수영천의 식물상은 모두 38과 68속 82분류군으로 조사되었는데 수영천 본류에서는 75분류군, 온천천에서는 42분류군으로 조사되어 온천천보다는 수영천 본류에서 많은 다양한 종이 출현하였다. 수영천에서 조사된 식물 82종류중 국화과(Compositae) 식물이 10속 14종(17.1%)으로 가장 많이 조사되었고 다음으로 화본과(Gramineae) 식물이 5속 6종(7.3%), 마디풀과 (Pologonaceae) 식물이 2속 5종, 십자화과(Cruciferae) 식물이 5속 5종, 콩과(Leguminosae) 식물이 5속 5종으로 각 6.1%를 차지하으며 기타 41속 47종(57.3%)으로 조사되었는데 다른 하천변 식물의 출현양상과도 유사함을 보였다. 또한 조사된 식물 중 대부분은 수영천 본류의 하천변에서 성장하고 있었으며 온천천에서는 꽃창포(Iris ensatra)를 비롯한 7분류군이 식재되어 외관상 보기에 좋도록 조성되어져 있었고 돼지풀(Ambrosia artemisiifolia var. elatior)을 비롯한 12분류군의 귀화식물이 대부분 온천천에서 자라고 있었다. 도시화의 척도로서 이용되는 도시화 지수(UI)는 수영천 본류에서 25.3%, 온천천에서 28.6%로 다른 하천변의 도시화 지수보다 높게 조사되었다.
1990년대 후반부터 시작된 자연형 하천정비 사업은 기존의 수질보전정책 외에도 하천생태계에 대한 관심이 부각되는 계기로 작용하고 있다. 이 중 환경생태유량은 기존의 하천유지유량보다 확대된 개념으로 수생태계 건강성 회복을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 도시하천 수생태계 건강성 회복방안 마련을 위한 기초자료 마련을 위해 부산의 대표적인 도시하천인 온천천과 학장천을 대상으로 환경생태유량을 산정하였다. 환경생태유량은 하천의 물리적 특성 및 어류·유량을 조사하는 하천현장조사, 서식지적합도지수 산정의 과정을 통해 산정된다. 온천천과 학장천에서 각각 3개의 대표지점을 선정하고 각 지점별로 2회의 현장조사를 통해 각 지점에서의 수심, 유속, 하상재료, 어류 조성을 조사하였다. 조사결과를 바탕으로 붕어와 참갈겨니를 대표어종으로 선정하고 Instream Flow and Aquatic Systems Group(IFASG, 1986)에서 제시한 방법을 이용하여 서식지적합도지수를 산정한 후, 미국지질조사국의 물리적서식지모의시스템(PHABSIM)을 이용하여 하천별, 어종별 환경생태유량을 산정하였다. 온천천의 경우, 붕어와 참갈겨니 모두 약 0.7~0.8m3/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어 일 60,000~70,000m3 가량의 환경생태유량 공급이 필요한 것으로 나타났다. 학장천의 경우, 붕어는 약 0.6~0.7m3/s, 참갈겨니는 약 0.3~0.4m3/s에서 가용서식지면적이 가장 크게 산정되어, 각각 일 50,000~60,000m3, 25,000~35,000m3 가량의 환경생태유량이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구로부터 산정된 환경생태유량을 금번 관측유량 및 현재의 하천유지용수 공급계획량과 비교해보면 온천천에서는 일 15,000m3 이상, 학장천에서는 어종에 따라 일 7,000m3 이상의 추가유량 확보가 필요한 것을 알 수 있었다. 특히 학장천의 경우, 어종에 따른 환경생태유량의 차이가 크게 나타나 하천 구간별 유량조사를 통해 어종별 주요 서식지 구간 설정 및 관리가 필요할 것으로 판단된다.
