댐하류 조절하천의 자연성 회복을 위한 하천 유사환원 연구 고찰

옥기영,장창래,김범철,최미경 한국수자원학회 2019 한국수자원학회논문집 Vol.52 No.S-2

본 연구는 댐에 의해 유사공급이 제한되는 댐하류 하천에서 자연성 회복을 위한 근본적 방안으로서 댐 건설 후 감소된 유사의 공급과 이송능력을 회복하기 위하여 인공적으로 하천에 모래와 자갈과 같은 토사를 공급하는 하천 유사환원 연구 기술을 체계적으로 고찰하였다. 유사환원의 목적을 초기의 수질 개선과 어류의 인공산란처 조성에서부터, 이후 저수지 퇴사대책, 하천구조물 안전성 유지, 그리고 최근의 하천의 지형형성 과정 회복까지 다섯 개로 구분하여 제시하였으며, 이러한 사업 목적에 따른 공급토사의 크기, 공급량, 현장에서 적용되는 공급방법과 모니터링 방안을 국내외 연구사례를 들어 체계적으로 고찰하였다. 앞으로 국내 하천관리에서 환경유량과 유사환원이 연계된 통합 하천관리 기술발전에 기여하기를 기대한다. This study dealt with a systematic approach for sediment replenishment works which defines the artificial supply of coarse sediment to downstream river channels of dams. That is an increasing practice in Japanese, American and European rivers for the purpose of compensating sediment deficits downstream and rehabilitating geomorphological habitats below dams. We introduced five main objectives of the sediment replenishment, simply from construction of artificial spawning redds for anadromous fish to restoration of fluvial geomorphological process of river system. Then we suggested determination of sediment size distribution and quantity of coarse sediment as well as selecting an effective implementation method in corresponding to specific objectives and local restrictions in the basin, reservoir and river.

기후위기 대응을 위한 생태계 통합정보시스템 구축 전략과 사례 연구

옥기영,노동현,이효혜미,박은진 한국기후변화학회 2023 한국기후변화학회지 Vol.14 No.6

To achieve ‘2050 carbon neutrality’ and ‘2030 nature positive’ in response to the climate crisis, the Korean government has established a list of ecosystem risks on climate change and legislated the Carbon Neutrality Act to build a climate adaptation information system. The present study investigated various data sets required for climate change-induced ecosystem risks and analyzed such sets from different institutions. In addition, we investigated domestic ecological data portals and some overseas cases focusing on climate adaptation data platforms in the US and EU, for determination of the direction of integrated data-based management for various and complex ecosystem risks to climate change. We found important implications for building an eco-climate integrated information system in terms of climate adaptation data, integrating multi- agency data, automatic observation data, data sharing, and simulation tools. Finally, we designed a system architecture for building the information platform systematically, in the order of data collection, data integration & management, ecosystem analysis & prediction, and application. Through building the integrated information system, we expect not only to establish national standardization of climate adaptation data to diagnose the drivers of climate change and to predict ecosystem change, but also to improve accuracy of prediction models and cooperation among government agency on climate crisis.

유사계의 역동성 감소가 지석천 충적하도의 지형변화에 미치는 영향

옥기영,이삼희,Ock, Gi-Young,Lee, Sam-Hee 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.5

