[논문]강우 발생 패턴변화와 하천 수위 변화가 하천식생 발생에 미치는 영향

김원; 김시내

doi:10.17820/eri.2020.7.4.238

강우 발생 패턴변화와 하천 수위 변화가 하천식생 발생에 미치는 영향
Riparian Vegetation Expansion Due to the Change of Rainfall Pattern and Water Level in the River 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.7 no.4, 2020년, pp.238 - 247

김원 (한국건설기술연구원 국토보전연구본부) , 김시내 ((주)이산 수자원부)

초록
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본 연구의 목적은 최근 급격하게 증가하고 있는 하천내 식생의 발생원인을 분석하는 것이다. 이를 위해 1984년에서 2018년까지 35년 동안 19개 지점의 월강우량 변화를 분석하였고, 섬강, 청미천, 내성천 식생 발생 단면에서의 수위변화를 분석하였다. 그 결과 2012년 이후 4월 강우량은 30% 증가하였고, 5월에서 9월까지의 강우량은 최대 49% 감소한 것으로 나타났다. 강우량이 감소한 2012년에서 2018년 사이에 섬강, 청미천, 내성천에서 하천 전단면이 침수되는 시간이 급격하게 줄어들었는데 섬강은 2012년, 청미천은 2013년 이후 고수부지가 한 번도 물에 잠기지 않았다. 내성천에서도 2013년 이후 저수로 전체가 침수되는 시간이 급격하게 줄어들었고 2015년에는 한 번도 잠기지 않은 것으로 나타났다. 이와 같은 영향으로 침수가 되지 않은 부분에서 식생이 급격하게 발생하였고 시간 경과에 따라 정착한 것으로 판단된다. 하천 식생의 확대와 정착은 하천 통수능의 감소 뿐만아니라 육역화로 인한 수상 생태계 상실로 이어질 수 있기 때문에 이에 대한 대책의 수립이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to examine the causes of the rapid expansion of riparian vegetation in river channels in recent years. Accordingly, the changes in the monthly rainfall were analyzed at 19 locations over the period of 1984 to 2018. Moreover, the changes in the water levels of the target river sections of Seom River, Cheongmi River, and Naeseong River were analyzed. The results showed that rainfall increased by 30% in April and decreased by up to 49% in the May-September period since 2012. Between 2012 and 2018, when rainfall decreased, the inundation time of the floodplains of the target rivers decreased considerably. The floodplains of Seom River and Cheongmi River were not inundated since 2012 and 2013, respectively. In the case of Naeseong River, the inundation time of the low-water channel drastically decreased since 2013, and there was no inundation in 2015. Consequently, riparian vegetation settled rapidly on the floodplain without any disturbance and continued to expand. The settling and expansion of riparian vegetation reduce the flood capacity of the river channel and can also lead to the loss of the water ecosystem due to terrestrialization.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Rainfall stations of KMA (Korea Meteorological Administration) used in this study. Numerals in parenthesis are the number of stataions
그림 Fig. 1. Variation ratio (%) of monthly rainfall for the last 28 years vs. 7 years.
그림 Fig. 2. Water level variation in cross section at Munmakgyo.
그림 Fig. 3. Water level excess time in every year at Munmakgyo.
그림 Fig. 4. Water level variation in cross section at Wonbugyo.
그림 Fig. 5. Water level excess time in every year at Wonbugyo.
그림 Fig. 6. Water level variation in cross section at Hyangseok.
그림 Fig. 7. Water level excess time in every year at Hyangseok.
그림 Fig. 8. Variation of monthly rainfall in Japan.

