노란잔산잠자리(멸종위기야생생물 II급) 약충은 내성천 일대 서식하는 것으로 알려져 있다. 2019년 3월 서식이 확인된 37개 지점의 하상 0.2㎡ 면적에서 채취한 퇴적물 입도 분석 및 개체수와의 상관관계를 분석하였다. 입도 분석 결과 ‘조립사’(500 ~ 1,000 ㎛) 52.5%, ‘극조립 사’(1,000 ~ 2,000 ㎛) 25.6%, ‘중립사’ (250 ~ 500 ㎛) 17.2%, ‘세립사’(125 ~ 250 ㎛) 3.1%, ‘극세립사’(63 ~ 125 ㎛) 1.0%, ‘실트’(63 ㎛미 만) 0.7% 순으로 나타났다. 노란잔산잠자리 약충의 개체수는 ‘극세립사’(63 ~ 125 ㎛), ‘세립사’(125 ~ 250 ㎛)와는 양의 상관관계를, ‘조립사’ (500 ~ 1.000 ㎛)와는 음의 상관관계를 나타내었다. 본 연구 결과를 통해 노란잔산잠자리 약충이 고운 모래를 서식처로 활용하고 있는 것을 확인 하였으며, 이러한 연구결과는 이후 내성천 일대 하상 환경변화 모니터링에 활용 할 수 있을 것이다.

The aims of this study were to analyze the physico-chemical factors and the characteristics of epilithic diatom community from 15 sites of the Naeseongcheon and tributaries located in the upper region of the Nakdong river from May to October 2016. The biological water quality was assessed using DAIpo and TDI. A total of 163 diatom taxa were identified with 2 orders, 3 suborders, 9 families, 35 genera, 145 species, 16 varieties and 2 forms. Cocconeis placentula var. lineata appeared at every examined sites. Achnanthes lanceolata, Nitzschia fonticola, Nitzschia inconspicua and Reimeria sinuata were common taxa of the Naeseongcheon. Nitzschia inconspicua and Achnanthes minutissima were major dominant species. As a result of the CCA, Electrical conductivity and total nitrogen concentration were important factors determining the diatom species composition. In the result of the biological assessment using DAIpo, the Naeseongcheon was rated at class B with an average of 62.38. In the result of assessment using TDI, the Naeseongcheon was rated at class C with an average of 66.12.

본 연구는 경상북도 중북부지역 낙동강 중류의 하천 식물상을 밝히고, 생활형을 파악하여 향후 유사지역 하천에서의 관속 식물상 조사연구에 기초자료를 제공하고자 실시하였다. 현지 조사는 2016년 5월부터 10월, 2017년 4월부터 10월에 걸쳐 영강, 내성천, 병성천, 위천 및 감천 등 5개 하천에서 실시하였고, 조사결과 조사지역에서 생육하는 관속식물은 99과 288속 421 종 4아종 39변종 10품종 등 총 474분류군이었다. 이 중 양치식물은 8과 8속 10종 1변종 등 11분류군, 나자식물은 3과 3속 4종 등 4분류군, 쌍자엽식물 73과 217속 312종 3아종 25변종 8품종 등 348분류군, 단자엽식물 14과 60속 95종 1아종 13변종 2품종 등 111분류군으로 나타났다. 특산식물은 5분류군이 조사되었고, 식물구계학적특정종으로 중요도가 높은 Ⅲ등급 이상을 살 펴보면 Ⅴ등급은 조사되지 않았으며, Ⅳ등급 3분류군, Ⅲ등급 5분류군이 조사되었다. 희귀식물은 7분류군이 조사되었고, 귀화식물은 73분류군으로 조사되었다. 조사지역 소산식물의 생활형 분석결과 Th 159분류군, H 91분류군, HH 68분류군, G 52 분류군, N 35분류군, MM 32분류군, M 25분류군, Ch 12분류군, E 1분류군 등으로 나타났다.

