• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.512-512
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• 2023

내성천은 대한민국의 대표적인 모래하천으로서 흰수마자(Gobiobotia naktongensis)의 최적 서식처로 알려져 있다. 흰수마자는 낙동강에서 채집되어 새로운 종으로 보고된 한국 고유종이지만 최근 멸종위기야생생물 I급 담수어류로 지정되었다. 흰수마자는 입자가 1 mm 이하의 가는 모래로 90% 이상 구성된 모래하상과 수질이 양호한 곳에서 서식하는 것으로 알려져 있다(Kim et al, 2014). 특히 낙동강 중류의 감천과 상류의 내성천 수계에서 비교적 많은 개체수가 출현하고 있는 것으로 보고되었다(Na et al., 2015). 그러나 영주댐 건설 이후, 댐 하류 내성천에서 흰수마자의 개체수가 급격히 줄어들었다. 2021년 내성천 유역 자연성생태계모니터링 보고서(환경부, 2022)에 따르면 내성천에서 흰수마자가 2016년에 492개체가 채집된 이후 2019년 7월엔 1개체만이 채집되었으며 이후 2022년 8월까지 채집되지 않았다. 반면 망둥어과 어류 중 입자가 굵은 하상환경에서 주로 서식하는 밀어의 개체수는 증가하는 경향을 보였다. 이는 내성천 유역의 하상환경변화가 어류서식에 직간접적으로 영향을 미친것으로 해석할 수 있다. 본 연구는 물리서식처 모형인 River2D를 활용하여 내성천 석탑교(No. 46) 에서 회룡교(No. 4)까지 약 40 km 구간을 대상으로 2010년 하상 입자와 2020년 하상 입자 크기에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다. River2D 모형을 통해 계산되는 어류 서식처 적합도는 물리서식처 모의시스템에서 사용되는 가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)에 근거하여 산출된다. WUA는 대성어종의 특정 성장단계별, 서식처 특성별로 주어진 구간을 이용할 수 있는 순수적합도(net suitability)에 대한 하나의 지표이다. WUA가 크다는 것은 그만큼 대상어종의 서식처 및 활동 영역이 크다는 것을 의미한다. WUA는 각 절점에서 평가되어지는 복합서식처 적합도 지수에 의해 계산된다. 본 연구에서는 곱셈방법을 적용한 복합 서식처 적합도 지수를 산정하여 하상입자에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.246-246
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• 2020

최근 우리나라에서 농업용수의 다원적 기능에 대한 공감대가 형성되고 작물생육에 필요한 관개용수로만 인식되던 농업용수의 개념이 농촌생활환경개선을 포함하는 다양한 지역용수로의 포괄적 개념으로 전환되고 있다. 농업용수는 식량생산 이외의 효용을 위한 다원적 기능을 가지며 농촌지역의 각종 생산활동과 생활조건의 유지개선을 위한 농업용수의 다원적 기능에 관한 관심이 증가하는 추세이다. 농업용수에서 발생하는 회귀수는 유역의 용수공급계획, 하천 유황의 예측, 관개용수 사용량 결정, 하천 건전화 방지, 수생생태계 보호 및 생물 다양성 확보 등 농업용수의 효율적 사용 및 환경생태유지를 위해 매우 중요한 역할을 하고 있다. 농업용수 회귀수량은 농업용수 중 하천으로 회귀하는 수량을 의미한다. 본류의 생태 유량 확보에 농업용수 회귀 수량이 기여하고 있으며 본류 하천의 환경 보전 기능을 하고 있다. 또한, 수생태계 보호 및 생물 다양성 확보 등 환경 생태 유지에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 농업용수 회귀수량이 하천 수생태에 미치는 영향 분석 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 대사 저수지 유역을 대상으로 농업용수 회귀 수량이 하류 하천 수생태에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 한다. 본 연구에서는 회귀 수량은 관개용수량, 배수량, 침투량, 담수심 등 물수지 항목을 논물수지 모형에 적용하여 산정하였으며, 하류 하천의 생태유량 산정을 위해 대사저수지 하류에 위치한 생물측정망 자료를 통해 대표 어종을 선정하였다. PHABSIM 모형을 이용해 모의 대상 지역 특성 자료 및 인근 소하천 생물측정망 자료를 바탕으로 HSI 기반 대표 어종 서식처 환경에서 최적 생태유량을 산정하였다. 이를 통해 추정된 농업용수 회귀 수량에 따른 필요 유량이 어류 서식환경에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구 결과 대사저수지 하류 하천에서 농업용수 회귀수량이 차지하고 있는 기여도 큰 것으로 분석되었으며, 최적 생태유량과 비교한 결과 농업용수 회귀수량이 수생태(어류)에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서 농업용수 회귀수량은 하류 하천의 하천유지수량뿐만 아니라 하천 환경생태유지에도 매우 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.484-484
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• 2022