AI 본문요약
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문제 정의

급격하게 식생이 증가하는 원인을 규명하기 위해 전국적으로 월강우량의 연도별 변화를 분석하였고 하천 단면내에서 수위의 변화를 분석하여 하천내 수위 변화와 식생 발생과의 관계를 분석하였다. 강우량의 변화가 하천 수위의 변화로 나타나고 하천 수위의 변화가 식생의 변화로 나타나는 연결고리를 분석하여 식생 발생의 원인을 규명하는 것이 본 연구의 목적이다.
본 논문에서는 이 선을 식생 발생 기준 높이라고 명명하였다. 또한 해당 연도의 시수위를 나타내고 있는데 단면 내에서의 시간별 수위 변화를 보여주는 것이다. Fig.
(Asaeda and Sanjaya 2017). 본 논문에서는 일본에서도 우리나라와 유사한 경향이 있는지를 확인하기 위해일본 중부지방 6개 지점 (Ibi, Kiso, Nagara, Tenryu, Toyo, Yahagi)의 월강우량을 분석하였다. Fig.
또한 2010년 이후급격하게 식생면적이 증가하여 내성천의 경우 2011년대비 2017년의 식생면적이 17배 증가한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 우리나라 중소하천의 식생 증가 원인을 분석하였다. 급격하게 식생이 증가하는 원인을 규명하기 위해 전국적으로 월강우량의 연도별 변화를 분석하였고 하천 단면내에서 수위의 변화를 분석하여 하천내 수위 변화와 식생 발생과의 관계를 분석하였다.
강우 발생 패턴의 변화가 지역적 차이없이 전국적으로 발생하는 식생의 주요 원인중 하나라고 볼 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 전국 19개 지점의 월강우량 변화를 분석하여 강우량의 변화가 식생 발생에 미치는 영향을 분석하였다. 월강우량의 변화는 강우 사상과는 다른 형태로 나타날 수 있고, 직접적인 식생의 발생은 강우사상에 의해 더 큰 영향을 받을 수 있을 것으로 보이지만 월강우량의 변화가 뚜렷하게 나타날 경우 식생 발생과 연관성이 높을 것으로 판단되어 본 연구에서는 월강우량을 분석하였다.
본 연구에서는 하천내 식생의 과도한 발생 원인을 규명하기 위해 월강우량과 하천 수위의 연도별 변화를 분석하였다. 주요 결론은 다음과 같다.

가설 설정

본 논문에서의 기본가정은 홍수기라고 할 수 있는 늦봄에서 여름 사이 강우량이 줄어들었고 이로 인해 하천의 수위가 하천 전단면을 넘치는 시간이 줄어들어 식생이 발생한다는 것이다.

