개여뀌와 고마리는 인위적인 식재 대상 수생식물은 아니지만 도심구간 하천에서 많이 자생하고 있으므로 이들도 대상에 포함시켰다.
수생식물의 대응은 서론에서 언급한 바와 같이 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분하였다. 안정은 흐름에 대하여 수생식물이 거의 휘어지지 않고 견고한 상태를 유지하고 있는 경우를 대상으로 하였고, 회복은 흐름에 의해 식생이 휘어졌더라도 일정 시간이 지난 후 다시 원래 모습으로 되돌아오는 상태를 대상으로 하였다. 훼손은 흐름에 의해 수생식물의 휘어진 정도가 심하여 일정 시간이 지나더라도 다시 원래 상태로 되돌아오지 않는 상태이며, 유실은 훼손의 정도를 넘어 수생식물이 뽑혀 하류로 씻겨 내려간 상태를 대상으로 하였다.
조사 대상 지점의 집중호우는 2012년 8월 19일-21일 동안 서울과 수도권을 비롯하여 중부지방에 100-160 mm의 집중호우가 발생하였다 (Korea Meteorological Administration, www.kma.go.kr). 대상 하천의 조사 지점은 수위가 고수부지를 넘었고 도림천 일부 구간에는 내수침수 상황도 발생하였다.
kr). 대상 하천의 조사 지점은 수위가 고수부지를 넘었고 도림천 일부 구간에는 내수침수 상황도 발생하였다. 2014년 8월에는 중부지방 중심으로 호우가 발생하였으며, 충청남도 서산은 126.
성능/효과
수생식물의 회복과 훼손 정도는 식생의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 30°～50°의 범위에서 구분되었다.
수생식물의 식재 범위를 결정짓는 회복과 훼손 단계는 현지 조사 결과 수생식물의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 30°~50°의 범위에서 구분되었다.
즉, 휘어짐 각도가 30°~50°보다 작을 경우 수생식물은 회복 가능하고, 이보다 클 경우 회복 불가능하였다.
수생식물의 회복과 훼손 정도는 식생의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 30°～50°의 범위에서 구분되었다. 흐름에 대한 대응은 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리 순으로 대응력이 큼을 알 수 있었다. 달뿌리풀은 수심이 0.
5 m/s에서도 생존이 어려운 제한된 식재 범위를 나타내었다. 개여뀌나 고마리는 흐름에 대한 대응력이 보다 약하여 수심이 1.0 m를 넘게 되면 유속이 조금만 커져도 생존이 어렵다는 것을 알 수 있었다. 수생식물 각 수종별 안정/회복과 훼손/유실을 구분 짓는 식재 가능 영역을 제시하였으며, 본 연구 결과를 이용하여 하천의 실제 유량이 주어지면 하도 영역별로 수리 분석을 통해서 식재 범위가 결정될 것으로 판단된다.
후속연구
따라서 회복과 훼손 단계를 구분 짓는 수생식물의 휘어짐 각도는 수생식물의 수종과 성장도에 따라 다르므로 정량적인 구분의 정확한 결정은 이번 연구에서 불가능하였으며, 추후 현지 조사 자료를 더욱 확보한 후 정량적인 기준 제시가 가능할 것으로 판단된다.
0 m를 넘게 되면 유속이 조금만 커져도 생존이 어렵다는 것을 알 수 있었다. 수생식물 각 수종별 안정/회복과 훼손/유실을 구분 짓는 식재 가능 영역을 제시하였으며, 본 연구 결과를 이용하여 하천의 실제 유량이 주어지면 하도 영역별로 수리 분석을 통해서 식재 범위가 결정될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천에 서식하는 수생식물의 기능은?
하천에 서식하는 수생식물은 수질을 개선하고 생태적인 서식처를 마련해주며 경관을 향상시켜 훌륭한 심미적인 기능을 발휘한다. 따라서 상기 목적을 위해서 하천에는 수생식물을 식재하게 된다 (Riley, 1998).
도심 구간 하천에서 인위적인 수생식물 식재가 빈번히 이루어지는 이유는?
따라서 상기 목적을 위해서 하천에는 수생식물을 식재하게 된다 (Riley, 1998). 특히 도심 구간의 하천은 산지나 전원 구간의 하천에 비해 도시화가 진전된 관계로 상대적으로 환경에 열악하며, 하천 주변이 주택이나 도로, 공장 등으로 고착화되어 있고 각종 오염원이 유입될 우려가 높은 관계로 수질 및 수생태 측면에서 취약하므로, 이를 극복하기 위해 인위적인 수생식물의 식재가 빈번히 이루어지는 편이다.
수생식물은 흐름의 유속, 수심에 영향을 받으며, 흐름에 대한 수생식물의 대응 양상을 파악하여 수생식물이 과다하게 훼손, 유실되지 않도록 식재 영역을 결정하는 것은 매우 중요한 이유는?
수생식물은 흐름의 빠른 유속에 의해 훼손, 유실된다. 유속이 느릴 경우 수생식물은 흐름에 대응하거나 흐름에 의해 일부 구부러지지만 곧 회복할 수 있으나, 유속이 커지고 수심까지 커지면 수생식물은 훼손되고 유실되기까지 한다(Yoon et al., 2008).
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