• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제8권1호
• /
• pp.64-78
• /
• 2021

본 연구에서는 금강에서 횡단구조물의 건설과 운영이 하천 서식처의 경관 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여, 대청댐 하류에서 보 건설과 운영의 영향을 받지 않는 대조구간인 부용리 구간과 세종보, 공주보의 상하류 구간의 총 3개 하천구간을 선정하여 대청댐 건설 전후, 보 건설 전후, 보 개방 전후로 시기를 구분하여 항공사진을 이용해 서식처를 분류하고 경관의 공간 유형을 분석하였다. 금강에서 대청댐 건설 후 나지의 면적은 크게 감소하고 초지와 임지의 면적은 증가하였다. 또한 하천 경관에서 조각의 수는 증가하고 크기는 감소하였으며 경관형태지수와 서식처 다양성지수는 증가하였다. 따라서 댐 건설이후에 하류에서 나지 서식처가 식생 서식처로 변하였고 서식처가 파편화되고 다양화되었다. 4대강사업에 따른 보 축조의 영향으로 세종보와 공주보 구간에서 개방 수면이 각각 18%, 90%가 증가하였고, 개방수역의 경관형태지수가 각각 32%, 35%가 감소하였으며 서식처 다양도지수가 25%, 24%로 감소하였다. 따라서 보 건설에 따라서 개방수면이 확대되며, 서식처의 형태가 단순화되고 다양성이 감소하였다. 보 개방 후에는 보 건설 후 사라졌던 나지가 다시 나타나고, 육역 서식처와 개방 수면의 경관형태지수와 서식처 다양도지수가 증가하였다. 따라서 보 개방에 의하여 서식처의 경관 특성이 보 건설 이전으로 회복되는 것으로 나타났다. 다만, 보 개방의 효과가 보 하류에서는 보 상류보다 지연되었다. 하천에서 횡단구조물의 건설에 의하여 하천 서식처에서 경관 구조의 특성이 변화하였으나, 이들 구조물의 운영에 의하여 서식처 환경을 회복할 수 있으므로 구조물의 생태적 운영에 대한 체계적인 기술 개발이 필요하다고 생각된다.

• Journal of Ecology and Environment
• /
• 제39권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2016

Major objectives of the study were to analyze chemical and biological influences of the river ecosystem on the artificial weir construction at three regions of Sejong-Weir (S_j-W), Gongju-Weir (G_j-W), and Baekje-Weir (B_j-W) during 2008-2012. After the weir construction, the discharge volume increased up to 2.9 times, and biological oxygen demand (BOD) and electrical conductivity (EC) significantly decreased (p < 0.05). Also, the decrease of total phosphorus (TP) was also evident after the weir construction, but still hyper-eutrophic conditions, based on criteria by , were maintained. Multi-metric model of Index of Biological Integrity (IBI) showed that IBI values averaged 21.0 (range: 20-22; fair condition) in the B_wc, and 14.3 (range: 12-18; poor condition) in the A_wc. The model values of IBI in S_j-W and G_j-W were significantly decreased after the weir construction. The model of Self-Organizing Map (SOM) showed that two groups (cluster I and cluster II) of B_wc and A_wc were divided in the analysis based on the clustering map trained by the SOM. Principal Component Analysis (PCA) was similar to the results of the SOM analysis. Taken together, this research suggests that the weir construction on the river modified the discharge volume and the physical habitat structures along with distinct changes of some chemical water quality. These physical and chemical factors influenced the ecosystem health, measured as a model value of IBI.