제안 방법

본 연구에서는 우리나라 중소하천의 식생 증가 원인을 분석하였다. 급격하게 식생이 증가하는 원인을 규명하기 위해 전국적으로 월강우량의 연도별 변화를 분석하였고 하천 단면내에서 수위의 변화를 분석하여 하천내 수위 변화와 식생 발생과의 관계를 분석하였다. 강우량의 변화가 하천 수위의 변화로 나타나고 하천 수위의 변화가 식생의 변화로 나타나는 연결고리를 분석하여 식생 발생의 원인을 규명하는 것이 본 연구의 목적이다.
내성천 향석 구간의 유량 측정 지점을 분석하였다. 이 구간에서는 2011년에서 2017년 사이에 초본 식생의 면적이 16.
5배 (2011 - 2017) 증가한 것으로 나타났다. 본 논문에서는 3개 하천에서의 식생 증가 현황 분석 결과 (Kim and Kim 2019)를 바탕으로 이 지역의 강우와 식생 증가 지점에서의 수위변화를 분석하여 식생증가와 강우 및 수위변화의 연관성을 분석하였다.
섬강 문막교 구간에서는 대상 구간내 유량 측정 지점을 분석하였다. 이 구간에서는 2010년에서 2016년 사이에 초본 식생의 면적이 1.
본 연구에서는 전국 19개 지점의 월강우량 변화를 분석하여 강우량의 변화가 식생 발생에 미치는 영향을 분석하였다. 월강우량의 변화는 강우 사상과는 다른 형태로 나타날 수 있고, 직접적인 식생의 발생은 강우사상에 의해 더 큰 영향을 받을 수 있을 것으로 보이지만 월강우량의 변화가 뚜렷하게 나타날 경우 식생 발생과 연관성이 높을 것으로 판단되어 본 연구에서는 월강우량을 분석하였다. Table 1은 본 연구에서 사용된 지역별 기상청 강우관측소이다.
요인이 있어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 강우감소가 발생한 기간 동안 하천 단면내에서 발생한 수위 변화를 분석하였다. 하천내 식생이 발생할 수 있는 가장 기본적인 조건은 식생이 발생하고 물에 쓸려가지 않는 것이기 때문에 수위 변화 분석을 통해 식생 발생 가능성을 분석할 수 있다.
반대로 물에 잠겨 있거나 자주 잠길 경우 식생이 발생하거나 성장할 수 있는 조건이 형성되지 않는다. 이와 같은 현상을 증명하기 위해 본 연구에서는 섬강, 청미천, 내성천의 식생 조사 지역 내의한 단면을 선택하여 그 단면 내에서의 수위변화를 분석하였다. 이 분석을 수행하기 위해서는 매년 단면측량이 이루어져야 하고 수위가 실시간으로 측정되어야 하는 조건이 있다.
1은 월강우량 변화 결과를 나타낸다. 전국 19개지점의 월강우량을 지역별로 평균하고 2012년을 기준으로 1984년에서 2011년까지 28년간 월강우량과 2012년에서 2018년까지 7년간 월강우량을 비교 분석하였다. 1984년부터 2018년까지 35년간의 강우량 중 2012년을 기준으로 이전과 이후로 구분하여 월강우량을 비교한 것은 섬강, 청미천, 내성천 등의 식생변화가본격적으로 발생하기 시작한 시점을 2012년으로 가정하였기 때문이다.
1984년부터 2018년까지 35년간의 강우량 중 2012년을 기준으로 이전과 이후로 구분하여 월강우량을 비교한 것은 섬강, 청미천, 내성천 등의 식생변화가본격적으로 발생하기 시작한 시점을 2012년으로 가정하였기 때문이다. 중소하천 식생 변화분석 결과 2011 년까지 큰 변화가 없던 식생이 그 이후 급격하게 증가하였기 때문에 기준이 되는 연도를 2012년으로 결정하였다. 분석 결과 가장 분명하게 나타나는 것은 전국적으로 5월에서 9월까지의 강우량이 크게 감소하였다는 것이다.
청미천 원부교 구간에서도 매년 유량 측정이 이루어지는 지점을 분석하였다. 이 구간에서는 2010년에서 2016년 사이에 초본 식생의 면적이 2.

대상 데이터

Table 1. Rainfall stations of KMA (Korea Meteorological Administration) used in this study. Numerals in parenthesisare the number of stataions
월강우량의 변화는 강우 사상과는 다른 형태로 나타날 수 있고, 직접적인 식생의 발생은 강우사상에 의해 더 큰 영향을 받을 수 있을 것으로 보이지만 월강우량의 변화가 뚜렷하게 나타날 경우 식생 발생과 연관성이 높을 것으로 판단되어 본 연구에서는 월강우량을 분석하였다. Table 1은 본 연구에서 사용된 지역별 기상청 강우관측소이다. 강우 발생의 일반적인 특성을 지니고 있으면서도 지역을 대표할 수 강우관측소를 선택하였다.
이 분석을 수행하기 위해서는 매년 단면측량이 이루어져야 하고 수위가 실시간으로 측정되어야 하는 조건이 있다. 이 조건을 만족하는 지점으로 매년 유량측정이 이루어지고 있는 섬강의 문막교, 청미천의 원부교, 내성천의 향석 지점을 선정하였다.

