화산섬 제주도 하천에는 버드나무류 (Salix spp.) 연목림 식생은 존재하지 않는다. 대신에 일부 하천 구간에서 유전적 고립개체군으로서 중대가리나무 식생이 발달한다. 그럼에도 획일적인 하천정비사업으로 중대가리나무의 현존 서식처 및 잠재 서식 공간이 크게 위협받고 있다. 본 연구는 중대가리나무 식생에 대한 군락분류 및 군락생태를 규명하였다. 중대가리나무가 분포하는 전역에 대하여 전통적인 식물사회학적 방법으로 전수조사를 실시하였다. 총 91개 지점에서 11개 식생조사표(phytosociological relev$\acute{e}$)를 획득하였고, 기발표 자료 (식생조사표 총 16개)를 수합하여 비교분석하였다. 종조성의 질적 양적 유의성 분석은 PCoA (Principal coordinates analysis)를 이용한 좌표결정을 수행했다. 본 연구에서는 산철쭉에 대한 군락분류 및 군락지리를 근거로 산철쭉-중대가리나무군집 (Adino-Rhododendretum poukhanensae Itow et al., 1993)을 폐기하고, 중대가리나무-교래잠자리피군집 (Tripogono-Adinetum rubellae ass. nova hoc loco), 중대가리나무군단 (Adinion rubella all. nova hoc loco)을 새로이 기재하였다. 본 단위식생은 제주도 서귀포생태역의 간헐천(間歇川, ephemeral stream) 물길구간내에서 지하수와 완전 격리된 하천식생형(partly ombrotrophic vegetation in ephemeral stream)으로 규정되었다. 한반도 내에서의 대응식생형으로 산철쭉군단 (Rhododendrion poukhanensae Lee, 2004 ex. hoc loco)을 기재하고, 갯버들-달뿌리풀군단 (Phragmito-Salicion)과의 명백한 상이성을 기재했다. 중대가리나무 식생은 제주도 고유의 식생자원으로 절대감시 1급 국가식생자원의 절대(absolute)감시 보존 대상으로 보호대책이 요청되었다.
본 연구는 하도 내 홍수터 중심의 하천습지를 대상으로 현존 식생군집의 분석결과를 기준으로 식생 우세도지수를 산정하여 하천습지의 자연도를 평가함으로써 식생학적 복원의 기초자료를 제시하고자 수행되었다. 본 연구의 대상지는 금강수계의 논산천과 한강수계의 홍천강으로 일정한 하천구간을 선정하여 자연구간과 도시구간으로 구분 한 후 상관식생의 군집 및 토지이용 유형을 조사분석하고, 습지식생의 우세도 지수를 적용하여 하천습지의 자연도 평가를 수행하였다. 논산천과 홍천강은 유역의 규모와 특성, 하천환경의 교란과정 및 훼손의 상태 등에 있어서의 상당한 차이를 반영하듯 조사분석된 식생군집 및 토지이용의 양상도 많은 차이를 나타내었다. 특히 상관 식생군집의 공통성도 갯버들 1종을 제외하고는 매우 상이하였고, 또한 토지이용 양상도 많은 차이를 보였다. 습지식생의 우세도 지수를 적용하여 하천습지의 자연도를 평가한 결과 논산천과 홍천강 모두 자연구간이 도시구간에 비해 습지로서의 적합성이 높은 것으로 나타났으며, 반면 논산천과 홍천강의 자연구간만의 비교평가시 논산천의 자연도가 높게 나타났으나 이는 홍천강의 경우 제방사면이나 천이고지에 정착한 육상형 식생군집이 포함된데 기인하는 것이라 판단된다. 결론적으로 습지식생 우세도 지수에 의한 하천습지의 자연도 평가결과는 양하천수계 및 구간의 하천환경 특성을 상당하게 반영하고 있다고 판단된다.