• 환경영향평가
• /
• 제27권6호
• /
• pp.548-561
• /
• 2018

본 연구의 목적은 금강의 중류에 위치한 갑천과 미호천의 직접적 영향을 받는 대청댐과 세종보 구간에 대해 3차원 수리-수질 해석 모델인 EFDC를 구축하고 모델을 보정한 후, 대청댐의 유량조절과 갑천 및 미호천의 부하량 삭감 시나리오에 따른 세종보 구간의 영양상태와 수질개선 효과를 평가하는데 있다. EFDC 모델은 2012년 9월부터 2013년 4월까지 측정된 수위, 수온 및 수질 변수를 사용하여 보정하였으며, 모델은 실측 수위의 변화와 수온 및 수질의 공간적, 시간적 변화를 재현했다. 연구결과, 연구대상 하천구간에서 영양염류와 조류 생체량의 공간 분포는 횡단 방향의 변화가 크다는 것을 확인 하였다. 또한 조류 성장 제한 요인 분석 결과, 갑천과 미호천에서 세종보에 이르는 인 부하가 부영양화와 녹조발생을 일으키는 요인으로 나타났다. 시나리오 모의결과, 갑천과 미호천의 오염 부하량 감축은 청원-1지점의 경우 Chl-a 4.7~18.2%, TP 5.4~21.9%, 연기지점은 Chl-a 4.2~17.3%, T-P 4.7~19.4% 저감하여 대상 하천의 수질 개선과 부영양 지수 개선에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 한편, 대청댐 및 세종보의 유량을 조절하는 시나리오는 청원-1지점의 경우 Chl-a 1.5~2.4%, T-P 2.5~3.8%, 연기지점은 Chl-a 1.2~2.1%, T-P 0.9~1.5% 저감되어 수질 개선에 거의 영향을 미치지 않았다. 따라서 세종보의 녹조저감과 수질개선 목표를 달성하기 위해서는 갑천과 미호천의 수질 개선이 필수적이며 가장 중요한 선결 조건이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권10호
• /
• pp.877-887
• /
• 2020

우리나라 4대강 사업에 의해 건설된 낙동강의 달성보와 함안보, 금강의 세종보와 백제보, 영산강의 송촌보와 죽산보를 대상으로 3차원 수리-수질모델을 이용하여 가동보 운영에 따른 수질 및 녹조 현상 예측 결과를 비교 분석하였다. 가동보를 전면 개방하였을 때, 금강과 영산강에서는 상류에 위치한 세종보와 승촌보에서 연중 및 하절기 Chl-a 농도와 남조류 농도가 감소되는 것으로 예측되었으나, 하류에 위치하는 백제보와 죽산보에서는 하절기에 모두 증가되는 것으로 나타났다. 금강과 영산강에서 수문이 닫힌 경우, 상류에서는 체류시간이 증가하여 조류가 성장에 필요한 용존성 무기인을 충분히 섭취하면서 조류 농도가 증가하지만, 하류에서는 용존성 무기인이 고갈되어 상대적으로 조류의 성장이 제한되는 현상이 발생하는 것으로 분석된다. 반면 낙동강의 달성보 및 함안보에서는 연평균과 하절기 평균 농도가 모두 증가하는 것으로 나타났다. 낙동강에서는 금강과 영산강과 같이 용존성 무기인의 농도가 심각하게 증가하지 않은 반면 수문 개방으로 수심이 감소함에 따라 조류가 이용하는 평균 광량이 증가하면서, 조류의 성장이 증가한 것으로 분석된다. 결과적으로 수문을 전면 개방 또는 폐쇄하였을 경우, 녹조현상 발생 특성은 위치에 따라 수리학적 체류시간, 용존성 무기인 농도 및 수위변화에 따른 광량의 변화 등에 의해 서로 다르게 나타나는 것으로 분석된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.488-488
• /
• 2022

과거 하천의 흐름과 수질 모의를 위해서는 정상상태 모델인 QUAL2E 가 널리 사용되어 왔지만, 여름철에 강우가 집중되고, 댐과 보에 의하여 지체현상이 발생하는 등 우리나라 특유의 사정을 고려한다면 최적의 대안으로 보기 힘들다. 이에 따라 비정상상태의 흐름 및 수질모델의 적용이 요구되고 있으며 이에 대한 많은 연구가 수행 되어 왔다. 본 연구에서는 금강수계의 중류에 위치한 세종보 주변에 3차원 동역학적 수리해석 모델인 EFDC를 구축하고 모델을 보정한 후, 대청댐의 유량 변화에 대하여 흐름 및 수질을 모의하였다.