본 연구에서는 국내 하천에서 실측한 유사량 자료를 기초로 데이터 마이닝의 Model Tree 기법을 통해 유사량 산정 공식들을 도출하였으며, 이를 활용하여 내성천에서의 안정하도 단면을 평가하였다. 본 연구에서 도출한 유사량 공식은 국내 모래하상 전체를 대상으로 한 경우, 하폭, 유속, 수심, 경사, 하상토 중앙입경을 선택하였을때 적합도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 내성천으로 자료의 범위를 한정한 경우에는 경사를 제외한 하폭, 유속, 수심, 하상토 중앙입경을 선택한 유사량 공식의 적합도가 가장 높게 나타났다. 각각의 Model Tree 공식들은 내성천 영주댐 하류 용혈 지점에서의 안정하도 단면 평가를 수행하는데 적용되었으며, 현재 내성천의 단면과 비교했을 때 향후 안정하도 단면으로의 변화를 위해 하상의 침식이 발생할 것으로 예측되었다. 또한 현재 하상보다 완만한 경사가 유지될 경우 장기적으로 평형상태에 도달할 것으로 예측되었다.

본 연구에서는 내성천의 영주댐 하류 구간에서의 안정하도 단면 평가를 수행하기 위해 하도형성유량을 산정하였으며 이를 기준으로 용혈지점에서의 안정하도 경사, 수심, 하폭에 대한 평가를 수행하였다. 하도형성유량과 안정하도 평가를 수행하기 위해 사용된 자료는 용혈지점에서 영주댐 건설 전에 수집된 자료이다. 특정 재현기간별 유량, 유효유량, 만제유량을 산정하여 비교 검토를 통해 최종적으로 만제유량인 260 m3/s을 하도형성 유량으로 채택하였다. 또한 안정하도 설계 프로그램(SCAD)을 활용하여 Ackers and White, Brownlie, Engelund and Hansen, Yang 공식을 각각 적용하여 대상단면의 안정하도를 평가하였다. 그 결과, 모든 유사이송공식이 현재 하도의 하상경사인 0.00177보다 완만한 경사를 제시하는 것으로 나타났으며 하도의 바닥 폭을 설계구속인자로 고려할 경우 Ackers and White 공식을 적용하여 안정하도를 계산했을 때 안정하도의 수심이 현재 단면의 수심과 가장 근접한 것을 알 수 있었다.

하천 복원을 위한 기초 작업으로서 자연 상태에 가까운 하천의 지형학적 특성을 파악하기 위해 과거 및 현재 자료를 이용하여 하천지형학적 분석을 실시하였다. 대상 하천은 미호천과 내성천이다. 분석에 포함된 지형학적 변수는 하곡변수인 곡저폭, 하도 형상변수인 사행도, 강턱하폭, 하도경사, 구성재료 변수인 하상재료, 지배 변수인 강턱유량, 비유수력이며, 지배적인 프로세스가 함께 고려되었다. 분석 결과 두 하천은 비슷한 유역면적을 갖는 모래하천이지만, 곡저폭, 하도 형상변수, 종단적 위치에 따른 지배적인 프로세스 등에서 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한 지형학적 변수들 사이의 상호 관계를 분석하였다. 그 결과 강턱하폭은 강턱유량에 비례하여 증가하였고, 그 경향성은 기존의 연구 결과와 대체로 일치하고 있다. 강턱유량과 하도경사를 분석한 결과 미호천은 사행하천과 망상하천의 특성을 나타내고 있는 반면, 내성천은 대부분의 구간에서 망상하천에 해당하는 것으로 나타났다. 하도경사와 하폭수심비 관계를 이용하여 지배적인 프로세스를 분석한 결과 미호천은 사구-연흔의 특성을 나타내고 있으나 내성천은 하류에서는 망상하천 특성이 지배적인 반면, 상류에서는 여울-소 내지는 평하상 특성이 지배적인 것으로 나타났다. 과거 자료를 이용한 분석 결과는 정비된 하천의 자료를 이용한 분석 결과에 비해 합리적인 것으로 나타났다.

