Mangyeong River and Dongjin River are highly dependent on external regions for domestic and agricultural water, and the agricultural water supply and use system of those rivers are very complicated. For smooth water supply, rivers are used as a supply system. Of the total river water use permits (as of 2019), agricultural water accounts for 97.5%, 80.4% in Mangyeong River and Dongjin River, respectively. The excessive intake of river water as agricultural purpose is causing the stream to dry out and to deteriorate the ecological health of the river. It is necessary to minimize the water use system that takes in and utilizes river water. In both rivers, the flow rate of agricultural drainage and the load of major water quality items that flowing into the main stream are similar to or higher than those of the major tributaries, indicating that management is necessary to improve the water quality of the river. It is necessary to understand the effect of agricultural drainage on river water quality by establishing a continuous monitoring system for the form of agricultural drainage.

The objectives of this study were to analyze the influence of chemical water quality on fish guilds, pollution tolerance and the multi-metric ecological health, based on the Fish Assessment Index (FAI) in the main stream of Mangyeong River between 2009−2016. The quality of water with specific conductivity, TP, and NH4-N got worse dramatically in the down region. During the study, a total of 50 species were collected and the most dominant species was Zacco platypus. Also known as tolerant species, accounted 22.9% of the total abundances, thus indicating a trophic degradation. The downstream region (S5) had the highest number of fish external abnormalities, indicating a degradation of ecological health, based on the fish assemblages. Pearson correlation analysis indicated that relative abundance of tolerant fish species and omnivore fish species had a significant positive correlation (r>0.30, p<0.05) with values of BOD, conductivity and NH4-N. Whereas, the relative abundance of the sensitive species and insectivore species had a significant negative relations (r<−0.30, p<0.001) with the parameters. The mean obtained from the multi-metric fish model, based on the FAI of all sites was 47 (n=40). This indicated a “fair condition” in the ecological health, and the downstream regions (S3−S5) were judged as “bad condition”, indicating an influence of the chemical degradation on the ecological health.