• 생태와환경
• /
• 제53권1호
• /
• pp.55-62
• /
• 2020

오염지표생물로서 널리 활용되고 있는 깔따구는 잡식, 초식, 육식성 등 종에 따라 다양한 섭식형태를 보이는 것으로 알려져 있다. 그중 잡식성으로 알려져 있는 삼지창무늬깔따구 (P. scalaenum)는 국내의 다양한 하천 생태계에서 우점하기 때문에 하천 생태계 내 먹이 사슬에 있어 중요한 역할을 담당하고 있다. 그럼에도 불구하고 먹이원에 대한 자세한 정보가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 4대강의 대표적인 보(이포보, 세종보, 죽산보, 강정고령보, 달성보) 구간에 서식하는 삼지창무늬깔따구를 대상으로 소화관 내용물을 분석하여 먹이원을 파악하고자 하였다. 이포보에서 채집된 깔따구 소화관에서 동물플랑크톤의 사체(부속지, 강모 등)가 다수 포함된 반면, 다른 4개보의 깔따구 소화관에서는 식물플랑크톤이 주를 이루고 있었다. 깔따구의 소화관 내용물과 환경에 식물플랑크톤 종 조성은 매우 유사하였으며, 정점 간 종 조성의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 본 연구에서 수행된 삼지창무늬깔따구의 소화관 분석은 잡식성 깔따구의 섭식 특성을 파악할 수 있었으며, 특히 깔따구의 소화관 내용물 분석을 통한 주변 수환경 내 기초생산자의 종 조성 파악 연구의 가능성을 보였다.

• 환경생물
• /
• 제38권4호
• /
• pp.705-713
• /
• 2020

금강 수계의 대형보가 2017년 6월부터 수문을 개방하기 시작하면서, 보의 상·하류에 다양한 모래톱이 드러나거나 새롭게 만들어지면서, 하천사주 지형의 생태계 가치를 파악하는 연구가 요구되었다. 본 연구는 세종보, 공주보, 백제보 구간을 대상으로, 광학 위성영상 공간분석을 통하여 보 건설 전, 보 건설 이후, 보 수문개방 후의 하천의 수변 서식처 지형 변화를 분석하였다. 위성영상은 물의 난반사로 인하여 수중공간을 구분할 수 없는 한계로 인하여, 수역은 단일 분류하고, 육상역인 하안사주와 하중도를 나지부, 초본부, 목본부, 웅덩이 등으로 세분류하여 총 9개의 서식처로 분류하였다. 그리고 이러한 분류 기준을 적용하여 위성영상을 공간분석하여 단위서식처를 추출하고 그 면적비를 산출하였다. 보 건설 전·후를 비교한 결과, 보 건설 전에는 3개보 모두에서 전구간에서 사주가 폭넓게 발생하였지만, 보 건설 후에는 대부분의 사주면적이 급감하였으며, 특히 나지형 사주는 거의 사라졌다. 이러한 효과는 하류 공주보와 백제보로 갈수록 더욱 두드러진 경향을 보였다. 그러나, 수문개방 이후에는 다시 사주의 면적비는 증가하였고, 이 가운데 나지형 사주가 높은 비율을 차지하였다. 이는 상류 세종보에서 가장 효과가 크게 나타났다. 이러한 연구결과를 통해서 우리는 금강수계에서 보 건설에 의한 서식처 감소효과는 수계의 하류로 갈수록 크고, 보 개방에 따른 서식처 회복은 수계의 상류로 갈수록 효과가 크게 나타난 것을 발견하였다. 앞으로 서식처다양성과 생물다양성 간의 관계 연구를 통하여 조절하천의 자연성 회복과정을 체계적으로 규명할 수 있기를 기대한다.

