빈번한 가뭄의 피해는 수자원의 양극화를 초래하고 있다. 국내에서는 2011년부터 2017년 사이에 국지적이고 주 기적인 이상 가뭄이 지속되어 10년 가뭄 빈도로 설계된 소규모 저수지의 저수율이 감소하였다. 이러한 저수율의 감소 는 수질을 떨어트릴 수 있고 이미 확보된 용수의 사용마저 제한할 수 있다. 따라서 가뭄에 대비하고 극복하기 위해서 는 수질관리와 가뭄 빈도의 재산정이 필요하다. 이 연구는 저수지에서 수질 변화의 원인인 잠재적 오염물질을 추정하고, 가뭄 기간 동안 저수지의 저수율 감소와 그에 따른 수질 변화를 검토한 것이다.

국가 신재생에너지개발 장려정책으로 농업용저수지 내 수상태양광 발전시설 설치가 확대되고 있음에도 불구하고, 수상태양광 발전시설 설치가 수생태계에 미치는 영향을 판 단할 수 있는 장기적인 조사나 과학적 연구가 부족한 실정 이다(노 등, 2015). 일반적으로 수상 태양광 발전시설 설치 지역은 수온, 증발량 등의 물리적 환경변화가 국지적으로 발생하기 때문에(노 등, 2014; Melvin, 2015; Sahu, 2016), 미소생태계(microecosystem)가 형성되어 수생생물의 분포 및 군집특성의 변화로 이어진다. 따라서 수상태양광 설치지 역과 설치가 되지 않은 지역 간 어류군집 특성을 비교함으 로서 수상태양광 설치가 수생태계에 미치고 있는 영향을 간접적으로 유추할 수 있다. 특히, 수생태계의 영양단계 (trophic level)에서 상위단계에 해당하는 어류의 군집 특성 및 분포는 미소생태계의 형성유무와 형성된 미소생태계의 영양구조를 설명할 수 있는 근거가 된다. 수상태양광이 설치되어 있는 2개의 저수지는 실험군으로 하였고, 기후, 수상태양광 규모(전력생산량), 저수지 규모, 유역특성이 비슷한 인근의 저수지 1개소는 대조군으로 선 정하였다. 조사지점은 수상태양광 설치지역으로부터 일정 거리별(200~250m)로 6지점(수상태양광 발전시설 설치지 점을 기점으로 1~6번으로 지점번호 부여)을 선정하였으며, 지점별로 12절 자망(50m)을 설치한 후 24시간이 경과된 시점에서 어류를 채집하여 동정하였다. 장마기간 전·후로 총 2회의 어류조사를 실시하였으며, 현장조사 결과를 토대 로 종다양도를 산출하고 지점 간 유사도를 살펴보기 위해서 군집분석을 실시하였다. 현장 조사결과, 실험군인 A저수지는 총 8종 129개체가 채집되었으며, 블루길이 전체 개체수의 78.3%로 우점하였 다. 상대적으로 수변지역과 가까운 2번과 6번 지점이 각 5종, 7종으로 종수가 많았으며, 수상태양광 발전시설이 설 치된 지역과 가장 인접한 1번 지점에서는 타 조사지점에서 도 공통적으로 관찰되는 2종(백조어, 블루길)이 유사한 개 체수로 관찰되었다. 군집의 유사도 역시 1, 3번 지점과 4, 5번 지점, 그리고 2번, 6번 지점으로 그룹화되어, 수상태양 광 발전시설 설치지역으로부터 이격거리별로 종다양도 변 화는 없는 것으로 나타났다. 실험군인 B저수지는 총 3종만 이 관찰되어 어류 군집특성을 파악하기에 어려움이 있었다. 대조군인 C저수지는 총 11종 950개체가 채집되었으며, 치 리와 모래무지가 전체 종조성의 83.2%를 차지하였다. 출현 종수가 6~7종으로 조사지점별로 종조성이 유사하였으며, 군집분석 결과 역시 1, 3, 4번 지점과 2, 6번, 5번 지점으로 그룹화되어 특별한 경향성을 보이지 않았다. 본 연구결과로부터 수상태양광 발전시설 설치로 인한 물 리적 환경변화는 어류 군집특성의 변화를 유도할 만큼 크지 않다는 것을 알 수 있다. 실제 실험군에 설치된 수상태양광 발전시설은 수면과 접촉되지 않고 일정한 높이로 이격되어 있고, 태양광 패널을 지지하는 부력체 역시 수평적인 물순 환을 저해하지 않아 인근 수체와 연속적인 생태계로 볼 수 있다. 다만 본 연구의 조사방법이 수상태양광 발전시설 설 치지역과 그렇지 않은 지역의 어류군집 특성을 구분할 만큼 정밀도가 높지 않았다는 연구의 한계가 있을 수 있다. 따라 서 태양광 발전설비에 의한 수생태계 영향 규명을 위해서는 저수지 전체를 대상으로 수상태양광 발전시설 설치로 인한 에너지유입량, 1차 생산량 변화, 수생태계 영양구조 및 먹이 그물 변화 등에 대한 시스템적 연구가 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 건천화된 농촌 소하천의 환경을 개선하기 위해 농업용 저수지의 방류 능력을 평가하고 하천환경용수 방류에 따른 하류하천의 수질변화를 모의하였다. 대상유역은 경상남도 고성군 하이면에 위치한 봉현저수지 및 봉현천을 선정하였으며, 2011년부터 2013년까지 현장조사를 실시하였다. 유량측 정이 용이한 총 5개 지점을 선정하여 수질과 유량자료를 수집하였고, 기상자료는 지리적으로 인접한 진 주 기상관측소의 2000년부터 2013년까지 일 자료를 수집하였다. 저수지 방류조건 전후의 하천수질 (BOD, SS, TN, TP)을 비교, 분석하기 위한 수질모형으로 QUAL2K 모델을 선정하였다. 대상유역에 대 한 기상자료, 하천자료, 수질자료 등의 입력자료를 구축한 후 QUAL2K 모형을 적용하여 실측값과 비교 한 결과, BOD, SS, TN, 그리고 TP 항목에 대한 모형의 평가지표는 다음과 같이 나타났다. R2는 0.8508~0.9913, RMSE 0.005~0.52mg/L, NSE 0.949~0.998로 나타나 비교적 높은 일치도를 나타냈 다. 저수지 물수지 모형을 이용하여 다양한 저수지 방류 시나리오에 대해 분석한 결과, 적정 방류량은 3,000ton/day로 나타났다. 방류 전후의 수질을 비교한 결과 BOD와 SS의 경우 각각 9.2%, 21.0% 증가 하여 오히려 수질이 오염되는 것으로 나타났으며, TN과 TP는 각각 -9.0%, -2.4% 감소하여 수질이 개 선되는 것으로 나타났다. 이는 하천환경용수를 공급을 통해 건천화를 완화하더라도 저수지 수질에 따라 하류하천의 수질이 오염될 수도 있음을 나타내었다.