부산지역의 연평균 강우량은 지속적으로 증가하고 있으며 부산광역시 소재 온천천의 경우는 자주 상습침수가 발생하였다. 온천천의 지형적 특징으로 중·하류부는 비교적 평탄하며 도심지가 발달하였다. 따라서 이상호우 시 하천 범람이 잦고 침수피해가 크기 때문에 이상호우 시 온천천의 유량을 효과적으로 배제할 방법이 필요하다. 본 연구에서는 온천천의 홍수저감 대책으로 동쪽에 위치한 회동저수지로 지하수로를 구축하였으며 EPA-SWMM으로 모의 분석하였다. 유역구성 시 필요한 정보들은 GIS를 활용하였다. 수영강 중류부에 회동저수지가 있으며 댐이 설치되어있다. 지하수로를 구축하여 온천천의 침수저감률을 분석하였으며 지하수로를 통한 온천천의 유량이 회동저수지로 넘어갔을 시 수영강에 미치는 영향도 분석하였다. 본 연구에서 설정한 침수위험지점에 대한 침수저감률은 지하수로를 설치하였을 때 평균적으로 24.64%가 저감되는 것으로 분석 되었으며 수영강으로 유량 배제 시 수영강에는 평균적으로 1% 유입량이 늘어났기 때문에 밀집한 도심지의 경우에 시민의 생명과 재산을 상당히 보호할 수 있을 것으로 판단되고 본 연구에서 제안하는 지하수로의 효용성이 있다고 사료된다.
최근 기후변화에 따른 집중호우, 태풍의 규모 및 빈도가 증가하고 있다. 도시지역은 전통적인 배수체계가 한계에 도달함에 따라 기후변화에 대한 취약성이 다른 지역에 비하여 더욱 크게 나타나 기후변화에 효과적으로 적응하기 위한 방안으로 도심녹지, 빗물정원, 투수포장 등 그린인프라 확충의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 도시하천 유역 내 그린인프라 확충에 따른 강우유출특성의 변화를 살펴보고자 하였다. 그린인프라의 확충은 불투수층을 투수층으로 변화시켜 물순환 건전화에 기여한다. 본 연구에서는 부산의 대표적인 도시하천 유역인 온천천유역을 대상으로 강우유출모형인 HSPF를 적용하여 유역 내 투수층 증가에 따른 유출특성의 변화를 살펴보았다. 온천천 유역을 세 개의 소유역(온천천 상류, 세병교, 온천천 하류)으로 구분하고 현재 상황(불투수면적비 각각 90.98, 92.96, 94.25%)에서 불투수면적을 10%씩 감소시켜가며 유역 내 지표유출량, 침투량의 변화를 살펴보았으며, 온천천 유량(갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량, 홍수량)의 변화를 분석하였다. 분석 결과 유역 내 불투수면적 감소에 따라 강수의 침투가 증가하고 이에 따른 지표유출이 감소함을 확인할 수 있었다. 유역 내 불투수층이 감소함에 따라 지표유출량은 최대 32%까지 감소하고 침투량은 최대 71%까지 증가하는 것으로 나타났다. 또한 온천천의 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 증가하는 반면, 홍수 시의 유량을 의미하는 홍수량은 최대 15% 이상 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 유역 내 불투수층의 감소를 통해 평상시에는 추가적인 하천유량 확보가 가능하며, 홍수 시에는 반대로 홍수량을 저감시킴으로써 이에 따른 피해를 줄일 수 있음을 의미한다. 본 연구를 통해 그린인프라가 하천유량 확보 및 홍수량 저감을 통해 유역의 물순환 건전화에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 기후변화 적응을 위해 도시하천 유역의 그린인프라 확충을 위한 노력을 기울일 필요가 있다.
본 연구에서는 개발이전의 도시하천 유황을 복원시키기 위한 유수지 및 침투기반 저류지의 복합설계기법이 적용된다. 적용된 기법은 NRCS-CN 강우유출수 산정기법을 근간으로 하고 있으며, 이로부터 침투기반 저류지 및 유수지의 크기가 온천천 유역을 대상으로 결정된다. 이 때, 강우유출수 관리시설을 설계하기 위한 대상지역은 온천천 유역 중 해발 70 m 이하의 도시화 지역으로 제한하였다. 적용 결과 제안된 기법은 온천천 유역의 개발 이전의 유황을 재현하는데 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
낙동강 유지용수가 공급되고 있는 온천천을 대상으로 2009년 10월부터 2010년 10월까지 수질 및 생물학적 인자변화를 조사하였다. 조사결과 온천천은 BOD, TN, TP 그리고 중금속 농도가 낙동강 유지용수가 공급되기 이전인 2005년에 비해 뚜렷하게 감소한 것으로 나타났으며, 특히 BOD 평균농도가 2.0 mg/l로 모든 지점이 2급수를 유지하였다. 또한 온천천 수중에 존재하는 플랑크톤과 저서성 대형 무척추동물의 종 및 개체수도 증가한 것으로 조사되었다. 결론적으로 낙동강 유지용수가 공급된 이후에 온천천은 수질 및 생물변화와 같은 물 환경인자가 상당히 개선되었음을 알 수 있었다.