하천 공간의 지표 피복 현황 파악은 하천 관리 및 홍수 재해 예방에 필수적이다. 기존 조사 방법은 전문가에 의한 식생 판독을 통한 식생도 작도 방법이나 식생지수를 활용하는 방법이 활용되어 왔으나, 역동적으로 변화하는 하천 환경을 반영하기에 한계가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 내성천을 대상으로 위성영상 자료를 활용한 랜덤 포레스트 기법을 활용하여 다수 연도의 하천 내 식생 분포를 파악하고, 적용성을 검토하였다. 원격탐사 자료 Sentinel-2 위성 영상을 사용하였으며, 지상 참값(ground truth)은 2016년 내성천 지표 피복 자료를 활용하였다. 랜덤 포레스트 머신러닝 알고리듬을 활용하여 미리 선정된 10개 샘플링 영역으로부터 분류군 별로 1,000개의 표본을 추출하여 훈련 및 검증하였으며, 민감도 분석, 연도별 지표 피복 분석, 정확도 분석을 통하여 적용성을 평가하였다. 연구 결과, 검증 자료 기반의 정확도는 85.1%로 나타났다. 트리 수, 샘플 수, 하천 구역에 대한 민감도 분석 결과, 각각 30개, 800개, 하류에서 효율성이 높았다. 지표 분류 유형은 6개 항목에서 높은 정확도를 보여 지표 피복 분류 결과가 실제 하천 환경을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 정확도 분석 결과, 전체 샘플 중 14.9%의 경계오류와 내부오류를 확인하였으며, 지표 피복 분류 중 산발 식생과 초본 식생을 제외한 항목들은 높은 정확도를 보였다. 본 연구에서는 단일 하천을 대상으로 적용하였지만, 보다 정확하고 많은 자료의 구축을 위해서는 다수의 하천에 대해 지표 피복 분류 기법의 적용이 요구된다.
본 연구에서는 내성천 내 식생사주의 공간적 분포 형태를 분류하고, 이를 기반으로 범용적 적용이 가능한 평면 기하학적 변수를 정의하여 우점 분포 형태의 식생사주 특성을 정량화하였다. 분석 결과, 식생사주의 공간적 분포는 크게 네 가지 유형으로 분류할 수 있었으며, 그 중 식생이 분포하는 교호사주 및 점사주 유형과 하도 내 단일 또는 다수의 식생사주가 식생이 우거진 홍수터와 함께 분포하는 유형이 연구 대상 구간의 90% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 내성천은 비교적 큰 규모의 식생사주가 넓은 간격으로 연이어 분포하거나 중첩된 다수의 소규모 식생사주와 복합적으로 분포하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 도출된 내성천의 정량화된 식생사주의 공간적 분포 특성은 유사한 하천에서의 식생 관리에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 이러한 식생사주의 평면 기하학적 변수와 공간적 분포 형태에 대한 분석 결과는 홍수 관리와 생태수리학적 연구에서 실제 모습에 가까운 하천의 형태를 모사한 실험 설계가 가능하게 하여 식생사주와 흐름 및 하상변동의 복잡한 상호작용 특성을 해석하는 데 기여할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 하천 물리모니터링 결과를 바탕으로 청미천 유역의 본류에 대한 하천 수변환경을 평가하였다. 평가 지침은 수생태 건강성 평가에서 제시된 지침을 따랐다. 평가 결과, 죽산천과 청미천 합류부 지점은 2등급으로 생태서식 여건이 좋은 편으로 나타났다. 모래로 된 교호사주가 좌우안 넓은 지역에 걸쳐 형성되어 있고, 하중도 및 식생 사주도가 형성되어 식생활착이 왕성하며, 주로 달뿌리풀 위주의 군락이 형성되어 있었다. 특히 합류점 상류 본천은 자연하천의 모습을 간직하고 있었으며, 양안에는 식생과 수목이 왕성하게 자연적으로 형성되어 있었다. 화봉천과 청미천 합류부 지점에서의 수변환경 모니터링 조사 결과, 하도는 정비되어 있으나 저수로는 사행을 유지하고 있으며, 제외지의 토지이용 상태와 하천 복개율 및 횡방향 인공구조물 상태는 비교적 바람직한 것으로 나타났다. 하도 내 저수로는 호안공이 설치되지 않고 흐름의 다양성 자연스럽게 형성되어 있다. 이 지점은 하천환경이 비교적 잘 보전되어 있어, 지속적인 보전을 위한 유지관리가 요구된다. 특히 죽산천에 축산 농가 및 시가지의 확장으로 오염원이 증가되고 이들이 하천으로 유입될 우려가 있다. 생태환경을 보전하기 위한 비점오염원 유입 차단 및 수질개선 대책이 우선시되어야 할 것으로 판단되었다.
하도 내 식생발달은 흐름저항을 크게하여 홍수 시 하천 수위를 상승시키고 수위-유량관계의 변화에도 영향을 미치고 있다. 홍수 시 수위가 첨두에 도달하고 하강하여 하도 내 드러난 식생은 대부분 도복(倒伏, prone) 상태에 있다. 이렇게 식생이 도복상태로 되어있는 식생층 구간은 식생된 개수로 흐름의 유속분포를 고려하였을 때 유속이 0인 지점의 높이로 고려된다(Stephan and Guthnecht, 2002). 그러나 부자 측정에 의한 유량산정에 있어서 식생층 구간의 높이를 고려하지 않고 하상높이를 유하면적으로 적용하면 유량이 과대 산정되는 경향이 발생한다. 본 연구에서는 식생된 하천에서 정도 높은 유량을 산정하기 위해 영강의 점촌, 내성천의 향석 지점에서 홍수 후 식생층 높이를 측량하고 통수단면적에서 식생층 투영면적을 제외하여 유량을 산정하였다. 그 결과, 유량의 규모에 따라 차이는 있지만 최소 4.34 %에서 최대 10.82 %의 유량편차를 보였다. 따라서 홍수 시 통수단면적을 적용하여 유량을 산정하는 유속-단면적 방법에 있어서 식생하천에서 식생층 높이의 투영면적을 고려하여 유량을 산정한다면 좀더 적합한 유량산정이 이루어질 것으로 판단된다.