The objectives of this study were to determine trophic sate of agricultural reservoirs within the four major watersheds and evaluate the ecosystem health using the multi- metric fish modeling approach of Lentic Ecosystem Health Assessments (LEHAs). Agricultural reservoirs, based on Trophic State Index (TSI) ranged from mesotrophic to hypertrophic depending on the intensity of Asian monsoon. Regression analysis of N:P ratios showed a negative linear function (R2 = 0.698, p < 0.0001) with TP values, but not with TN (p = 0.939). The plots of "TSI (CHL) - TSI (TP)" and "TSI (CHL) - TSI (SD)" suggest that other factors other than phosphorus limited algal biomass (CHL - TP < 0), and that non-algal particles dominated light attenuation (CHL - SD < 0). Regression model of fish trophic component against TP showed that the proportion of omnivore (OM) and insectivore fish (IS) had a positive (R2 = 0.679, p < 0.01) and negative linear function (R2 = 0.403, p < 0.05) with TP, respectively. Values of multi-metric LEHAs model averaged 26 6.5, indicating a "Fair" conditions. Overall, the ecosystem health was directly influenced by organic matter pollution and high algal production.

본 연구에서는 농촌 소하천의 적정 하천유지용수 산정을 위한 기초조사로 경상남도 고성군 하이면 와룡리에 위치한 봉현저수지를 수원으로 하는 봉현천과 하이저수지를 수원으로 하는 석지천을 시험유역으로 선정하였다. 2013년 3월에서 10월까지 8회에 걸쳐 저수지를 포함한 총 8개의 지점을 유속 측정 및 유량측정이 용이한 지점으로 선정하여 하천조사와 수문, 수질 모니터링을 실시하였다. 관개기와 비관개기로 구분하여 유량측정을 분석한 결과, 관개기는 선행강수량이 비교적 많은데도 불구하고 일부 측점지점에서 유속을 측정할 수 없어 유량을 계측하지 못하였고, 비관개기에는 선행강수량이 적거나 없어 대부분의 측점지점에서 계측이 불가능했다. 유량의 차이가 수질의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 수질 관측 지점별로 수질항목인 pH, BOD, COD, TOC, SS, Turbidity, T-N, T-P 등 총 8항목의 수질분석과 Spearman 상관분석을 실시하였다. 농촌 소하천의 건천화 현상으로 하천유지용수의 부족 및 하천생태계가 유지되기 어려움을 나타내며 향후 지속적이고 장기적인 현장 모니터링을 통해 농어촌 하천유지용수 공급을 위한 적정 유지유량 산정의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

