[논문]한강하구에서 하도변화와 식물천이의 상호작용에 따른 습지형성 기작

이삼희; 윤석준

doi:10.17663/jwr.2022.24.4.320

한강하구에서 하도변화와 식물천이의 상호작용에 따른 습지형성 기작
Mechanism of Wetland Formation according to Interaction of River Bed Fluctuation and Plant Success in the Hangang River Estuary 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.24 no.4, 2022년, pp.320 - 330

이삼희 (한국건설기술연구원, 수자원하천연구본부) , 윤석준 (한국건설기술연구원, 수자원하천연구본부)

초록
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하구둑과 같은 횡단구조물이 없는 자연 하구인 한강하구는 바다와 하천을 연결하는 생태통로로서 생물종 다양성이 풍부하여 생태 가치가 높다. 한강하구에서는 유사분급이 입체적으로 다양하게 분포하여 기후변화 및 하천개발 등과 같은 여러 변화 요인에 따라 하상구조가 민감하게 변하는 특성이 나타난다. 이러한 현상은 하도육역화와 하도복단면 발달의 원인이 된다. 국가습지보호지역으로 지정된 장항습지에서는 하도 지형변화에 따라 식물천이가 현저하다. 본 연구 목적은 이에 대한 현장 조사를 실시하여 습지형성 기작을 규명하는 데 있다. 조사연구 결과, 인위적으로 조성된 것으로 추정되는 초기의 장항습지가 이후 성장하는 과정에 유량에 따른 하도 미지형 변화와 식물천이 사이에 상호 밀접하게 작용하는 것으로 드러났다. 즉 하상의 주재료(모래)가 아닌 부재(Sub-materials of river bed)인 점성의 표층 하상재료(워시로드 성질의 미세립사)가 선구식물(새섬매자기 등)에 포집되면서 복단면 형태(습지)로 성장하는 데 매개 역할을 한 것으로 나타났다. 습지가 하도복단면 형태로 발달한 후에는 선구식물이 다른 식물종으로 천이되는 양상도 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Hangang river estuary, which is a natural estuary without structures such as estuary barrage, is an ecological pathway connecting the sea and rivers. Accordingly, Hangang river estuary has various species, and there is very valuable. Sediment classification in Hangang river estuary is three-dimensionally and diversely is distributed. Sediment classification in Hangang river estuary is also sensitively changed according to various factors such as climate change and river development. It is typically cause to landform and to develop a compound cross section. In Janghang wetland, the plant success is remarkable according to the morphological change at river bed. The purpose of this study is to identify the mechanism of wetland formation based on the observation on-site. As a result of the observation, Janghang wetland where was artificially created, has been grown according to the river bed change based on the flow rate and the plant success. The viscous surface layer material(fine grains of wash rod properties), which is not the main material(sand) of the river bed, but sub-materials of river bed, jas been settled on the pioneer plants(bolboschoenus planiculmis, etc.). It is an important role in the growth of a compound cross section and a wetland. After the wetland developed to the compound cross section, it is observed that the pioneer plants are transferred to other plant species.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. The location of Hangang river estuary and national wetland
그림 Fig. 2. The sum of annual maximum flow rate at Hangang river(Hangang Bridge) and Ahnyang river(Ohguem Bridge) (2003~2020) (WAMIS, 2021)
그림 Fig. 3. The bed surface material at the habitat of pioneer plants around riverbank of Janghang wetland(ASCE, 2008; Yamamoto, 2018)
그림 Fig. 4. The plan view of Janghang wetland in Hangang river estuary(National geographic information institute, Google earth, Goyang city, 2020)
표 Table 1. Location of prediction point and tidal constituents
그림 Fig. 5. Annual change of bed wave in low water channel and growth of Janghang wetland
그림 Fig. 8. The habitat of Bolboschoenus planiculmis and the ecotone state around the downstream section of Janghanh wetland(2019)
그림 Fig. 9. The transformation of the habitat of Bolboschoenus planiculmis around Janghang wetland(Han, 2019)
그림 Fig. 6. Annual low-channel line transformation at Janghang wetland(Choi, 2019)
그림 Fig. 7. Transformation of low-channel and plant success in the developed section of Janghang wetland
표 Table 2. The distribution of plant around Janghang wetland according to the slope of wet rate
그림 Fig. 10. Sediment rate in low water channel around wetland based on Rouse method
표 Table 3. Condition of channel near Janghang wetland in Hangang river estuary

