The Applications of a Multi-metric LEHA Model for an Environmental Impact Assessments of Lake Ecosystems and the Ecological Health Assessments

호수생태계 환경영향평가를 위한 LEHA 다변수 모델 적용 및 생태건강성 평가

The purpose of this study was to apply a multi-metric model of Lentic Ecosystem Health Assessments(LEHA) for environmental impact assessments of Cheongpyung Reservoir during 2005 - 2006 and assessed the ecological model values. The ecosystem model of LEHA was composed of eleven metrics such as biological parameters($B_p$), physical parameters($P_p$), and chemical parameters($C_p$), and determined the rank of ecological health by the criteria. The variables of $B_p$ were metrics of % sensitive species($M_2$, NMS) and insectivore species($M_5$, % $I_n$), which decrease as the water quality degradates, and these metric values were low as 1.5% and 32.4%, respectively. In contrast, the proportions of tolerant species and omnivore species as the other $B_p$ parameters were 43% and 62%, respectively, which indicate a degradation and disturbance of the ecosystem. Riparian vegetation coverage($M_9$, % $V_c$) as a variable of $P_p$, were higher in the 2nd than 1st survey, and decreased toward the dam site from the headwaters. This was due to a habitat simplification(modifications) by frequent bottom dredging of sand and rocks. The variables of $C_p$ were two metrics of specific conductivity($M_{10}$, $C_I$) as an indicator of ionic contents(cations and anions) and the Trophic State Index(TSI) based on chlorophyll-a($M_{11}$, $TSI_{CHL}$) as an indicator of trophic state. These metric values of $C_p$ had high temporal variations, but low spatial variations on the main axis of the reservoir along with the ecological health of a good condition. The environmental impact assessments using the LEHA multi-metric model indicated that the model values of LEHA averaged 30.7 in 1st survey(fair - poor condition) vs. 28 in 2nd survey(poor condition), indicating a temporal variation of the ecological health. The model values of LEHA showed a minimum(28) in the lacustrine zone(S5) and ranged from 29 to 30 in the other locations sampled, indicating a low longitudinal variation. Overall, environmental impact assessments, based on LEHA model, suggest that chemical water quality conditions were in good, but biological conditions were disturbed due to habitat modifications by frequent dredgings in the system.

본 연구에서는 2005 - 2006년 기간 동안 국내 인공호의 환경영향평가를 위해 LEHA 다변수 생태모형(Lentic Ecosystem Health Assessment Model)을 청평호에 적용하였고, 생태 건강도 모델값을 산정하였다. LEHA 생태 평가모형은 생물학적 변수($B_p$), 물리적 변수($P_p$), 화학적 변수($C_p$)의 11개 주요 메트릭으로 구성되었고, 이를 통합하여 생태 건강도 등급을 평가하였다. 생물학적 변수($B_p$)는 수환경의 질적 저하에 따라서 감소하는 민감종 메트릭($M_2$, NSS) 및 충식종 메트릭($M_5$, % $I_n$)이 이용되었고, 두 메트릭 모델값은 각각 1.5%, 32.4%로서 낮게 나타났다. 반면, 내성종($M_3$, % $T_s$)과 잡식종 메트릭($M_4$, % $O_m$) 값은 43%, 62%로서 높게 나타나 호수생태계의 질적 저하가 확인되었다. 물리적 서식지 변수($P_p$)는 수변 식피율($M_9$, % $V_c$)로서 1차 조사에 비해 2차 조사에 높게 나타났으며, 상류에서 하류로 갈수록 메트릭 모델 값이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 정수역의 증가로 서식환경의 단순화와 인근 수체에서 실시되고 있는 잦은 골재 채취로 인한 서식지의 하상구조 변경이 악영향을 준 것으로 사료되었다. 한편, 화학적 수질특성 변수($C_p$)는 수체의 이온(양이온/음이온) 특성을 나타내는 전기전도도($M_{10}$, $C_I$)와 부영양 상태를 평가하는 Chl-a의 부영양화 지수($M_{11}$, $TSI_{CHL}$)로서 메트릭 모델값은 계절별 변이는 크게 나타났고, 지점 간의 공간변이는 미미한 것으로 나타나, "양호상태"로 평가되었다. LEHA 다변수 모델에 의거한 청평호의 환경영향평가에 의하면, 생태 건강도 LEHA 모델값은 1차 조사에서 30.7로 "보통-악화상태", 2차 조사에서 28로 "악화상태"를 보여 계절 변이 특성을 보였다. 지점별 LEHA 모델값은 호수의 정수대(S5)에서 28로 최소치를 보였고, 그 외 지점들도 29 - 30으로 지점 간 미미한 차이를 보였다. 청평호의 종합적인 환경영향평가에 의하면, 이 화학적인 수질기준 측면에서는 "양호상태"를 보인 반면, 생물학적 기준에서는 "악화상태"를 보였는데, 이는 빈번한 준설작업으로 인한 물리적 서식지 교란이 영향을 준 것으로 사료되었다.