[논문]하천의 물리적 구조등급을 이용한 하천의 물리적 특성 연구 - 한강 및 낙동강수계 하천의 사례 -

김혜주; 신범균; 이두한; 김창완

문제 정의

이 물리적 구조조사는 하천평가의 한 항목으로서 수생물의 종류나 하천수질 등은 평가에서 고려되지 않기 때문에 완벽한 하천의 생태성 평가는 아니다. 따라서 본 연구에서는 각 하천의 물리적 특성을 통해서 하천별 유형성을 가려내고자 하는데 큰 의의를 두었다.
본 연구는 LAWA(연방 물관리/연구 법적 공동체)(2000)의 물리적 구조등급을 이용하여 사례하천들의 고유한 물리적 특징을 살펴보고자 하였다. 물리적 구조등급이란 하천구조와 이 하천구조에 나타난 하천의 다이내믹한 프로세스의 생태적 질을 가리키는 하천평가의 하나로서 그 평가척도는 “현재 잠재자연하천”(the present-day potential natural state of stream)이다.

제안 방법

하천의 물리적 구조 조사는 LAWA(2000)에 의거하여 전 유로연장에 대하여 봄철에(2004, 2005, 2006년 4월) 실시하였다. 조사구의 길이는 하천의 저 수로 수면 폭이 5 m 이하이면 200 m, 10 m 이상이면 500 이의 길이를 1 km 단위로 조사하여 야장에 기록하고, 물리적 구조의 하천생태성 평가는 주 평가척도(6 개항, 25개 세항)의 인덱스 값을 모두 종합한 후 평균하여 산출한 다음에 Table 1에 의거해 등급을 부여하였다. 조사하천의 물리적 유형성 평가는 LAWA(2000)에서 제시한 25개 세항 중 9개의 평가항목(하도사행, 사행침식, 횡단 사주, 파랑의 다양성, 깊이의 다양성, 횡단침식, 횡단폭의 변화, 하상 재료의 다양성, 하상구조의 특이성)을 이용하였다.
조사하천간의 물리적 구조특성의 유사성을 알아보기 위하여 위의 9개 평가항목의 조사결과를 MVSP의 UPGMA에 대입하여 보았다. 그 결과 각 수계의 3 개 하천그룹은 실제 그대로 분류되었고, 남한강수계와 낙동강수계 하천의 물리적 구조가 북한강수계에 비해 서로 더 유사한 것으로 나타났다(Fig.

대상 데이터

유사하고 자연성이 높은 하천을 선택하였다. 수계별 선택기준은 하상 재의 크기로서 남한강수계의 경우 주 하상재가 모래인 하천(청미천, 양화천, 복하천), 북한강 수계에서는 돌(지름 5~30 cm)인 하천(가평천, 조종천, 구운 천), 낙동강수계에서는 자갈(2~10 cm)인 하천(미천, 쌍계천, 남천)을 선택하였다. 하천의 물리적 구조 조사는 LAWA(2000)에 의거하여 전 유로연장에 대하여 봄철에(2004, 2005, 2006년 4월) 실시하였다.

