대형 댐과 농업용 보가 하류 서식처 특성에 미치는 영향 연구: 탐진강 유역을 대상으로 Combination Effects of Large Dam and Weirs on Downstream Habitat Structure: Case Study in the Tamjin River Basin, Korea원문보기
본 연구는 대형 댐과 농업용 보가 공존하는 탐진강 유역을 대상으로 장흥다목적댐 건설 이후 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인(대형 댐, 농업용 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료, 항공사진 분석을 통해 파악하였다. 장흥댐 건설 후 유량변화를 분석한 결과, 유역에서 댐에 의한 유량 변화의 직접적인 영향 구간은 최대 지천이 합류되기 이전까지로 판단된다. 이 구간에서는 대규모 홍수는 발생하지 않았으며, 중소규모 홍수빈도 또한 절반 이하로 감소하는 등 하천의 유사이송 에너지가 감소하였다. 하상재료의 입도분포는 댐 직하류에서 모래가 급감하는 등 하상재료가 조립화되었지만, 금강천 합류 이후 하구까지는 다시 모래 비율이 높아지면서 하천의 자연성이 회복되고 있는 것으로 보여진다. 그렇지만, 지천 합류 이후의 이러한 유량 및 유사의 자연성 회복력은 본류 내 사주의 식생활착을 제어하기에는 부족해 보인다. 탐진강 하류에서 사주면적은 증가했지만 식생 피복율이 높은 원인은 지천에서 탐진강으로 공급된 유사가 장흥댐 건설에 따른 홍수 이송에너지의 감소와 더불어, 과밀화된 농업용 보에 의한 국지적인 지형변화, 그리고 감조역 구간에서 조석의 영향이 복합적으로 가져온 영향이라고 할 수 있다. 본 연구결과는 댐하류 서식처 지형의 자연성 회복을 위해서 유입지천의 중요성과 함께 본류의 환경 유량 복원과 유사 이송을 반영한 고도화된 수생태계 관리전략 수립의 필요성을 제시하고 있다.
본 연구는 대형 댐과 농업용 보가 공존하는 탐진강 유역을 대상으로 장흥다목적댐 건설 이후 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인(대형 댐, 농업용 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료, 항공사진 분석을 통해 파악하였다. 장흥댐 건설 후 유량변화를 분석한 결과, 유역에서 댐에 의한 유량 변화의 직접적인 영향 구간은 최대 지천이 합류되기 이전까지로 판단된다. 이 구간에서는 대규모 홍수는 발생하지 않았으며, 중소규모 홍수빈도 또한 절반 이하로 감소하는 등 하천의 유사이송 에너지가 감소하였다. 하상재료의 입도분포는 댐 직하류에서 모래가 급감하는 등 하상재료가 조립화되었지만, 금강천 합류 이후 하구까지는 다시 모래 비율이 높아지면서 하천의 자연성이 회복되고 있는 것으로 보여진다. 그렇지만, 지천 합류 이후의 이러한 유량 및 유사의 자연성 회복력은 본류 내 사주의 식생활착을 제어하기에는 부족해 보인다. 탐진강 하류에서 사주면적은 증가했지만 식생 피복율이 높은 원인은 지천에서 탐진강으로 공급된 유사가 장흥댐 건설에 따른 홍수 이송에너지의 감소와 더불어, 과밀화된 농업용 보에 의한 국지적인 지형변화, 그리고 감조역 구간에서 조석의 영향이 복합적으로 가져온 영향이라고 할 수 있다. 본 연구결과는 댐하류 서식처 지형의 자연성 회복을 위해서 유입지천의 중요성과 함께 본류의 환경 유량 복원과 유사 이송을 반영한 고도화된 수생태계 관리전략 수립의 필요성을 제시하고 있다.
The purpose of this study was to investigate the long-term habitat morphological alteration resulting from a large dam and weirs in the Tamjin River. To achieve this, we carried out a hydrograph analysis and a substrate size distribution analysis. We also estimated the channel width, bar area and ve...
The purpose of this study was to investigate the long-term habitat morphological alteration resulting from a large dam and weirs in the Tamjin River. To achieve this, we carried out a hydrograph analysis and a substrate size distribution analysis. We also estimated the channel width, bar area and vegetation encroachment using aerial photographs taken before and after the construction of the dam and weirs. The result of the hydrological analysis showed that flooding downstream was greatly reduced with small peaks occurrence after the dam construction. Interestingly, normal hydrographs in the main channel appeared just after tributary conjunction. There was a similar pattern in the substrate size analysis. Despite coarsened substrate just downstream of the dam site, more sand appeared again after introduction of the tributary. However, there was an increase in the bar area downstream of the dam's channels with most bars covered with vegetation. The channel width increased at the upper area of weirs through impoundment, but decreased downstream because of vegetation encroachment. This study indicate that unregulated tributary plays an important role in restoring hydro-physical habitat conditions in mainstream channels below a large dam. However, numerous weirs could be a causal factor to accelerate habitat deterioration in the dam downstream channels.
