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문제 정의
- 토사유실에 영향을 주는 인자로서는 토양조직, 지형기복 및 경사 그리고 식생피복이 있으며, 효과적인 토사저감 대책을 수립하기 위해서는 이러한 인자들이 지형특성에 어떻게 좌우되는지를 분석해야 한다. 본 연구에서는 안동호와 임하호 유역의 토사유실모델의 인자와 토사유실량을 상호 비교 평가하였으며, 특히 주요하천을 기준으로 상류, 중류, 하류와 같은 지형적 특성에 따른 영향을 평가하여, 효율적인 토양보존 및 관리를 위한 가이드라인으로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구는 최근 임하호에서 발생하고 있는 고탁수의 주요 원인으로 지적되고 있는 토사 유실량을 인근 안동호 유역과 상호 비교하였으며, 특히 상하류 지형특성을 고려한 토양, 지형 및 식생 피복인자 그리고 토사유실량의 분포특성을 분석함으로서 다음의 결론을 얻었다.
- 토사유실에 대한 효과적인 보존 및 관리대책을 수립하기 위해서는 수계를 구성하는 상하류 유역의 토사유실모델의 입력인자 및 토사유실량을 분석할 필요가 있다. 본연구에서는 안동호와 임하호 유역의 주요하천을 상류, 중류, 하류로 구분하였으며, 시간에 따라 변화하는 강우침식인자를 제외하고, 토사유실에 영향을 주는 토양, 지형기복 그리고 토지피복의 특성을 분석하기 위해 K, LS, C 인자의 평균값 및 토사유실량의 특성을 표 2와 같이 분석하였다.
- 특히 본 연구에서는 강우강도에 의한 영향특성을 효과적으로 반영하기 위해 관측소별 1분 강우량 자료를 기초로 한 강우침식인자를 산정하였다(정필균 등 1983). 표 1은 태풍중 탁수발생에 영향이 컸던 2003년도 태풍 매미 강우사상(2003.
이론/모형
- 이와 같이 농경활동, 개간 및 벌목 등 인간활동으로 인해 발생하고 있는 토사유실문제는 유역 및 농업지역의 환경보전측면에서 심각한 상황에 이르렀으며, 따라서 토사유실이 높게 평가되는 지역에 대한 보존 대책이 요구된다(Hudson, 1977). 최근 GIS 기반의 토사유실연구가 활발히 진행중에 있으며, 본 연구에서는 유역적용성, 모델에 입력되는 자료의 유용성 및 최신의 토지피복특성을 반영할 수 있는 RUSLE 모델을 선정하여 분석에 활용하였다. RUSLE 모델은 기존의 농업지역에 일반적으로 적용했던 USLE 모델을 유역에 적용하기 위해 Renard 등(1991)에 의해 개발된 모델로서 다양한 실험관측을 통해 각 인자들의 식들이 개선되고 있다.
성능/효과
- 또한 RUSLE 인자를 이용하여 계산한 토사유실량은 안동호와 임하호유역이 각각 1, 275, 806 ton과 1, 501, 608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225, 802 ton만큼 높게 평가되었다. 그리고 유역별로 상류, 하류, 중류의 토사유실 특성을 분석한 결과 상류유역에서는 산림의 높은 비율로 인해 토양침식인자와 지형인자가 높게 나타났으며, 하류지역은 완만한 농경지의 영향으로 식생피복인자가 높은 것으로 분석되었다. 특히 임하호 유역중 반변천 유역이 용전천 유역에 비해 매우 높은 토사유실량을 보였으며, 반변천 유역에서는 하류유역이 식생피복인자의 영향으로 가장 높은 토사유실량을 보였다.
- 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 RUSLE 인자를 이용하여 계산한 토사유실량은 안동호와 임하호유역이 각각 1, 275, 806 ton과 1, 501, 608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225, 802 ton만큼 높게 평가되었다. 그리고 유역별로 상류, 하류, 중류의 토사유실 특성을 분석한 결과 상류유역에서는 산림의 높은 비율로 인해 토양침식인자와 지형인자가 높게 나타났으며, 하류지역은 완만한 농경지의 영향으로 식생피복인자가 높은 것으로 분석되었다.