유사발생 잠재성 및 토양침식으로 인한 유사발생 위험성이 높은 것으로 평가된 내성천유역을 대상으로 강우-유출-토양침식-유사이송으로 이어지는 유역단위의 분포형 모형을 구축하였으며 유출과 유사농도 모의 결과에 주요한 영향을 미치는 조도계수 및 투수계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모의결과, 내성천유역의 토지 피복이 숲인 지역의 조도계수를 0.4에서 0.45로 변경하여 지표수 유출 유속을 감소시킴으로써 향석 지점에서의 유출곡선에 미치는 영향을 분석하였으나 유출수문곡선의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 평균 유사농도 값과 유사농도의 범위에 있어서도 모의 결과가 근소하게 증가하나 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 투수계수에 대한 민감도 분석 결과, 투수계수 값을 저감 시킬수록 총 유출량 및 첨두 유출량은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 유사농도 모의의 경우에도 투수계수를 저감시킬수록 모든 지점에서 평균 유사농도 및 유량에 따른 유사농도 범위가 증가하였으며, 향석 지점의 경우 투수계수를 50% 저감하였을 때 유사 농도 모의 값이 유량-유사량 관계식에 의해 계산된 값과 가장 근사한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 내성천 하류 구간을 대상으로 검보정된 1차원 수치모형을 이용하여 흐름모의를 수행함으로써 추정된 구간 조도계수에 대해 분석하였다. 또한 실측 및 모의된 수리조건을 이용하여 향석 지점에서의 하상형태 예측을 수행하였으며 사립조도에 의한 흐름저항 계수 값을 고려하여 총 흐름저항 조도계수를 산정하였다. 수치모의에 의해 추정된 구간 조도계수와 사립조도 및 하상형태에 의한 흐름저항 계수를 추정한 결과 값을 상호 비교 분석하였으며 그 결과, 저수류 영역 흐름에서는 사립조도 및 하상형태에 의한 흐름저항 외에 식생, 만곡도, 사주 등의 기타 요인들에 의한 영향이 크게 반영되어 수치모의 상의 조도계수 값이 사립조도 및 하상형태에 의해 추정 가능한 조도계수 범위보다 크게 산정되는 것으로 나타났다. 그러나 500 m3/s 이상의 천이구간 및 고수류 영역에서는 사립조도 및 하상형태 예측에 의한 조도계수 범위에 수치모의에 의해 검증된 Manning 조도계수가 포함되는 것으로 나타났다.

본논문에서소개되는분포형생태수문모형은현실적으로확보가능한입력자료와최소한의매개변수를이용하여유역의수문, 식생, 지표온도를모의하는모형이다. 개발된모형은내성천유역에대해적용하여모형의활용가능성을살펴보았다. 우선적으로 매개변수에 대해 민감도 분석을 실시하여 모의결과에 많은 영향을 주는 매개변수를 선별해보았으며 이후최적화 기법을 통해 모형의 매개변수를 추정하여 내성천 유역의 최근 10년간(2001～2010)의수문, 식생, 지표온도 그리고 추적(routing)을통한하천유량및하천수온을모의하였다. 최적화기법을통해추정자료를이용하여매개변수를추정하였으며 일부 격자를 제외한 대다수의 격자에서 적절히 모의된 것을 확인하였다. 하천유량 및 하천수온의 경우 단위 유역말단두지점에대해검증을실시하였으며하천유량및하천수온적절히모의된것을확인할수있었다. 실제유역인내성천유역을대상으로분포형생태수문모형이최소한(현실적으로확보가능한)의입력자료와매개변수를이용함에도불구하고유역 수문순환 및 식생을 적절히 설명하고 있음을 살펴볼 수 있다.