온천천은 부산광역시 금정구, 동래구, 연제구를 흐르는 도심 하천으로 부산 시민들의 도심 속 산책길, 자전거 길 등으로 활용되는 도시하천이다. 그러나 온천천 양안의 동래 곡저 평야가 시가지화 되고 온천천 발원지인 금정산 주변에서 무허가 상수도를 사용하고 각종 쓰레기와 하수의 유입으로 인해 하천 전체가 하수관으로 변해왔다. 이에 따라 부산광역시는 온천천 정비 계획을 시행하여 하천 정비와 함께 자동측정망을 설치하여 하천의 DO (dissolved oxygen), 탁도, TDS농도 등 자료를 수집하고 있다. 그러나 자동측정망으로 쌓여가는 데이터를 활용하여 DO농도 예측은 거의 이뤄지지 않고 있다. DO는 하천의 수질 오염 정도를 판단하는 수질인자로 역사적으로 하천 연구의 주요 연구 대상이 되어 왔다. 본 연구에서는 일 자료 뿐만 아니라 시 자료를 기반으로 RNN-LSTM 알고리즘을 활용한 DO예측을 시도하였다. RNN-LSTM은 시계열 학습에 뛰어난 알고리즘으로 인공신경망의 발전된 형태인 순환신경망이다. 연구에 앞서 부산광역시 보건환경정보 공개시스템으로부터 받은 자료 중에서 교정, 보수 중, 비사용, 장비전원단절 등으로 인해 누락데이터를 2014년 1월 1일부터 2018년 12월 31일의 데이터 전수조사 후 이상데이터를 확인하여 선형 보간하여 데이터를 사용하였다. 연구에서는 Google에서 개발한 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하여 부산광역시 금정구 부곡동에 위치한 부곡교 관측소의 DO농도를 시간 또는 일 예측을 하였다. 일 예측 학습에는 2014년~ 2018년의 기상자료(기온, 상대습도, 풍속, 강수량), DO농도 자료를 사용하였고, 시 예측 학습에는 연속된 자료가 가장 많은 2015년 3월 ~ 12월까지의 데이터를 활용하여 연구를 진행하였다. 모형의 검증을 위해 결정계수(R square)를 이용하여 통계분석을 실시하였다.
수영만으로 유입되는 온천천이 해양생물에 미치게 될 영향을 직접적으로 조사하기 위하여 1984년 2월 20일부터 4월 15일까지 4회에 걸쳐 수질분석 및 급성독성시험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수질분석 결과 온천천은 BOD, COD 값이 환경기준을 훨씬 초과하고 있어 가정하수가 주종을 이루는 도시하수의 특성을 지닌 하천임을 알 수 있다. 기준은 설정되어 있지않지만 LAS가 반치사농도 이상으로 오염되어 있어 단독독성물질로 큰 문제가 될 것이 예상되었다. 2. 말똥성게(Hemicentrotus pulcherrimus)의 관족부착에 대한 온천천의 96시간 반영향농도($EC_{50}$)는 희석비율 $40.0{\sim}51.05\%$(v/v)으로 일반적인 강과 하천수에 비해 강한 독성을 보이고 있다. LAS 단독물질로 실험했을 경우 $EC_{50}$은 $3.7{\sim}3.8$ ppm으로 나타났다. 3. Tabata의 오염물질에 따른 5개군의 적용계수에 근거 0.1을 실험결과에 적용하여 온천천에 생물환경에 허용될 수 있는 희석비율 $4.0{\sim}5.1\%$를 산출하였다. 이 결과는 온천천이 가정하수나 유역의 산업폐수로부터 심각하게 오염되어 있으며, 합성세제의 주원료로 사용되는 LAS가 반치사농도 이상으로 오탁되어 있고 그 외 알지 못하는 복잡다양한 물질들이 서로 혼합되어 독성을 야기시키고 있음을 말해준다. 4. 수영만 해수의 수질을 고려하여 유입수가 수영만 생물에 미치는 독성의 범위를 파악한 결과 만내 COD값이 12.2ppm 이상 되는 해역은 해를 입고 있음을 알 수 있었다. 5. 수영천, 동천 및 보수천의 수질분석 결과, 유량과 유입되는 지점의 해수류동에 따라 그 정도의 차이는 있겠으나, 온천천과 유사한 형태의 악영향을 예상할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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