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서 하도변화와 식물천이에 대해 지속적으로 현장 추적 조사를 통해 장항습지의 형성 기작을 규명하고자 하였다. 규명 과정에서 유량에 따른 하도 미지형 변화와 식물천이 사이에서는 작용과 응답의 원리가 작용하는 것으로 드러났다.

제안 방법

이를 바탕으로 장항습지 수분 경사에 따른 식물 분포를 볼 때 장항습지 하류단에서 횡단 추이대가 무식생 이동사주→새섬매자기군락→갈대군락→버드나무류군락→물억새군락 순으로 구분되며 현존 식물상으로 식물천이가 전개되는 특징을 파악하였다.

대상 데이터

성장 일로에 있는 장항습지에서 저수로의 하상파 거동과 하안선 변화에 대한 조사는 신곡수중보 직하류 부근에서 일산대교 하류부까지 약 8 km 구간을 대상으로 삼았다. Fig.

성능/효과

본 연구에서 하도변화와 식물천이에 대해 지속적으로 현장 추적 조사를 통해 장항습지의 형성 기작을 규명하고자 하였다. 규명 과정에서 유량에 따른 하도 미지형 변화와 식물천이 사이에서는 작용과 응답의 원리가 작용하는 것으로 드러났다.
본 연구에서는 저수로 하안에 실트질 미세립사가 퇴적한 공간에 새섬매자기가 유입한 후 시간이 지나면서 이곳이 하안단구로 복단면의 초기 양상을 보이는 것으로 확인되었다. 이를 바탕으로 장항습지 수분 경사에 따른 식물 분포를 볼 때 장항습지 하류단에서 횡단 추이대가 무식생 이동사주→새섬매자기군락→갈대군락→버드나무류군락→물억새군락 순으로 구분되며 현존 식물상으로 식물천이가 전개되는 특징을 파악하였다.
이로써 약 2년 사이 새섬 매자기군락지가 갈대군락으로 빠르게 대체되고 있음을 확인할 수 있었다. 새섬매자기의 생육장소는 토양수분이 충분한 곳에서 우점하지만 복단면 형상을 이루면서 지하수위가 하강해 토양수분이 충분히 포화되지 않으면 갈대나 물억새 등으로 식물천이가 전개되는 것을 확인할 수 있다.
한편 한강 기수역에서는 부유사의 수지와 저수로 하상변동량을 살펴볼 때 유출되는 부유사의 순누가량이 유입되는 양보다 많지만 결국 저수로 하상변동은 저수로 하상재료의 소류거동에 따라 지배된다는 것을 알 수 있었다. 순부유사 누가량을 보면 낙조기에 유출이 창조기 유입보다 다소 많이 유출됨에도 불구하고 저수로 수변에 쌓이는 이유는 흐름 차이에 따른 국지 퇴적과 함께 수변 표층에 이입된 선구식물과 관계가 있는 것으로 확인되었다. 즉 습지의 기저층이 형성된 후 습지를 교란시킬 규모의 유출이 발생하지 않으면 신생 습지역에 선구식물이 활착해 부유사를 포집하고 표층에 미세립사가 퇴적되면서 층리를 형성하게 된다.
선구식물이 물리기반 조건에 따라 다른 식물종으로 천이되는 것도 현장 조사에서 나타났다. 하상의 주재료(main materials of river bed)가 아니어서 공학적인 분석방법인 하상변동 해석에서 거의 배제하는, 부재료(sub materials)인 점성의 미세립사가 표층 하상재료(silty wash load)로 새섬매자기 등과 같은 선구식물(pioneer plant)에 포집되면서 고수부지와 같은 복단면 형태(compound cross section)의 습지로 성장하는 데 중요한 매개 역할을 하는 것으로 나타났다. 습지가 하도복단면 형태로 발달한 후에는 선구식물이 다른 식물종(교목류 등)으로 천이되는 양상도 보였다.
저수로 하상변동은 비홍수기에는 퇴적 경향을 나타낸다. 한강하구역에서는 부유사의 수지와 저수로 하상변동량을 살펴볼 때 유출되는 부유사의 순누가량이 유입되는 양보다 많지만 결국 저수로 하상변동에서는 저수로 하상재료의 소류거동에 따라 지배된다는 것을 알 수 있다. 이는 4.
한편 한강 기수역에서는 부유사의 수지와 저수로 하상변동량을 살펴볼 때 유출되는 부유사의 순누가량이 유입되는 양보다 많지만 결국 저수로 하상변동은 저수로 하상재료의 소류거동에 따라 지배된다는 것을 알 수 있었다. 순부유사 누가량을 보면 낙조기에 유출이 창조기 유입보다 다소 많이 유출됨에도 불구하고 저수로 수변에 쌓이는 이유는 흐름 차이에 따른 국지 퇴적과 함께 수변 표층에 이입된 선구식물과 관계가 있는 것으로 확인되었다.