성능/효과

1)전국 19개 지점의 월강우량을 1984년에서 2011년 (28년), 2012년에서 2018년 (7년)으로 구분하여 비교 분석한 결과 최근 기간 동안 4월의 강우량은 21.7 mm (30%) 증가하였고 5월에서 9월까지 강우량은 모두 감소하였는데 6월의 경우 79.0 mm (49%) 감소한 것으로 나타났다.
2)최근 식생이 크게 증가한 섬강 문막교, 청미천 원부교, 내성천 향석 지점에서 하천내 수위변동을 분석한 결과 식생 발생 부분에 대한 침수 시간이 크게 감소한 것으로 나타났다.
3)유사한 기간 동안 섬강은 1.7배 (2010 - 2016), 청미천은 2.0배 (2010 - 2016), 내성천의 경우 16.5배 (2011 - 2017) 식생이 증가한 것으로 분석되었는데월강우량이 감소하는 경향, 하천내 단면의 침수 시간 감소하는 경향과 동일한 경향을 보이고 있어 서로간의 상관성을 확인할 수 있다.
4)우리나라의 강우 감소 경향 및 식생 발생 현황이 일본 중부지방과 유사한 것으로 나타났는데 이와 같은 경향이 특정지역에 한정되지 않는 것은 단기간의 기후변화로 인해 나타나는 것으로 추정된다. 하천내에서 과도하게 발생하는 식생은 하천 통 수능감소, 육역화, 수상 생태계 상실 등의 문제로 나타나기 때문에 식생 발생 억제를 위한 대책과 발생한 식생을 최소화할 수 있는 대책의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
이 지점의 경우 기준 높이를 초과한 시간도 최대 8시간에 불과하여식생이 발생할 수 있는 충분한 조건이 이루어진 것으로판단된다. 결론적으로 섬강 문막교 지점의 경우 우안고수부지에는 2012년 이후 물이 한 번도 흐르지 않았고이로 인해 식생이 발생하여 확장할 수 있었던 것으로 보인다.
본 논문에서 전국 19개 지점의 월강우량을 1984년 - 2011년 (28년), 2012년 - 2018년 (7년)으로 구분하여 비교 분석한 결과 최근 기간에 4월의 강우량은 30% 증가하였고 5월에서 9월까지 강우량은 최대 49% 감소한 것으로 나타났다. 강우량이 감소한 2012년에서 2018 년 사이에 섬강, 청미천, 내성천에서 하천 전단면이 침수되는 시간이 급격하게 줄어들었는데 섬강은 2012년, 청미천은 2013년 이후 고수부지가 한 번도 물에 잠기지 않았다.
중소하천 식생 변화분석 결과 2011 년까지 큰 변화가 없던 식생이 그 이후 급격하게 증가하였기 때문에 기준이 되는 연도를 2012년으로 결정하였다. 분석 결과 가장 분명하게 나타나는 것은 전국적으로 5월에서 9월까지의 강우량이 크게 감소하였다는 것이다. 서울 경기 지역의 경우 8월 강우량이 118.
5배 (2011 - 2017) 식생이 증가한 것으로 분석되었다. 이 결과에 의하면 강우량의 감소, 하천 단면이 물에 잠기는 시간의 감소, 식생의 증가 사이에 연관성이 있는 것으로 판단할 수 있다.

후속연구

즉 2010년 이후 발생하고 있는 식생은 일반적인 원인으로 설명하기 어렵다. 이와 같은 측면에서 본 연구에서 분석한 2010년 이후의 강우발생 패턴 변화 및 이에 따른 하천 수위변화는식생 발생의 직접적인 원인이 될 수 있을 것으로 판단된다. 일본의 경우에도 최근 하천내에서 식생이 과도하게발생하고 있고 원인 규명을 위한 연구가 진행되고 추정된다. 하천내에서 과도하게 발생하는 식생은 하천 통 수능감소, 육역화, 수상 생태계 상실 등의 문제로 나타나기 때문에 식생 발생 억제를 위한 대책과 발생한 식생을 최소화할 수 있는 대책의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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