The purpose of this study was to investigate the long-term habitat morphological alteration resulting from a large dam and weirs in the Tamjin River. To achieve this, we carried out a hydrograph analysis and a substrate size distribution analysis. We also estimated the channel width, bar area and vegetation encroachment using aerial photographs taken before and after the construction of the dam and weirs. The result of the hydrological analysis showed that flooding downstream was greatly reduced with small peaks occurrence after the dam construction. Interestingly, normal hydrographs in the main channel appeared just after tributary conjunction. There was a similar pattern in the substrate size analysis. Despite coarsened substrate just downstream of the dam site, more sand appeared again after introduction of the tributary. However, there was an increase in the bar area downstream of the dam's channels with most bars covered with vegetation. The channel width increased at the upper area of weirs through impoundment, but decreased downstream because of vegetation encroachment. This study indicate that unregulated tributary plays an important role in restoring hydro-physical habitat conditions in mainstream channels below a large dam. However, numerous weirs could be a causal factor to accelerate habitat deterioration in the dam downstream channels.
본 연구에서는 장흥다목적댐 건설 이후 10여 년이 지난 현 단계의 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인(댐, 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료 분석을 통해 파악하고자 하였다. 본 연구결과는 최근 보 하류 수생태계 자연성 회복에 대한 사회적 관심이 높아짐에 따라, 댐과 보가 공존하는 유역에서 하천 서식처의 자연성 회복을 위한 복원관리 방안을 도출하는 데 활용될 수 있을 것이다.
제안 방법
국가유량측정망에서 장흥댐 유입량, 장흥댐 방류량, 장흥댐 하류 유양 (R2), 연산 (R3), 군동 (R4) 지점의 12년간(2005~2016)의 일유량을 비교하였다. 이 가운데 연산지점의 관측 개시시점(1973년)이 가장 오래되었고, 수위-유량 관계곡선식이 안정적으로 적용되고 있기 때문에(MLTM 2012), 본 연구에서는 R3 지점을 대상으로 장흥댐 건설 전후 홍수 특성의 시간적 변화를 분석하였다.
조사지점은 상기와 같은 대형 댐, 보, 열린 하구의 특성을 고려하여 탐진천(T1)과 탐진호(L1), 탐진강의 댐직하류(R1), 중상류(R2), 중류(R3), 금강천 합류 후(R4), 하류(R5), 그리고 강하구(M1)로 구분하였다. 특히 R5 지점은 탐진강에서 조석의 영향으로 하천의 수위가 변화하는 감조역에 해당한다(Fig.
하상재료 조성의 공간적 분포 특성을 조사하기 위하여 하상재료 입도분석을 실시하였다(Table 1). 현장조사는 홍수기가 지나고 하상이 안정된 가을철(2016년 10월)에 실시하였으며, 저수로 내 재료의 이동성이 명확하고, 식생이 활착되지 않은 이동상 하상 지점을 선정하여 Fig.
대상 데이터
국가유량측정망에서 장흥댐 유입량, 장흥댐 방류량, 장흥댐 하류 유양 (R2), 연산 (R3), 군동 (R4) 지점의 12년간(2005~2016)의 일유량을 비교하였다. 이 가운데 연산지점의 관측 개시시점(1973년)이 가장 오래되었고, 수위-유량 관계곡선식이 안정적으로 적용되고 있기 때문에(MLTM 2012), 본 연구에서는 R3 지점을 대상으로 장흥댐 건설 전후 홍수 특성의 시간적 변화를 분석하였다.
탐진강은 전라남도 장흥군과 강진군을 흐르는 하천연장 56 km, 유역면적 503 km2의 소규모 유역으로서, 댐 입지상 특별하게도 유역의 중·하류부에 장흥다목적댐(높이 53 m, 저수량 191백만 m3, 이하 ‘장흥댐’)이 2006년 준공되어, 인근 9개 지자체(목포시, 장흥군, 강진군, 영암군, 신안군, 무안군, 해남군, 진도군, 완도군 등)로 일평균 350,000 m3의 유량을 상수 용수로 공급하고 있다.
데이터처리
유기물 함량이 높은 미립질시료는 미생물 분해를 방지하기 위해 실험실까지 저온 냉장하여 이동하였다. 모래 이상 재료는 체분석을, 실트 이하 재료는 침강속도 분석을 수행하였으며, 분석결과는 구성재료의 입경에 따라 통과중량백분율을 구한 뒤 입경가적곡선을 작성하여 지점별 평균입경(Dm; median diameter)과 균등계수(Cu; uniformity coefficient)를 계산하였다.