후속연구

한강하구 장항습지에서 초기에 형성된 구역 외에 흐름과 같은 작용에 응답한 습지는 홍수빈도와 규모 및 사주 내 천이되는 식물종에 따라 교호사주의 성장 혹은 후퇴를 결정짓게 될 것으로 보이며 이에 대한 국가적인 대책 수립과 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
2020년 최근 위성사진에서는 2005년 장항습지의 폭과 비교하여 25% 정도 폭이 더 넓어지면서 하폭의 절반 정도로 확대된 것을 확인하였다. 향후 홍수 빈도와 규모 및 사주 내 식물종에 따라 교호사주가 성장 혹은 후퇴를 결정짓게 될 것으로 보인다.

참고문헌 (15)

ASCE (2008) Sedimentation Engineering, the American Society of Civil Engineering, ASCE
Choi J.K. (2019) 한강하구 하천식생의 물리기반에 대한 자문의견서, Korea Institute of Civil engineering and building Technology [Korean Literature]
Goyang city (2020) 장항습지 드론 촬영 사진, Goyang city
Google Earth (2020), Google
Han D.W. (2019) 한강하구 장항습지의 식생분포 경년변화에 대한 자문의견서, Korea Institute of Civil engineering and building Technology [Korean Literature]
Korea Institute of Civil engineering and building Technology (2019) 한강하구역 사주거동과 시설물안전성에 관한 조사연구, Korea Institute of Civil engineering and building Technology [Korean Literature]
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2005), 한강하류부 하상변동조사 연구보고서, Ministry of Land, Infrastructure and Transport [Korean Literature]
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2008), 2006-2008 한강하류부 하상변동조사 연구보고서, Ministry of Land, Infrastructure and Transport [Korean Literature]
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2013), 한강하류부 문발제 구간 유사거동에 따른 하도특성에 대한 연구보고서, Ministry of Land, Infrastructure and Transport [Korean Literature]
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2020) 한강(팔당댐-하구) 하천기본계획(변경) 보고서, Ministry of Land, Infrastructure and Transport [Korean Literature]
National Geographic Information Institute(https://www.ngii.go.kr) (2022)
Tsutusuni D. and Laronne J. (2017) Gravel-Bed Rivers : Process and Disasters, Wiley Blackwell
U.S Army Engineer Research and Development Center (2021), International Guidelines on Natural and Nature-Based Features for Flood Risk Management, U.S Army Engineer Research and Development Center
WAMIS(WAter resources Management Information System) (2021), K water
Yamamoto K. (2018), 충적하천학, 형설출판사 [Korean Literature]

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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