• 생태와환경
• /
• 제53권1호
• /
• pp.46-54
• /
• 2020

국내 하천에서 발생하는 준설 및 보 건설은 하천 연속성 차단과 교란을 유도하여 수서 생물서식환경에 변화를 가져온다. 본 연구에서는 4대강 보(이포보, IP; 세종보, SJ; 죽산보, JS; 강정고령보, GG; 달성보, DS)에 서식하는 깔따구 군집 분포를 조사하고 서식환경에 영향을 주는 여러 환경인자를 측정하였다. 조사 지역 중 IP, SJ은 다른 조사 지역에 비해 WT, pH, TOC, Chl-a가 낮은 수준을 보였으며, 깔따구 개체수 결과에서는 Chironominae, Orthocladinae, Tanypodinae가 비교적 균등한 수준으로 관찰되었다. 반면, JS, GG, DS는 Chironominae가 높은 비율로 우점하며, TOC와 Chl-a의 농도가 높게 나타났다. 각 조사 정점에 대한 깔따구 군집 조성의 특징과 환경요인을 반영한 집괴분석 결과 4대강 보는 3개의 그룹으로 구분되었으며, 이는 정점별 환경 차이와 깔따구의 대악 및 하순기절의 구조에 따른 먹이원 선호도 차이와 일치하였다. 따라서 본 연구에서는 연구 정점 간 먹이원의 차이에 의해 깔따구의 군집 구조의 차이가 나타나는 것을 확인하였으며, 향후 각 깔따구 과 별 주 먹이원에 대한 연구에 대한 필요성을 제시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.240-244
• /
• 2019

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강 상류에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 수치모의를 위한 홍수량은 금남수위표에서 2018년 1월부터 2018년 12월까지 각 시간별 유량을 일반화(normalizing) 하여 하였다. 부정류 홍수량은 2018년 7월의 홍수량 $3,341m^3/s$을 적용하였으며, 부정류의 첨두유량($3,341m^3/s$)이 발생시간은 28시간이고 유출량은 $108.1m^3/s$으로 설정하였다. 수치모의 시간은 120시간으로 설정하여 사주의 발달, 이동, 사주의 형상 및 하도 지형변화를 분석하였다. 첨두유량은 $2,281m^3/s$, 2차 첨두유량은 $3,515m^3/s$, 3차 첨두유량은 $4,259m^3/s$으로 각각 26시간, 107시간, 200시간 동안 발생하는 부정류를 적용하였다. 수치모의 구간은 세종보를 중심으로 상하류 6.5 km 구간을 설정하였으며, 보는 완전히 개방된 것으로 설정하였다. 단일 홍수가 유입될 때 보다, 3개의 홍수가 연속으로 유입될 때에는 보 상류에서 사주의 크기가 크고, 사주의 수가 증가하며, 저수로의 변화가 다양하였다. 흐름이 집중되는 구간에서 하상은 깊게 세굴 되어 하천구조물의 안정과 주의가 필요하다. 그러나 하도의 다양성과 역동성이 크게 개선되는 특성을 보여주었다. 하상의 종방향 특성을 고려할 때, 세종보 하류에서는 하상고가 상승하는 특성을 보여 주었으나, 하상고가 불규칙한 특성을 보여주었다. 이는 단일홍수에 비해하여 하도의 역동성이 큰 것을 의미한다, 사주의 이동속도는 1차 첨두유량일 때 가장 빠르게 나타났지만, 이후 2차 및 3차의 유량이 더 많았지만 사주의 이동속도가 감소하였다. 보를 완전개방 하였을 때는 흐름이 안정화 되어 이동속도 변동폭이 작아졌다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.79-88
• /
• 2024

This study employed field measurements and biogeochemical analysis to examine the effects of seasonal conditions (e.g., temperature and precipitation) and human intervention (e.g., dam or weir construction) on the chemical composition of dissolved organic matter, flocculation kinetics of suspended particulate matter, and formation of the fluid mud layer on riverbeds. The results indicated that a water environment with a substantial amount of biopolymers offered favorable conditions for flocculation kinetics during an algal bloom period in summer; a thick fluid mud layer was found to be predominated with cohesive materials during this period. However, after high rainfall, a substantial influx of terrigenous humic substances led to enhanced stabilization of the particulate matter, thereby decreasing flocculation and deposition, and the reduced biopolymer composition served to weaken the erosion resistance of the fluid mud on the riverbed. Moreover, a high-turbulence condition disaggregated the flocs and the fluid mud layer and resuspended the suspended particulate matter in the water column. This study demonstrates the mutual relationship that exists between biogeochemistry, flocculation kinetics, and the formation of the fluid mud layer on the riverine area during different seasons and under varying hydrological conditions. These findings are expected to eventually help inform the more optimal management of water resources, which is an urgent task in the face of anthropogenic stressors and climate change.