Fish community was investigated in eutrophic Jeondae agricultural reservoir from April to November 2012. The food web structure of major fish species of Jeondae reservoir showed that due to serious organic pollution, thehyper-eutrophic condition with high chemical oxygen demand (COD), chlorophyll-a (Chl-a), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP), as estimated by stable isotope analysis. Total of 679 individuals were collected from the reservoir, and 9 species were identified. Interestingly, Lepomis macrochirus and Hemiculter eigenmanni known as less sensitive to pollution and water quality deterioration, dominated the reservoir, and their relative abundances were 38% and 27%, respectively. Further, the analysis of the stomach contents revealed that main food source of dominant L. macrochirus was high amount of zooplankton, which includes copepoda and cladocera, while Cyprinidae species mainly consumed organic particles with zooplankton preys. Stable isotope analysis also suggested that L. macrochirus, Carassiusauratus, Pseudorasboraparva, and H. eigenmanni are major zooplantivorous group in the Jeondae Reservoir.

수심이 얕고 부영양화 특성이 강한 신구저수지에서는 강우시기에 집중 호우등으로 인하여 유입수로를 통하여 외부기원 유기물이 유입되는 경향이 있다. 이러한 외부기원 유기물은 환경변화(탁도, 수온약층, POC/PN), 입자성 유기물의 δ13C 및 δ15N 값으로 특성 지어진다. 동물플랑크톤의 경우, 강우기 이전에는 내부기원 유기물을 먹이원으로 하는 것으로 여겨지나 강우기 이후에는 내부기원 유기물 이외에 외부에서 유입된 외부기원 유기물을 섭식하고 있는 것으로 나타나고 있다. 특히 B. longirostris이 다른 동물플랑크톤 (D. brachyurum, D. thmoasi)에 비하여 기원이 다른 입자성 유기물을 섭식하고 있음을 시사하고 있다. 이러한 변화는 상위섭식자인 어류의 먹이원 변화를 야기하며, Z. platupus은 내부기원유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하지만, C. carpio와 P. parva은 강우기 이후에는 외부기원 유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하는 것으로 여겨진다. 수심이 얕고 유입 수로가 존재하는 농업용 저수지의 경우에는 강우 후 외부기원 유기물이 수생태계 에너지 흐름에 크게 영향을 주는 것으로 사료된다.