서식지적합도지수(Habitat Suitability Index, HSI)는 어류의 환경생태유량(Environmental Ecological Flow) 산정과 관련해 국내외에서 PHABSIM (Physical Habitat Simulation System)이나 River2D 모형과 같은 생태수리 모형에 적용되고 있으며, 특히 물리적서식지모의시스템은 흐름특성(유량유속, 수심 등)의 변화에 대한 하도구간 내 대표어종의 물리적 서식지 변화를 예측하여 대상 어종에 대한 가용서식지면적(어류가 살 수 있는 서식지 면적, Weighed Usable Area, WUA)유량 관계를 통해 서식에 필요한 최적 유량을 산정하는 데 목적이 있다. 물리적 서식지적합도지수 산정과 화학적 서식지적합도지수 산정방법은 WDFW (Washington Department of Fish and Wildlife, 2004)방법과 IFASG (Instream Flow and Aquatic Systems Group, 1986)의 방법으로 산정하였다. 섬진강에서 2020년에는 3개지점, 2021년에는 2020년 3개지점과 새로운 3개지점에 대하여 각각 4, 5, 6, 9, 10 및 11월에 어류 조사 및 물리적 조건 등에 대하여 현장 모니터링을 실시하였다. 2차년도 동안 모니터링 결과 섬진강에서는 줄납자루, 섬진자가사리, 참중고기, 참몰개, 잉어, 붕어, 칼납자루, 큰납지리, 누치, 모래무지, 피라미, 치리, 블루길, 배스 14종에 대하여 물리적 및 화학적 HSI를 산정하였다. 주요종의 WDFW 방법에 따른 큰줄납자루는 수심 0.3~0.6 m, 유속 0.1~0.4 m/s, 섬진자가사리는 수심 0.2~0.5 m, 유속 0.3~0.7 m/s, 참중고기는 수심 0.4~0.8 m, 유속 0.1~0.6 m/s, 피라미는 수심 0.3~0.7 m, 유속 0.1~0.5 m/s로 산정되었다. IFASG 방법으로 큰줄납자루는 섬진강에서는 수심 0.64 m에서 최대의 출현도를 보였으며, HSI는 0.46~0.83 m, 유속은 0.59 m/s에서 최대의 출현도를 보였고, HSI는 0.38~0.83 m/s, 하상기질의 선호도는 평균입경(𝚽m) -1.14(grevel)에서 최대의 출현도를 보였으며, HSI -3.35~0.65(grevel~sand)로 산정되었다. 화학적 HSI 산정결과 큰줄납자루는 BOD는 1.0 mg/L에서 최대 출현도를 보였고, HSI는 0.7~1.2 mg/L, T-N은 0.925 mg/L에서 최대 출현도를 보이며 HSI는 0.604~1.277 mg/L, T-P는 0.028 mg/L에서 최대 출현도를 보이며 HSI는 0.021~0.034 mg/L, SS는 3.6 mg/L에서 최대 출현도를 보이며, HSI는 2.1~5.2 mg/L의 범위로 산정되었다. 산정된 범위는 환경부 생활환경기준 BOD 매우좋음(Ia)~좋음(Ib), T-P 매우좋음(Ia)~좋음(Ib) 등급으로 각각 확인되었다. 본 과제는 3차년(2022년)이 아직 남아 있어 HSI에 대하여 약간 보정이 있을 것이며, 최종 HSI가 산정이 되면 향후 환경적 기능을 고려한 중장기 정부 정책의 활용성 높은 기초자료가 될 것이다.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.30 no.6
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• pp.986-995
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• 2016