- 먼저, 안동호와 임하호유역의 RUSLE 인자를 분석한 결과 경작인자를 제외한 강우침식인자, 토양침식인자, 지형인자 그리고 식생피복인자 모두 임하호유역이 모두 높게 평가되었으며, 이는 시간에 따라 변화하는 강우침식인자를 제외할 경우 임하호유역의 토양, 지형 그리고 토지피복상태가 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 RUSLE 인자를 이용하여 계산한 토사유실량은 안동호와 임하호유역이 각각 1, 275, 806 ton과 1, 501, 608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225, 802 ton만큼 높게 평가되었다.
- 안동호와 임하호 유역을 분석한 결과, 상류유역에서는 산림이 많이 분포하고 있기 때문에 토양입자가 매우 작고 지형경사가 매우 높아 토양침식인자(K)와 지형인자(LS)가 모두 높게 나타났다. 반면 하류유역에서는 경사가 완만한 농경지의 비율이 높기 때문에 상대적으로 식생 피복인자는 상류유역에 비해 높은 특성을 보였다. 토사유실량을 저감하기 위한 다양한 대책들이 있지만, 넓은 유역에 대해 토양의 입자특성을 개선한다든지 경사가 급한 산림지역을 개간하는 것은 현실적으로 너무 많은 비용과 시간이 소모된다.
- 용전천에서는 상류유역이 742(ton/km2)로 하류유역의 574(ton/km2)보다 높은 토사 유실량을 나타냈으며, 이는 토양침식인자와 지형인자가 상류유역에서 높게 나타난 것이 주요 원인으로 해석된다. 안동호와 임하호 유역을 분석한 결과, 상류유역에서는 산림이 많이 분포하고 있기 때문에 토양입자가 매우 작고 지형경사가 매우 높아 토양침식인자(K)와 지형인자(LS)가 모두 높게 나타났다. 반면 하류유역에서는 경사가 완만한 농경지의 비율이 높기 때문에 상대적으로 식생 피복인자는 상류유역에 비해 높은 특성을 보였다.
- 966 ton/ha 높게 평가되었다. 안동호와 임하호 유역의 토사유실량을 정량적으로 평가하기 위해 각각의 유역면적인 1, 590와 1, 367로 환산한 결과 안동호와 임하호유역이 각각 1, 275, 806 ton과 1, 501, 608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225, 802 ton만큼 높게 평가되었다. 이러한 결과는 임하호유역의 면적이 안동호유역에 비해 오히려 작다는 것을 감안하면 상당히 큰 양으로 해석할 수 있다.
- 이는 각 유역의 80% 정도를 차지하고 있는 산간지의 경사특성 및 산간지 피복에 적용된 등고선 방식의 경작상태 조건이 반영된 것이며, 상대적으로 논과 밭의 경작형태인 등고선 대상 및 테라스 방식의 효과는 적게 반영된 것으로 해석된다. 안동호와 임하호유역간 RUSLE 인자의 비교 결과중 강우침식인자는 기후변화에 따라 변경될 수 있는 부분이라고 볼 때, 유역을 반영하고 있는 토양, 지형기복 및 경사 그리고 토지피복상태가 모두 임하호가 안동호유역에 비해 토사 유실에 취약한 문제를 가지고 있음을 알 수 있었다. 안동호와 임하호유역의 RUSLE 인자를 이용하여 토사유실량을 평가한 결과, 토사유실량의 평균값이 각각 8.
- 안동호와 임하호유역간 RUSLE 인자의 비교 결과중 강우침식인자는 기후변화에 따라 변경될 수 있는 부분이라고 볼 때, 유역을 반영하고 있는 토양, 지형기복 및 경사 그리고 토지피복상태가 모두 임하호가 안동호유역에 비해 토사 유실에 취약한 문제를 가지고 있음을 알 수 있었다. 안동호와 임하호유역의 RUSLE 인자를 이용하여 토사유실량을 평가한 결과, 토사유실량의 평균값이 각각 8.026 ton/ha와 10.992 ton/ha로서 임하호유역이 2.966 ton/ha 높게 평가되었다. 안동호와 임하호 유역의 토사유실량을 정량적으로 평가하기 위해 각각의 유역면적인 1, 590와 1, 367로 환산한 결과 안동호와 임하호유역이 각각 1, 275, 806 ton과 1, 501, 608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225, 802 ton만큼 높게 평가되었다.
- 안동호와 임하호유역의 식생피복인자의 평균값은 각각 0.059와 0.066으로서 임하호가 안동호 유역 0.007 만큼 높게 평가되었으며, 이는 임하호가 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 토지 피복 구조를 가지고 있음을 보여주는 것이며 특히 안동호유역에 비해 임하호 유역에 높게 나타나는 농경지 비율이 함께 반영된 것으로 해석된다. 경작인자의 평균값은 안동호와 임하호유역이 0.