이론/모형

조사하천의 물리적 유형성 평가는 LAWA(2000)에서 제시한 25개 세항 중 9개의 평가항목(하도사행, 사행침식, 횡단 사주, 파랑의 다양성, 깊이의 다양성, 횡단침식, 횡단폭의 변화, 하상 재료의 다양성, 하상구조의 특이성)을 이용하였다. 조사하천간의 물리적 구조의 유사성 분석은 MVSP(Multi Variate Statistical Package)의 UPGMA(Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean)를 사용하였다.
조사구의 길이는 하천의 저 수로 수면 폭이 5 m 이하이면 200 m, 10 m 이상이면 500 이의 길이를 1 km 단위로 조사하여 야장에 기록하고, 물리적 구조의 하천생태성 평가는 주 평가척도(6 개항, 25개 세항)의 인덱스 값을 모두 종합한 후 평균하여 산출한 다음에 Table 1에 의거해 등급을 부여하였다. 조사하천의 물리적 유형성 평가는 LAWA(2000)에서 제시한 25개 세항 중 9개의 평가항목(하도사행, 사행침식, 횡단 사주, 파랑의 다양성, 깊이의 다양성, 횡단침식, 횡단폭의 변화, 하상 재료의 다양성, 하상구조의 특이성)을 이용하였다. 조사하천간의 물리적 구조의 유사성 분석은 MVSP(Multi Variate Statistical Package)의 UPGMA(Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean)를 사용하였다.
수계별 선택기준은 하상 재의 크기로서 남한강수계의 경우 주 하상재가 모래인 하천(청미천, 양화천, 복하천), 북한강 수계에서는 돌(지름 5~30 cm)인 하천(가평천, 조종천, 구운 천), 낙동강수계에서는 자갈(2~10 cm)인 하천(미천, 쌍계천, 남천)을 선택하였다. 하천의 물리적 구조 조사는 LAWA(2000)에 의거하여 전 유로연장에 대하여 봄철에(2004, 2005, 2006년 4월) 실시하였다. 조사구의 길이는 하천의 저 수로 수면 폭이 5 m 이하이면 200 m, 10 m 이상이면 500 이의 길이를 1 km 단위로 조사하여 야장에 기록하고, 물리적 구조의 하천생태성 평가는 주 평가척도(6 개항, 25개 세항)의 인덱스 값을 모두 종합한 후 평균하여 산출한 다음에 Table 1에 의거해 등급을 부여하였다.

성능/효과

조사결과를 MVSP의 UPGMA에 대입하여 보았다. 그 결과 각 수계의 3 개 하천그룹은 실제 그대로 분류되었고, 남한강수계와 낙동강수계 하천의 물리적 구조가 북한강수계에 비해 서로 더 유사한 것으로 나타났다(Fig. 2).
횡단사주의 경우 낙동강수계의 하천에서 가장 많이 발달했으며, 북한강수계에서 가장 미약했다. 깊이의-, 하상재료의-, 파랑의 다양성의 경우 북한강수계의 하천에서 가장 큰 것으로 나타났고, 남한강수계는 그 반대의 현상을 보였다. 횡단 폭의 변화는 남한강수계의 하천이 가장 작았으며, 낙동강수계와 북한강수계의 하천은 서로 차이가 없었다.
하천 유형성 평가 척도 9개항에 대한 대상 하천간의 특징은 하도 사행성은 북한강수계의 조사하천에서 가장 컸으며, 남한강수계에서 가장 작았다. 하상 구조의 특이사항은 낙동강수계의 조사하천에서 가장 많았으며, 남한강 수계에서 가장 빈약하였다.
하천유형성과 관련한 9개의 물리적 구조 조사항목에 의한 분석결과 북한강 조사하천의 하천유형적 공통성은 다른 수계의 조사하천에 비하여 사행성이 크고, 깊이의 하상재료의-, 파랑의 다양성이 큰 것으로 나타났으나 사주발달은 가장 미약한 것이 특징이었다. 한편 낙동강수계의 조사하천은 다른 수계의 조사하천과 비교하여 하상구조의 특이사항과 횡단사주의 발달이 많았으나 횡단 폭의 변화는 가장 작았다.

후속연구

이는 모든 조사하천에 적용된 하안 보호공법에 의한 것으로 추측되어지므로 이항목에 대하여는 차후 자연하천에 대한 관찰을 통해서 하천별 특성을 가려야 할 것으로 생각된다. 아울러 하천의 물리적 구조에 대한 연구는 하천 조성과 관리 및 평가를 위해서는 물론 하천의 유형별 특성을 정리하는 하나의 방안이되어질 수 있을 것으로 사료된다.
반면에 조사 하천별로 차별성이 없었던 항목은 사행침식과 횡단침식이었다. 이는 모든 조사하천에 적용된 하안 보호공법에 의한 것으로 추측되어지므로 이항목에 대하여는 차후 자연하천에 대한 관찰을 통해서 하천별 특성을 가려야 할 것으로 생각된다. 아울러 하천의 물리적 구조에 대한 연구는 하천 조성과 관리 및 평가를 위해서는 물론 하천의 유형별 특성을 정리하는 하나의 방안이되어질 수 있을 것으로 사료된다.

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