The objective of this study was to analyze the distribution of endangered fish species and elucidate their relations on chemical water quality, physical habitat conditions and ecological stream health. The dominant species in the watershed was Pseudopungtungia nigra (Pn), Gobiobotia macrocephala (Gm), Gobiobotia brevibarba (Gb), Liobagrus obesus (Lo), and Iksookimia choii (Ic) in the order. The species of Pn designated as "critical endangered species (I) (CER)", was most widely distributed species among the endangered species, so the designation of the species should be re-evaluated. The endangered species was most popular (4 species, 384 individuals) in the Cho-River region of eighteen lotic regions. According to the analysis of chemical tolerance limits in the habitats with endangered fish species, biological oxygen demand (BOD) and total phosphorus (TP) was analyzed as "very good" (Ia) and "good condition" in the chemical criteria of the Ministry of Environment, Korea. Also, chemical conditions, based on ammonia-N ($NH_{4+}$), total nitrogen (TN), phosphate-P ($PO_{4^-}P$) were much better in the habitat with endangered species (Hw) than the habitat without endangered species (Ho). In the meantime, the species of Ic showed wide ranges on the chemical tolerance, so physical habitat conditions, such as the size of substrate particles (sand) and hydrological regime, were considered as more important factors than the chemical water quality, if the water quality is not largely degraded. The endangered species were also more distributed in the high-order (4-6) streams than the low-order (1-3) streams. The evaluation of ecological stream health, based on multi-metric model of the Index of Biological Integrity (IBI), showed the large difference between the Hw (21.6, fair condition)and Ho (30.5, good condition), indicating that the habitat maintained well chemically and physically had higher distributions of endangered species. Overall, the designation of CER on the Pn should be re-evaluated due to wide-distributions, and the protections from water pollution and the habitat conservations on the endangered species are necessary in the watershed.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.6
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• pp.481-491
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• 2009

In this study, a comprehensive field monitoring was conducted to understand habitat conditions of fish species in the upper Geum river. Based on the monitoring data, riverine health conditions such as composition ratio of fish species, richness and dominance indexes, bio-diversity (dominance index, diversity, evenness and richness), and index of biological integrity were assessed, and optimal ecological flowrates were estimated using the habitat suitability indexes established for three fish species Coreoleuciscus splendidus, Zacco platypus and Pseudopungtungia nigra selected as icon species using the physical habitat simulation system (PHABSIM). The total number of species sampled was 20 species, and two sensitive species of C. splendidus (22.4%) and Z. platypus (22.0%) dominated the fish community. The estimated IBI values ranged from 34 to 42 with average being 38 out of 50, rendering the site ecologically fair to good health conditions. An optimal ecological flowrate of 9.0 cms was recommended for the representative fish species at the site.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.1
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• pp.3-14
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• 2000

The primary objective of this study is to estimate the suitable flow in need for conservation and restoration of the fish habitat in running water ecosystem, which has very important status in the instream flow for stream environment. Year, monthly low flows are estimated to properly maintain the fish habitat. Water depth and velocity are simulated, and also water temperature and Dissolved Oxygen(DO) are predicted at gradually varied flow using estimated low flows. These simulated conditions for each low flow are graphically compared with the requirements to maintain fish habitat at each life stage. These processes were applied to 3 riffle transects located at Dalcheon(Dal stream) in the South Han river. Pirami (Zacco platypus) was selected as a representative fish species in Dalcheon. It was shown that the suitable flow for maintaining the representative fish habitat at each life stage depends on hydraulic conditions rather than water quality conditions, and the flow ranges from the 10-year minimum low flow to consecutive 7-day 2.33-year low flow.w flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.108-108
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• 2015