- 이는 임하호유역의 토양특성이 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 보여주는 것이다. 안동호와 임하호유역의 침식사면의 길이인자의 평균값은 각각 1.585과 1.696으로서 임하호가 안동호유역에 비해 0.111 만큼 높게 평가되었으며, 침식사면의 경사인자의 평균값도 안동호와 임하호유역이 각각 6.723과 6.889로서 임하호가 안동호유역에 비해 0.166 만큼 높게 평가되었다. 이러한 결과는 임하호가 안동호유역에 비해 지형기복이 심하고경사 역시 큰 것으로 해석될 수 있고, 따라서 임하호가 안동호유역에 비해 토사유실발생에 취약한 지형적 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
- 13)을 이용하여 계산한 안동호와 임하호 유역 의 RUSLE인자와 토사유실 량 분석 결과이 다(한국수자원공사, 2003a; 한국수자원공사, 2003b). 안동호와 임하호유역의 토양침식인자의 평균값은 각각 0.297과 0.333으로서 임하호유역이 0.036 만큼 높게 평가되었다. 이는 임하호유역의 토양특성이 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 보여주는 것이다.
- 166 만큼 높게 평가되었다. 이러한 결과는 임하호가 안동호유역에 비해 지형기복이 심하고경사 역시 큰 것으로 해석될 수 있고, 따라서 임하호가 안동호유역에 비해 토사유실발생에 취약한 지형적 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
- 따라서 토지피복을 개선하는 것이 가장 좋은 방법임을 볼 때 상류보다는 하류유역에 초점을 맞춰서 다양한 대책들이 마련되어야 하며, 특히 임하호 유역의 경우 반변천 하류유역에 매우 높은 토사유실량이 발생하고 있는 점에 주목할 필요가 있다. 즉, 임하호 탁수의 원인이 되는 토사유실량을 저감하기 위해서는 용전천보다는 반변천 유역에 초점을 맞춰야 하며, 특히 반변천 하류유역의 토지피복을 효과적으로 개선하는 것이 가장 좋은 방 안임을 본 연구결과를 통해 알 수 있었다.
- 특히 임하호 유역중 반변천 유역이 용전천 유역에 비해 매우 높은 토사유실량을 보였으며, 반변천 유역에서는 하류유역이 식생피복인자의 영향으로 가장 높은 토사유실량을 보였다. 토사유실량을 저감하기 위한 대책으로 토양특성 및 지형을 개선한다는 것은 너무 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에, 토지피복 개선을 중심으로 한 대책마련이 가장 바람직하며, 이를 볼 때 반변천 하류지역의 식생피복 개선이 가장 적절한 대책임을 추정할 수 있었다.
- 그리고 유역별로 상류, 하류, 중류의 토사유실 특성을 분석한 결과 상류유역에서는 산림의 높은 비율로 인해 토양침식인자와 지형인자가 높게 나타났으며, 하류지역은 완만한 농경지의 영향으로 식생피복인자가 높은 것으로 분석되었다. 특히 임하호 유역중 반변천 유역이 용전천 유역에 비해 매우 높은 토사유실량을 보였으며, 반변천 유역에서는 하류유역이 식생피복인자의 영향으로 가장 높은 토사유실량을 보였다. 토사유실량을 저감하기 위한 대책으로 토양특성 및 지형을 개선한다는 것은 너무 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에, 토지피복 개선을 중심으로 한 대책마련이 가장 바람직하며, 이를 볼 때 반변천 하류지역의 식생피복 개선이 가장 적절한 대책임을 추정할 수 있었다.
- 임하호 유역중 반변천은 오히려 하류유역이 1, 665(ton/km2)로 가장 높은 토사유실량을 보였으며 중류유역 이 1, 270(ton/km2)로 가장 낮은 토사 유실량을 나타내었다. 하류유역은 상류유역에 비해 토양침식인자와 지형인자가 작게 나타났지만 식생 피복인자는 0.091로서 상류유역의 0.047보다 매우 높게 평가된 것이 높은 토사유실량을 유발한 원인으로 분석되었다. 용전천에서는 상류유역이 742(ton/km2)로 하류유역의 574(ton/km2)보다 높은 토사 유실량을 나타냈으며, 이는 토양침식인자와 지형인자가 상류유역에서 높게 나타난 것이 주요 원인으로 해석된다.
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