본 연구는 상류역에 댐이 존재하지 않는 충적하천에서 과거 이치수 위주의 하천정비사업이 하도지형의 장기적인 변화에 미치는 영향과 그원인을 유사계의 관점에서 파악하는 것을 목적으로 하였다. 영산강 유역의 지석천 중하류역을 대상으로 하도선형, 사주형태와 식생활착율 등의 하도의 평면형상 변화를 분석하고, 하상재료 및 하상변동 조사를 실시하였다. 자연적인 충적하천 당시(1966년)와 제방과 저수로, 취수보 건설 등의 하천정비사업으로 변모된 최근(2002년)의 항공사진의 비교분석결과, 유로형태의 변화(단일사행에서 다지형화), 하도선형의 만곡도 감소(9.2%), 지천사주의 확장, 그리고 사주의 식생활착(97%) 현상이 발견되었다. 이와 같은 하도의 주수로 고정화와 사주내 식생이입은 댐하류 조절하천에서 나타나는 대표적인 평면 하도특성으로, 대상구간에서도 댐하류역과 유사한 유황의 변화 또는 유사량 감소가 영향을 미치고 있음을 추정할 수 있다. 유황변동 조사결과, 비록 댐하류 하천에서 나타나는 연간 수위변동의 균일성은 보이지 않았지만, 과거에 비해 홍수빈도와 규모가 감소하였다. 하상재료의 입경은 4~5배정도 조립화 되었고, 하상변동 조사결과 전체적으로 하상저하가 발생하였으나 지천합류부에서 국부적인 하상상승을 보였다. 이러한 결과들은 비록 댐으로 조절되지 않는 충적하천에서도, 하도내의 하천정비사업으로 인하여 유사 공급량의 감소, 지천과 본류간의 유사이동능력의 불균형, 그리고 하도내 지형형성 과정의 저하 등과 같은 유사계의 인위적인 교란이, 장기적으로 댐하류 조절하천과 유사한 하도의 평면하도 형상의 변화를 유발하고 있음을 의미한다. The present study aims to investigate the long-term channel morphological changes derived from channelization, embankment and levee construction works in unregulated fluvial channel of the Jiseock River. Analyses of aerial photographs taken past (Year 1966) and recent (Year 2002) showed the temporally remarkable changes in channel planform such as channel shape, bar migration, vegetation encroachment in bar. During the period, the natural single threading changed into braided types together with decreasing sinuosity by 9.2%, increasing vegetation occupied bar ranged 97% of total bars area. Because such channel morphological changes are closely similar to those in dam downstream channels, we assume that both/either flow regime alteration and/or sediment transport discontinuity may be critical for the fixed channel and spread of vegetated bars even in unregulated river without dam reservoir upstream. We found more reduced frequency and magnitude of flooding water level comparing with past, but no significant alteration of inter annual water level variation. Bed material has been coarsened by 4~5 times and the riverbed has been degraded in overall channel but aggraded locally in conjunction reach of tributaries. The results indicates that reduced sediment dynamics in fluvial channel which derived by bed material coarsening, river bed degradation and unbalanced sediment transport capacity between tributary and mainstem can be a causal factor to trigger channel morphological changes even in unregulated rivers.

안정동위원소를 이용한 댐하류 생태계 먹이그물 분석

옥기영 한국응용곤충학회 2017 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.10

우리나라는 세계에서 5번째로 많은 댐 보유국으로. 전국 대부분의 강과 하천이 40년이상 다목적댐, 용수댐,발전용댐등으로 조절되고 있지만, 댐과 연계한 하천생태계의 이해와 평가 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 일반적으로 댐 하류생태계는 홍수빈도와 크기의 변화, 하상재료의 조립화, 상류에서 공급되는 호소성 에너지원의 유입과같이 서식처와 먹이원에 지속적으로 교란을 받고 있지만, 상위단계인 저서무척추동물과 어류군집에 이르기까지하천생태계 먹이망에 미치는 전반적인 영향을 실증적으로 평가하기에는 방법론적인 한계가 있었다. 본 연구에서는탄소와 질소 안정동위원소 분석을 통하여 국내외 댐하류 하천을 대상으로 유기물의 질적변화를 추적하고 이에따른 저서무척추동물과 어류의 먹이사슬을 분석하는 등 댐하류 생태계 먹이망의 구조와 에너지 흐름을 분석하였다.검색어 : 대형댐, 안정동위원소, 먹이그물, 저서무척추동물

대형 댐과 농업용 보가 하 류 서식처 특성에 미치는 영향 연구: 탐진강 유역을 대상으로

옥기영,강지현,박형근,강동원 한국환경생물학회 2018 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.36 No.4