준설이란, 물리적으로 수저의 퇴적물을 제거함으로써 하도관리에서 가장 확실하게 퇴적물을 제거하고 통수 단면적을 증가시킬 수 있는 방법 중 하나이다. 우리나라에서는 주로 해안이나 항만에서 주를 이루어져 왔으며, 하천에서는 주로 골재채취를 목적으로 하는 소규모 준설사업이 대부분이었다. 그러나 4대강 살리기 사업으로 인해서 건설된 다기능보는 수위 및 유량을 조절할 수 있다는 장점이 있는 반면, 흐름 및 유사의 연속성을 차단하여 유사퇴적이 발생할 가능성이 높아졌음으로 이를 위한 대책으로 유지준설이 이루어져야 한다. 준설은 대규모의 사업비가 투입되는 건설공사이면서, 수저의 퇴적물을 물리적으로 제거함에 따라 고탁도를 발생시키고 생태계를 교란시키는 등의 문제가 있다. 준설선진국인 미국의 경우, 이러한 문제점을 최소화하기 위한 일환으로 환경창(EWs; Environmental Windows)을 개발하여 미국 준설사업의 약 80%에 적용하여 관리하고 있다. 환경창이란, 준설 및 준설토 처분에 관한 작업이 이루어질수 있는 기간을 의미하여, 결정적으로 사회 환경적으로 준설에 따른 영향의 강도가 상대적으로 작은 기간을 선정하여 준설을 허용하는 기간이다. 본 연구에서는 이러한 환경창를 국내에 적용하기 위하여 어류, 조류, 친수시설 이용빈도, 홍수기를 이용하였다. 연구대상지역은 낙동강 유역의 금호강 합류점이며, 홍수기에는 준설하지 않는 것을 대전제로 하였다. 어류는 대표어종을 선정하여 연구를 진행하였고, 그 외 조류는 법적보호종인 흑두루미, 친수시설 이용빈도는 4대강 방문객 통계자료를 사용하였다. 엔트로피 가중치 산정방법을 통하여 각 속성별 가중치를 산정하여 최종적으로 한국형 환경창을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 한국형 환경창은 기존의 환경창과 비교하였을 때, 영향의 정도를 수치로 표현하여 의사결정권자가 간편하게 환경창을 결정할 수 있도록 의사결정지원을 한다는 장점이 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.509-509
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• 2016

본 연구에서는 원주천 16 km 구간을 대상으로 안정하도 설계를 위한 하천구조물의 개선 재배치 철거에 따른 물리적 교란과 생물학적 교란을 분석하였으며, 그에 따른 구조물의 최적 배치 방안을 도출하였다. 대상구간은 20개 구간으로 나누었으며, Engelund-Hansen 공식을 이용하여 안정하도를 평가하였다. 원주천의 안정하도 설계를 위한 21개의 구조물 배치 시나리오를 도출하였으며, 1차원 HEC-RAS 수치모의를 통해 시나리오별 5년 후의 수리특성과 하상변동 결과에 따른 안정하도와 물리적 교란개선 평가를 실시하였다. 현재의 원주천에서는 총 20개 구간 중 17개 구간에서 안정하도로 나타났으며, 3개 구간에서 불안정으로 나타났다. 물리적 교란개선 평가 결과는 평균 120.1점으로 나타났다. 현 상태를 제외한 20개 시나리오에 따른 구조물의 재배치 후 안정하도 평가와 물리적 교란개선 평가를 수행한 결과 제시한 최적의 구조물 배치 결과는 총 20개 구간 중 19개 구간에서 안정, 1개 구간에서 불안정 평가가 나타났으며, 물리적 교란개선 평가 결과는 125.28점으로 구조물의 재배치 후 안정하도 구간과 교란개선 평가 결과가 증가하였다. 생물학적 교란 평가는 PHABIM 모형을 이용하였으며, 원주천의 대표어종인 갈겨니의 서식적합도(HS, habitat suitability)와 가중가용면적(WUA, weighted usable area)을 분석하였다. 현 상태의 경우 HS는 0.21, WUA는 $508m^2$으로 나타났으며, 현 상태에서 5년경과 후의 HS는 0.19, WUA는 $403m^2$으로 나타났다. 아울러 최적 구조물 배치 시나리오의 평가 결과는 HS가 0.19, WUA가 $382m^2$으로 나타났으며, 구조물 재배치 후 HS와 WUA가 현 상태보다 다소 감소하였으나 현 상태에서의 5년경과 후의 결과와 유사하게 나타났다. 따라서 원주천에서의 어류 서식적합도와 안정하도 설계 및 물리적 교란개선을 향상할 수 있는 최적 구조물 배치를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.156-156
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• 2023