도시하천 둔치내에 대규모로 자생하고 있는 식생으로 인한 흥수위 변화를 수리모형실험을 통해 검토하였다. 연구대상지역으로는 둔치내에 대나무군락이 밀생하고 있는 태화강을 선정하였다. 모형실험은 9.0km 하천구간을 수평축척 1/300, 연직축척 1/72으로 제작한 왜곡모형을 이용하였다. 현재 밀생하고 있는 대나무군락을 3개 지역으로 구분하여, 대나무군락의 평면적 위치와 대나무군락이 횡단면에서 차지하는 비율에 따른 홍수위 상승효과를 검토하였다. 분석결과 대나무군락에 의한 수위상승효과가 비교적 크게 나타났으나 횡단면에서 차지하는 비율에 비해서는 다소 작은 것으로 판단되었다. 따라서 도시하천의 수리학적 특성을 고려하며 둔치에 적절한 식생을 하는 경우 친수 공간 확보가 가능한 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 하천 식생 및 어류 모니터링 결과를 바탕으로 청미천 유역의 본류에 대한 하천 수변환경을 평가하였다. 하천 식생은 홍수 전과 후로 구분하여 2회 조사하였다. 식생 조사는 Braun-Blanque의 조사 방법에 따라 표본구 내의 출현식물에 대해 조사하였고 표본구 면적은 자생지 주변의 특징과 형성된 군락의 최소면적에 근거하여 $2{\ast}2m^2$ 결정하였다. 1, 2차 조사 결과 공히 국화과 식물이 많이 출현하였고 다음으로 벼과 식물이 많이 출현하였다. 청미천 조사구간에서 볼 수 있는 식물은 21개과 38종이 출현하고 있는 것으로 조사되었다. 이중 국화과 7종과 벼과 5종, 콩과 4종으로 출현종이 많이 조사되었다. 화봉천 합류점에서는 총 123마리를 포획하여 동종 분류한 결과 1개과 3개아과 7개종이 출현하였다. 1지점의 경우 출현어종은 모두 잉어과로 피라미가 48%로 우점종을 차지하고 있었다. 죽산천 합류지점에서는 총 83마리를 포획하였으며, 출현어종은 1개과 2개아과 7개종의 어류이며 그중 붕어와 피라미가 각각 31%와 23%로 우점하고 있었다. 청미천 조사구간의 출현어종의 개체수를 보면 피라미 68.5%, 붕어 44.3%, 떡붕어 18.1%, 모래무지 14.3%, 왜매치 14.1% 순으로 나타나고 있으며 기타 출현어종은 대부분 4% 내외로 피라미가 우점종으로 조사되었다.
담양하천습지는 영산강 본류에 위치하는 하천습지로서 2004년 습지보호지역으로 지정되었다. 이번 연구에서는 총 30개의 식생자료가 획득되었으며, 총 101종(미동정종 1종)을 포함하는 22개의 식생유형이 구분되었다. 현존식생도는 6개의 범례(하천림, 대상식생, 터주식생, 연안대식생, 습생초원, 개방수역)로 구분되었으며, 습지식생의 면적은 약 35%($386,841.86m^2$)를 차지하였다. 본 연구 결과 담양하천습지에 분포하는 식물사회는 보호지역 상단에 설치된 물막이보와 상부 유역에 운영 중인 담양댐 등으로 인해 급격한 수환경 변화로 형성된 것으로 유추되었다. 고수부지는 최근까지 경작이 진행되었으나 보호지역 지정 이후 방치됨으로써 현재와 같은 하천변 휴경작지의 식생경관이 형성되었다. 조사지역 내 환경부 지정생태계 교란 야생식물인 털물참피가 우점하는 군락이 넓게 발달하고 있으며, 국내 미기재된 새로운 귀화식물군락인 앵무새깃군락이 관찰되었다. 이들 식물군락들은 나도겨풀군락이 발달하는 환경과 중복되어 그 밖의 유사한 생태적 지위를 가지는 고유식물군락의 서식처를 점유하게 될 것이다. 담양하천습지의 다양한 식물사회들은 인공 시설물 등에 의한 하천환경 변화 및 교란, 훼손에 기인한 것으로 이해된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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