축산과 농경배수가 주요 오염원인 소규모 농업용 저수지, 전대저수지에서 2011년 3월부터 2013년 10월까지의 모니터링 결과를 바탕으로 수환경 변화와 조류발생 특성을 분석함으로써, 부영양화된 소형저수지에서의 수환경과 조류발생 (Algal bloom)과의 관계를 규명하고자 하였다. 2013년의 경우 전년에 비해 강우가 적은 사실을 제외하면 기상의 큰 변화는 없었다. 전대저수지의 TN, TP등 영양염류농도는 농업용수 수질기준을 초과하고 있으며 발생원인이 상이하였다. 조류발생과 수환경요인간의 상관관계가 많은 항목에서 중상관(r›0.25)의 관계를 보여주어 부영양 호소에서 COD 발생과 조류발생이 매우 복합적으로 이루어짐을 짐작케 했다. 전대저수지에서 출현한 식물플랑크톤은 총 6과 40속 62종이었으며, 현존량은 1.3×104~2.8×106 cells mL-1로 TN, TP의 농도 감소와 함께 식물플랑크톤의 현존량도 연차별로 점차 감소 하였다. 주요 우점종은 남조류인 Anabaena sp., Oscillatoria sp., Microcystis sp. 등이었으며, Oscillatoria sp.의 우점 빈도가 가장 높았다. 수온이 증가하면서 Anabaena sp., Microcystis sp., Oscillatoria sp. 순으로 우점종이 변화하였으며, TN이 높은 경우 Anabaena sp., TP가 높은 경우 Microcystis sp.가, TN과 TP가 낮은 경우 Oscillatoria sp.가 우점하였다. N/P ratio는 Anabaena sp. 우점시 가장 높았고, Oscillatoria sp. 우점시 가장 낮았다. Chl-a 농도는 Oscillatoria sp. 우점시 높게 나타나고, 식물플랑크톤 현존량은 Anabaena sp. 우점시 높게 나타났으며, Microcystis sp. 우점시에는 Chl-a와 현존량 모두 낮았다. 이를 통해, 오염이 심각한 소형저수지에서는 Microcystis sp.보다 Anabaena sp.와 Oscillatoria sp.에 의한 대발생이 주로 문제가 됨을 알 수 있었다. Anabaena sp.가 우점할 때는 수환경 요인간의 상관계수가 높아 예측과 관리에 활용이 가능한 반면 Oscillatoria sp. 우점시에는 Chl-a 상관성이 낮게 나타나는 등, 조류대발생을 신속하게 예측하고, 예방, 관리하기 위해서는 조류발생 환경과 원인종의 관계를 규명하고 이를 활용하는 방안이 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 농업용 저수지의 유역권(약 1,500ha) 중 직접 영향을 미칠 수 있는 도시화지역, 농경지 등, 대상지 일대의 생태적 특성을 분석한 후, 이를 바탕으로 생물다양성의 선결과제인 수질관리를 위한 유역권 생태계 관리방안을 제안하였다. 대상지 유역생태계 토지이용현황 분석결과 시가화지역(14.0%)에 의한 수질오염 가능성이 가장 높았고 유형별 분포는 상류에 대면적으로 분포하는 논(65.0%), 밭(11.3%), 시설경작지(5.7%), 과수원(3.9%) 등의 순이었다. 관리를 위해 수질에 영향을 미치는 정도를 평가한 비오톱 유형평가와 오염원 관리 우선정도를 평가한 수계권역 평가를 고려하여 5개 유형으로 구분한 결과, 수변에 인접한 오염원집중관리지역(11.3%)과 오염물질을 유발하고 있으나 수변에서 떨어져 있는 오염원관리지역(0.6%)에 대한 관심이 필요하였다. 관리는 저수지 생물서식 기능 향상 및 유역권 관리를 통한 환경친화적 호소관리를 통한 생물다양성 증진, 생태계 보전 및 복원방안을 제안하였다.

전국(全國) 112개(個) 저수지(貯水池)를 대상(對象)으로 유성인자간(流城因子間)의 관계(關係) 및 유성인자(流城因子)와 첨두유량(尖頭流量)과의 관계(關係)를 조사(調査) 분석(分析)한 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 유성면적(流城面積)과 주하천장(主河川長), 유성면적(流城面積)과 유성(流城)의 주장(周長), 유성면적(流城面積)과 지류총연장(支流總延長), 주하천장(主河川長)과 유성(流城)의 주장(周長), 주하천장(主河川長)과 하천중심장(河川重心長), 주하천(主河川) 평균경사(平均傾斜)와 유성(流城)의 평균표고(平均標高)와의 관계(關係)를 상관분석(相關分析)하여 상호간(相互間)의 상관관계식(相關關係式)을 유도(誘導)하였다. 2. 각 유성인자(流城因子)와 첨두류량(尖頭流量)과의 단순상관분석(單純相關分析) 결과(結果) 상관계수(相關係數) r=0.004~0.546으로 비교적(比較的) 낮게 나타나 유성(流城)으로부터의 유출현상(流出現象)은 그 유성(流城)의 여러 인자(因子)에 영향(影響)을 받는다는 것을 확인(確認)할 수 있었다. 3. 유성면적(流城面積), 주하천장(主河川長), 주하천(主河川) 평균경사(平均傾斜), 저수지(貯水池) 설치점(設置點)의 표고(標高)를 독립변수(獨立變數)로 하여 첨두유량(尖頭流量)과의 다중상관분석(多衆相關分析)을 실시(實施)한 결과(結果) 인 상관식(相關式)이 유도(誘導)되었다.

This study aimed to analyze the prioritized area for the functional change of agricultural reservoir according to the rapid urbanization and social changes through the mapping method. Changwon-si, Gimhae-si,(콤마삽입) and Jinju-si in Gyeongnam province were selected as the study area, considering the results of land-use and cluster analysis. As the planning unit of management area, watershed was used and land coverage map from 1975 to 2015 were analyzed for changes of land use. The reduction ratio (%) of farmland was calculated for identifying the changes in 2013 compared to 1975. As a result, the reduction ratio was 11.9% for Changwon-si, 12.2% for Gimhae-si and 9.3% for Jinju-si, and the number of watershed having functionally reduced potential-area was relatively high in the proportion to the city size.