The purpose of this study was to investigate the long-term habitat morphological alteration resulting from a large dam and weirs in the Tamjin River. To achieve this, we carried out a hydrograph analysis and a substrate size distribution analysis. We also estimated the channel width, bar area and vegetation encroachment using aerial photographs taken before and after the construction of the dam and weirs. The result of the hydrological analysis showed that flooding downstream was greatly reduced with small peaks occurrence after the dam construction. Interestingly, normal hydrographs in the main channel appeared just after tributary conjunction. There was a similar pattern in the substrate size analysis. Despite coarsened substrate just downstream of the dam site, more sand appeared again after introduction of the tributary. However, there was an increase in the bar area downstream of the dam’s channels with most bars covered with vegetation. The channel width increased at the upper area of weirs through impoundment, but decreased downstream because of vegetation encroachment. This study indicate that unregulated tributary plays an important role in restoring hydro-physical habitat conditions in mainstream channels below a large dam. However, numerous weirs could be a causal factor to accelerate habitat deterioration in the dam downstream channels. 본 연구는 대형 댐과 농업용 보가 공존하는 탐진강 유역을 대상으로 장흥다목적댐 건설 이후 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인 (대형 댐, 농업용 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료, 항공사진 분석을 통해 파악하였다. 장흥댐 건설 후 유량변화를 분석한 결과, 유역에서 댐에 의한 유량 변화의 직접적인 영향 구간은 최대 지천이 합류되기 이전까지로 판단된다. 이 구간에서는 대규모 홍수는 발생하지 않았으며, 중소규모 홍수빈도 또한 절반 이하로 감소하는 등 하천의 유사이송 에너지가 감소하였다. 하상재료의 입도분포는 댐 직하류에서 모래가 급감하는 등 하상재료가 조립화되었지만, 금강천 합류 이후 하구까지는 다시 모래 비율이 높아지면서 하천의 자연성이 회복되고 있는 것으로 보여진다. 그렇지만, 지천 합류 이후의 이러한 유량 및 유사의 자연성 회복력은 본류 내 사주의 식생활착을 제어하기에는 부족해 보인다. 탐진강 하류에서 사주면적은 증가했지만 식생 피복율이 높은 원인은 지천에서 탐진강으로 공급된 유사가 장흥댐 건설에 따른 홍수 이송에너지의 감소와 더불어, 과밀화된 농업용 보에 의한 국지적인 지형변화, 그리고 감조역 구간에서 조석의 영향이 복합적으로 가져온 영향이라고 할 수 있다. 본 연구결과는 댐하류 서식처 지형의 자연성 회복을 위해서 유입지천의 중요성과 함께 본류의 환경 유량 복원과 유사 이송을 반영한 고도화된 수생태계 관리전략 수립의 필요성을 제시하고 있다.

자연 친화적 하천관리를 위한 수변조사 및 모니터링 매뉴얼

옥기영,우효섭,김규호,조강현 한국수자원학회 2005 한국수자원학회 학술대회 Vol.2005 No.1

금강유역 대형댐 하류 하도지형 경년변화 및 하상재료 종적변이 연구

옥기영,최미경,박형근 응용생태공학회 2019 Ecology and resilient infrastructure Vol.6 No.4

대형댐 하류의 수용생태계에서는 상류로부터 공급되는 유기물과 토사 이동의 양적 단절과 질적 변환에 따라 서식처의물리화학적 교란이 발생하게 된다. 본 연구는 금강 중상류역을 대상으로 대형댐에 의한 하상재료와 토양의 종적변화, 그리고 대형댐건설 이후 하류 하천의 하도지형 변화를 정량적으로 파악하였다. 댐 상・하류 하상재료 입도분석 결과, 용담댐 구간은 상・하류 모두호박돌, 굵은자갈로 조립화되어 있었으며, 대청댐 구간은 댐하류에서 중간입경이 가는자갈로 급격히 감소하고 모래비율이 급격히증가하였다. 토양유기물은 두 개의 댐 모두 하류에서 뚜렷하게 증가하였다. 고지도와 항공사진을 이용하여 대청댐 하류의 하도지형을분석한 결과, 사주면적의 감소와 사주 내 식생비율의 급격한 증가, 사행도와 저수로폭의 감소 경향을 정량적으로 파악할 수 있었다. 이러한 결과들은 댐 건설에 따른 서식처 변화의 인과관계를 파악하여 댐 하류 조절하천의 자연성을 회복하기 위한 복원관리 방안을도출하는데 적용될 수 있을 것이다. This study investigated longitudinal changes in riverbed materials properties and temporal alteration of river channel geomorphology in the Geum River basin, where two multipurpose dams(Yongdam Dam and Daecheong Dam) were built in upstream area. We carried out grain size distribution analyses and measured soil organic matter contents of riverbed materials taken at the upper and lower sites of the two large dams. We also estimated the channel width, bar area and vegetation encroachment using the oldest map and aerial photographs taken before and after the construction of the dams. The results can contribute to increasing understandings of dam induced habitat alteration in river ecosystem.