성능/효과
이상과 같이 장흥댐 하류는 비록 25 km의 짧은 구간이지만 댐 직하류에서는 모래가 급감하며 하상재료가 조립화 되었고, 금강천 합류 이후 열린하구 구간에서는 다시 모래 비율이 높아지고 갯벌이 발달하는 등 하천의 자연성이 회복되고 있는 것으로 나타났다.
또한 농업용 보는 하류역에 국지적인 유량 감소 효과를 가져오게 되어, 식생의 발아, 활착, 전이하는 조건을 형성하게 된다. 이상과 같이 탐진강의 장흥댐에서 열린하구까지 형성된 하도 내 하상재료와 서식처 지형구조는 상류 대형 댐의 홍수 이송에너지 감소에 따른 전반적인 영향과 함께, 과밀화된 농업용 보에 의한 국지적인 지형변화, 하천정비사업에 따른 인위적인 준설, 그리고 조석의 영향이 복합적으로 작용한 결과이다.
장흥댐을 기준으로 상류 유입유량과 방류량, 그리고 댐하류 탐진강에서 하구까지의 흐름변화를 종적으로 비교하였다. 전체적으로 댐 상류 유입유량에서 나타나는 홍수기 최대 유량피크의 발생 빈도와 크기와 비교해서, 댐하류에서는 R1~R3 지점에서 2008년 이후 1/4 수준으로 떨어지는 등 뚜렷한 감소 경향을 보여주고 있다. 그렇지만, 유역의 최대 지류인 금강천이 합류되면서 강하류 R5에서는 자연유량에서 나타났던 홍수피크의 빈도와 크기가 다시 발생하였다(Fig.
후속연구
본 연구에서는 장흥다목적댐 건설 이후 10여 년이 지난 현 단계의 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인(댐, 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료 분석을 통해 파악하고자 하였다. 본 연구결과는 최근 보 하류 수생태계 자연성 회복에 대한 사회적 관심이 높아짐에 따라, 댐과 보가 공존하는 유역에서 하천 서식처의 자연성 회복을 위한 복원관리 방안을 도출하는 데 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
보가 수생태계에 미치는 영향이 대형 댐에 비해 그 양상과 정도가 다를 것으로 예상한 이유는 무엇인가?
대형 댐(large dams)이 홍수방지, 용수공급, 전력생산을 위한 목적으로 저수지에 물을 저장하기 위해 만들어진 높이 15 m 이상의 수리구조물이라면, 농업용 보(weirs)는 농경지에 물을 공급하기 위한 목적으로 하천에 일정 수위를 유지하기 위해 만들어진 상대적으로 작고 낮은 수리구조물이다. 따라서 보가 수생태계에 미치는 영향은 대형 댐에 비해 그 양상과 정도가 다를 것으로 예상했다.
생물서식처로서의 여울과 소, 사주, 홍수터 등의 하천 지형은 어떻게 형성되는가?
생물서식처로서의 여울과 소, 사주, 홍수터 등의 하천 지형은 유역에서 물과 유사의 에너지 균형과 조합으로 형성된다. 유역에서 하천은 물 뿐만이 아니라, 산지에서 바다까지 유사가 이동하는 컨베이어 벨트로서, 하도는 침식과 퇴적 기능을 반복하면서 서식처 지형을 유지한다(Kondolf 1997).
하천의 하도는 어떻게 서식처 지형을 유지하는가?
생물서식처로서의 여울과 소, 사주, 홍수터 등의 하천 지형은 유역에서 물과 유사의 에너지 균형과 조합으로 형성된다. 유역에서 하천은 물 뿐만이 아니라, 산지에서 바다까지 유사가 이동하는 컨베이어 벨트로서, 하도는 침식과 퇴적 기능을 반복하면서 서식처 지형을 유지한다(Kondolf 1997). 그러나 댐은 유역 규모에서 물의 흐름과 유사 이동, 이 두 가지 요소 모두를 직접적으로 변화시키기 때문에, 댐 건설에 따른 인위적인 유황(flow regime)의 변화와 유사이동(sediment transport)의 단절은 하류하천에 하상재료의 조립화, 여울과 소의 소실, 사주지형의 감소, 사주의 식생화, 홍수터의 육역화 등과 같은 서식처의 구조적 변화를 초래하게 되고, 결과적으로 생물종 다양성 감소를 가져오고 있다고 보고된다(Tsujimoto 1999; Petts and Gurnell 2005).
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