In stream ecosystem assessment, RIVPACS, which makes a simple but clear evaluation based on macroinvertebrate community, is widely used. In this study, a preliminary study was conducted to develop a RIVPACS-type model suitable for Korean streams nationwide. Reference streams were classified into two types (upstream and downstream), and a prediction model for macroinvertebrates was developed based on each family. A model for upstream was divided into 7 (train): 3 (test), and that for downstream was made using a leave-one-out method. Variables for the models were selected by non-metric multidimensional scaling, and seven variables were chosen, including elevation, slope, annual average temperature, stream width, forest ratio in land use, riffle ratio in hydrological characteristics, and boulder ratio in substrate composition. Stream order classified 3,224 sites as upstream and downstream, and community compositions of sites were predicted. The prediction was conducted for 30 macroinvertebrate families. Expected (E) and observed fauna (O) were compared using an ASPT biotic index, which is computed by dividing the BMWPK score into the number of families in a community. EQR values (i.e. O/E) for ASPT were used to assess stream condition. Lastly, we compared EQR to BMI, an index that is commonly used in the assessment. In the results, the average observed ASPT was 4.82 (±2.04 SD) and the expected one was 6.30 (±0.79 SD), and the expected ASPT was higher than the observed one. In the comparison between EQR and BMI index, EQR generally showed a higher value than the BMI index.

수생태계 생물학적 온전성을 평가하기 위하여 국내 하천 및 하구 923개 지점의 자료를 근거로 한국형 다중형 돌말지수 (KMDI)를 개발하고, 이를 금강수계 233개 지점을 대상으로 온전성평가를 실시하여 단일형 돌말지수들과 비교 검토하였다. KMDI의 개발은 1) 먼저 선행문헌들을 참고로 300개 이상의 메트릭을 추출하고, 2) 이 중 설명력이 높은 46개 후보 메트릭을 선택하며, 3) 각 메트릭 값들의 변이성, 중복성, 변별력, 환경에 대한 민감성 등을 검증하고, 최종적으로 5가지의 메트릭을 선정하였다. KMDI는 매트릭의 단순합으로 표현하고, 환경요인들에 대한 신뢰성 검토 결과, 토지이용, BOD, TN, 전기전도도 등에 대해 높은 민감성 및 설명력을 보였으나 단일형 돌말지수들 보다는 동일 지점의 생물학적 온전성은 다소 높게 평가되는 특성을 보였다. 추후 국내는 물론 지역에 상관없이 적용가능한 설명력 높은 매트릭의 발굴 및 정확한 돌말류 분석 연구가 뒷따라야 될 것으로 판단되었다.

River water quality and organisms have a very close relationship with the human living environment and health, so it is very important to ensure and maintain the ecological integrity of the aquatic ecosystem. In that sense, benthic diatoms have relatively little mobility, can explain the effects of long-term exposed pollution sources, and are very suitable indicator organisms for river ecosystem evaluation. Diatom ecologists have been developed various diatom indices to assess water quality and stream ecosystem over the world. However, they so far have insufficient identification of taxa, are strongly regional, and are difficult to apply as they are domestically. Unfortunately, there has not been developed an independent diatom index suitable for the Korean stream. Therefore, management of water quality and aquatic ecosystem suitable for domestic rivers can be made, and development or improvement of comprehensive multivariate diatom index for the integrated assessment of water quality and aquatic ecosystem is urgently needed.

Odonata are widely distributed in the global scale. Their distribution and abundance influenced by various environmental factors where they habit. Therefore, their distribution patterns reflect the differences of their habitat condition. In this study, we characterized the distribution patterns of Odonata in korean streams by considering various environmental condition such as geographical, landscape, hydrological, and water quality factors. Species Ischmura asiatica, Cercion calamorum, and Onychogomphus ringens displayed the highest abundance and occurrence frequency in the dataset. Among various environmental factors altitude was the most contributing factors on the distribution of Odonata species, and the species richness was higher at low land than at high land.

지형자료를 활용하여 지표수의 흐름 경로를 탐색하고 하천 네트워크를 추출하는 것은 수문 해석의 주요한 과정이다. 오늘날, DEM (digital elevation model)을 활용하여 유역 내 각 지점의 흐름 방향을 탐색하고 추가적인 특성인자를 산정하는 작업이 보편화되었다. DEM을 바탕으로 한 하천망의 추출에서 어려운 문제의 하나는 하천의 시점을 결정하는 것이다. 하천시점을 결정하는 정량적인 방법에는 하천이 생성되기 위한 최소한의 유역면적(upslope area)을 의미하는 유원면적(source area)을 가정하여, 각 지점의 유역면적이 유원면적보다 크면 해당 지점을 하천의 유로로 선택하는 방법이 있다. 보통 유역 전체에 일정한 값의 유원면적을 적용하여 하천의 시발점을 선택하지만, 유원면적은 실제로 유역 내 각 지점의 지형적 특성에 따른 하나의 변수로 다루는 것이 더 합리적이다. Montgomery and Dietrich (1988)는 유원면적이 다양한 지형학적, 기상학적, 지질학적 요소들의 관계에 따른 변수라는 관점을 제시하였으며, 특히 각 지점의 경사에 의존적이라는 것을 주장하였다. 유역 내의 모든 지점에 대하여 유역면적과 경사를 도시화하면, 일반 경사면에서는 두 가지 요소의 관계가 명확히 드러나지 않는 것에 반해 하천의 유로 구간에서는 유원면적과 경사의 함수 관계가 비교적 뚜렷하게 나타나고, 해당 면적을 각 지점의 유원면적으로 설정할 수 있다. 본 연구에서는 이렇게 상이한 하천시점 결정방법을 국내 유역에 적용하고 비교해 보았다. 가공되지 않은 DEM에 존재하는 웅덩이(depression cell)를 제거하고, 경사가 없는 평탄 지역에 대해 흐름 방향을 결정하기 위한 가상의 경사를 부여하는 전처리 과정으로는 Jenson and Domingue (1988)의 depression filling 기법과 Garbrecht and Martz (1997)의 imposed gradient 기법을 적용하였다. 가공된 지형자료를 바탕으로 각 지점에서의 흐름 방향을 결정하는 과정에는 기존 흐름 방향 탐색 모형의 단점을 합리적으로 보완한 GD8 (Paik, 2008) 모형을 적용하였다. 본 연구에서 두 가지 하천시점 탐색법을 비교한 결과, 유원면적-경사의 관계를 고려한 하천시점 탐색법이 고정된 값의 유원면적을 전 유역에 적용한 결과에 비해 실제 자연 하천망의 특성을 잘 반영한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 향후 지점의 경사와 함께 토양의 특성과 유역의 기후 특성 등 다양한 인자를 추가 고려한다면 실제 하천 발달의 물리적 과정에 보다 근사한 하천망 추출 결과 도출이 가능할 것으로 기대된다.