위성영상 분석을 통한 금강수계 대형보에 따른 수변서식처 다양성 변화 연구

옥기영,최미경,김정철,박형근,Ock, Giyoung,Choi, Mikyoung,Kim, Jeong-Cheol,Park, Hyung-Geun 한국환경생물학회 2020 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.38 No.4

The present study investigated the temporal changes of river habitats caused by construction and operation of the three large weirs (Sejong, Gongju, and Baekje) in the Geum River. High resolution satellite imagery taken during three periods (preconstruction, before and after gate operation) were used for habitat analysis. We divided bar area into eight habitat types in addition to water area. Then, we identified the nine habitat types from the satellite imagery and estimated each habitat area. Our results show that after weir construction, large bar areas were dramatically decreased and bareland was nearly absent post gate-operation in all three weirs. However, total bar area and bareland were again increased distinctively soon after weir opening events, especially in the uppermost weir, the Sejongbo. These results suggest that weir opening operations provide a relatively simple channel of more diverse through the process of increasing bar area in a river channel. 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.

항공사진을 이용한 금강 세종보 수문개방에 따른 서식처 다양도 변화 분석

옥기영(Giyoung Ock),최미경(Mikyoung Choi),김정철(Jeong-cheol Kim),박형근(Hyung-Geun Park),한지현(Ji Hyun Han) 응용생태공학회 2020 Ecology and resilient infrastructure Vol.7 No.4

세종보 수문개방을 통하여 하도내에 다양한 모래톱이 만들어지면서 모래톱의 생태계 가치와 기능에 대한 연구 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 세종보 수문개방 전・후의 하도 내 지형 변화를 생태지형학적으로 분석하여 서식처의 관점에서 보 개방 효과를 규명하고자 하였다. 이를 위해 고해상도 항공사진의 공간분석을 수행하여, 수역과 육역을 17개 서식처 유형으로 분류하여 서식처다양도 지도를 작성하고 서식처다양도 지수를 산정하였다. 연구결과, 보 상류는 개방 전 저수지였던 깊은 정수성 서식처에서, 개방 후에는 여울과 소, 평여울, 완여울 등 유수성 서식처가 증가하고 얕은 정수성 서식처가 나타나는 등 수중 서식처의 유형이 다양해지고 복잡해졌다. 보 하류에서도 모래톱이 확장되면서 식생이 정착되지 않은 나지형 사주가 나타나고, 유수성 서식처가 증가하였다. 이러한 변화들을 종합하면 보 개방후 서식처다양도 지수가 크게 향상되는 것을 실증적으로 규명하였다. 앞으로 이러한 연구를 기반으로 모래톱의 생태계 가치를 하천관리와 복원에 적용할 수 있는 응용생태 분야의 연구기술 개발이 더욱 요구된다. This study investigated habitat diversity changes by conducting weir operations at the Sejongbo site in the Geum River basin. High-resolution aerial photographs taken before and after the weir-opening operation were used for habitat analyses. We classified water and bar areas into 17 types, such as lotic habitats, including riffles, runs, and glides, and lentic habitats, including reservoirs, pools, bar-head backwaters, and bar ponds. Then, we estimated each habitat area quantitatively, calculated a habitat diversity index, and established a habitat diversity map. Our results indicated that after the weir-opening operation, lotic habitats and new types of shallow lentic habitats increased in the water area. In addition, for the bar area, bare lands without cultivation increased distinctively. Finally, we observed that the habitat diversity index drastically increased after the weir-opening operation, which could provide a relatively simple channel of diverse habitats.

수변조사 결과를 활용한 하천환경정보도 작성

옥기영(Ock Gi Young),김규호(Kim Kyu Ho),임동균(Im Dong Kyun),우상환(Woo Sang Hwan) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10