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)을 활용하여 남강댐유역(2,983.0 km²)을 대상으로 유역환경변화에 따른 환경생태유량 확보량을 산정하였다. 유역환경변화를 고려하기 위해 유역환경변화 요인(토지이용, 지하수 이용, 산림생장, 도로개발, 토양깊이)를 1980s(1976~1985), 2010s(2006~2019)로 구분하여 보정된 SWAT에 적용하였다. 유역환경변화 분석결과 토지이용은 1980s 대비 2010s에서 도시와 농업지역은 증가하였으나, 산림과 수역은 감소하였다. 지하수 이용은 1980s 대비 2010s에서 +18.9 백만 m³/년 증가한 평균 31.5 백만 m³/년으로 분석되었고, 산림높이는 1980s 대비 2010s에서 +0.6 m 증가한 평균 12.4 m의 수고를 가지는 것으로 분석되었다. 토양깊이와 도로망의 경우 각각 1980s 대비 2010s에서 -0.2 cm, +29.2 km 증가한 61.3 cm, 51.5 km로 나타났다. 유역환경변화 요인을 SWAT에 적용한 결과, 남강댐유역의 평균 유량은 1980s 대비 2010s에서 -9.5 m³/sec 감소한 77.3 m³/sec로 분석되었다. 남강댐유역의 환경생태유량을 산정하기 위해 하류에 위치한 정암교가 위치한 하천에 대해 PHABSIM을 구축하였고, 대표어종인 피라미에 대한 서식처적합도지수를 적용하여 환경생태유량을 산정하였다. 최적 환경생태유량은 21.0 m³/sec로 나타났고, 가중가용면적-유량 관계를 활용하여 가중가용면적 비율별(100%~25%) 환경생태유량을 산정하였다. 2010s에서 환경생태유량을 만족하지 못하는 73일(Q293~Q365)에 대하여 각 유황과 환경생태유량과의 차이를 일별로 계산한 후 10일 간격의 차이의 총합을 확보량으로 정의하여 산정하였다. 100% 환경생태유량 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 5.36 m³/sec, 73일로 나타났고, 80% 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 2.75 m³/sec, 20일로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.146-146
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• 2023

우리나라의 하천은 도시의 급격한 산업화와 공업화로 인해 이수, 치수 목적을 중심으로 관리되어왔다. 그러나 최근 기후변화의 가속화와 댐과 같은 인공 구조물로 인해 하천의 수질 및 흐름이 위협받으면서 하천 환경개선에 대한 문제가 사회적으로 대두되고 있다. 하천의 생태기능은 하천에서 살아가는 각종 생물의 서식 조건을 유지함으로써 하천이 환경적으로 건강한 상태를 유지하도록 하는데 중요한 역할을 한다. 따라서 하천 환경개선을 위해서는 하천 생태기능 유지를 위한 최적 유량을 확보해야 한다. 일반적으로 하천의 생태기능을 보존하는데 필요한 최적 유량에 대한 평가에는 USGS(United States Geological Survey)에서 개발한 어류에 대한 유량과 서식지 가용성사이의 관계를 바탕으로 하는 물리적 서식처 모형 (Pysical HABitat SIMulation, PHABSIM)이 널리 사용되고 있다. PHABSIM은 가중가용면적(Weighted Useable Area, WUA)과 유량의 관계곡선을 산출하여 생태유량을 산정할 수 있게 한다. 본 연구에서는 최근 10년 동안 어류 건강성 평가에서 낮은 등급을 받은 탄천 대왕교 지점을 대상으로 PHABSIM을 이용한 어류의 계절별 최적 생태유량을 산정했다. 연구에 사용된 유량자료는 2012부터 2021년까지의 데이터가 사용되었다. 탄천의 대표 어종으로는 각 하천에서 우점종으로 선정된 Zacco platypus가 사용되었다. 각 연도별 그리고 계절별 하천 유량의 변화에 따른 환경생태유량 분석을 통해 제시된 각 하천의 최적 환경유지유량에 대한 결과는 한강권역 환경생태유량 산정 및 하천 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.