본 연구의 목적은 장기 모니터링을 통해 만경강 본류의 이･화학적 수질 및 담수어류상의 변화를 파악하고, 어류평 가지수(Fish Assessment Index, FAI)를 적용하여 만경강 본류의 생태건강도를 진단하는데 있다. 이에 만경강 본류의 5개 지점을 선정하여 2009년부터 2016년까지 8년간 매 1회에 걸쳐 어류 현장조사 및 하천 생태건강도를 실시하였으며, 이･화학적 수질 분석을 위해 물환경정보시스템의 수질 측정망 자료를 이용하였다. 지난 8년간 만경강 본류의 이･화학적 수질분석 결과, 생 물학적 산소요구량(BOD), 전기전도도(Conductivity), 총질소(TN), 총인(TP) 및 암모니아성 질소(NH4-N)가 상류에서 하류로 갈수록 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 Conductivity, TP 및 NH4-N는 각각 전주천과 익산천이 합류한 후에 위치한 지점인 S4~S5지점에서 급격하게 증가하는 것으로 나타나, 각각 전주천과 익산천에서 유입되는 하수처리수와 가축분뇨처리수에 의해 급격하게 수질이 저하 되는 것으로 사료되었다. 어류 현장조사 결과, 8년간 만경강 본류에서는 총 14개과 50종 3200개체가 채집되었으며, 피라미(Zacco platypus)가 22.9%로 우점하고 있는 것으로 나타났다. 법정보호종으로는 멸종위기 1급에 해당하는 퉁사리(Liobagrus obesus)와 감돌 고기(Pseudopungungia nigra)가 각각 13개체, 7개체 채집되었으며, 외래종으로는 큰입배스(Micropterus salmoides)와 블루길(Lepomis macrochiurs) 그리고 떡붕어(Carassius cuvieri)가 각각 69개체, 65개체, 3개체 채집되었다. 하지만, 이중 생태교란어종에 해당하는 큰입배스(Micropterus salmoides)와 블루길(Lepomis macrochiurs)의 전체어종에 대한 상대풍부도는 각각 2.2%, 2.0%로 나타나, 만경강 본류에서 이들 생태교란종에 의한 생태계교란은 미미한 것으로 사료되었다. 각 지점별 외래종(Exotic species), 여울성저서종(Riffle- Benthic species), 비정상종(Abnomalities) 및 멸종위기종(Endangered species)의 상대빈도를 분석한 결과, S2지점은 조사지점 중 유일하게 멸종위기종에 해당하는 퉁사리(Liobagrus obesus) 및 감돌고기(Pseudopungungia nigra)의 서식이 확인되어 수생태계 건강성이 아주 우수한 것으로 사료되었으며, 향후 이들의 보존을 위한 대책마련이 필요할 것으로 사료되었다. 반면, S5지점은 비정상어종의 상대빈도가 조사지점 중 가장 높게 나타나 수생태계 교란이 아주 심각한 것으로 사료되었다. 지점별 채집된 어류의 내성도 및 트로픽 길드(Tolerant & Trophic guild) 분석 결과, S4와 S5지점에서 민감종(Sensitive species)이 단 한 종도 채집되지 않았을 뿐만 아니라, 충식종(Insectivore species)이 아주 적게 채집되어 S4 와 S5지점에서 하천의 자연성 및 서식환경에의 교란이 가장 심한 것으로 사료되었으며, 이러한 결과는 S4~S5지점으로 갈수록 수질이 저하되는 것으로 분석된 이･화학적 수질 분석 결과와 일치하였다. 이･화학적 수질과 어류 분포특성과의 Pearson 상관도 분석 결과, BOD, Conductivity 및 NH4-N가 내성종(Tolerant species) 및 잡식종(Omnivore species)의 상대빈도와 통계 적으로 유의한 양의 상관관계(｜r｜>0.3, p<0.05)를 나타내고, 민감종(Sensitive species) 및 충식종(Insectivore species)의 상대빈도와는 통계적으로 유의한 음의 상관관계(｜r｜>0.3, p<0.05)를 가지는 것으로 나타났다. 이에 따라 유기물 및 NH4-N에 의한 수질악화에 의해 만경강 하류유역에서 민감종 및 충식종의 비율이 감소한 것으로 사료되었다. 특히, NH4-N는 주로 가축분뇨 및 하수처리수에 의해 유입되므로, 향후 전주천 및 익산천에서 유입되는 하수처리수 및 가축분뇨처리수의 관리 대책이 필요할 것으로 사료되었다. 마지막으로, 어류 다변수 모델을 이용하여 만경강 본류의 생태건강도를 평가한 결과, 만경강 본류의 평균 FAI 점수는 47(범위 : 0~100, n=40)로 “보통(C)”에 해당하는 것으로 나타났다. 또한 각 지점별 FAI값을 비교한 결과, S1과 S2지점이 각각 “좋음(B)”, “매우좋음(A)”에 해당하는 것으로 나타나 생태건강도가 우수한 것으로 나타난 반면, S3, S4, S5 지점 모두 “나쁨(D)”에 해당하는 것으로 나타났다. 이에 따라 S3~S4지점에서 유입되는 전주천과 S4~S5지점에서 유입되는 익산천에 의한 수질악화 및 유기물 축적에 따른 하상 단순화 등의 서식지 파괴에 의해 생태건강도가 악화된 것으로 사료되었다.

본 연구는 2007년 만경강의 중∙상류의 3개 지점을 선정하여 어류의 길드특성 및 조직별 수은 함량을 분석하였다. 어류의 종조성 분석에 따르면 7과 26종이 채집되었으며, 주요 우점종은 갈겨니(47%)로 수질오염에 쉽게 사라지는 민감종(Senstive species)이 우점하였다. 상류의 S1지점은 균등도 및 종 다양도가 낮게 나타났으나 그 밖의 2개의 지점들에서는 종다양도 및 풍부도가 높은 것으로 나타났다. 내성도 길드 분석에 의하면 S1과 S2 지점에서는 민감종의 비율이 각각 70%, 42%을 보였으나 반면 공단이 나 도심지의 점오염원에 의해 영향을 받는 S3 지점은 민감종의 비율 감소(1%) 및 내성종의 비율(60%)이 증가하였다. 트로픽 길드 분석에서는 충식종의 비율이 S1에서 S3으로 갈수록 감소하였다. 이런 특성은 유기물질(BOD, COD), 영양염류(TN, TP), 전기전도도, 대장균수 및 부유물질에 근거한 이∙화학적 수질 평가 결과와 일치하였다. 물리적서식지평가(QHEI)는 3지점에서 모두 ‘양호’상태로 나타나 물리적 서식지가 양호한 상태일지라도 수질에 의해 어류의 종구성이 달라질 수 있음을 나타냈다. 어류의 조직(tissue) 내의 총 수은 함량 분석에 따르면, 평균 농도는 149.6 μg kg-1로서 식약청의 기준(500 μg kg-1) 에 따르면 어류 건강성에 영향을 줄만한 농도는 아닌 것으로 평가되었다. 각 조직별 수은 농축도는 근육에서 가 장 높았고, 신장, 척추, 간, 아가미의 순으로 나타났다.

This study examines the potential restoration of abandoned channels of the Mangyeong River in South Korea. To analyze the morphological changes and equilibrium conditions, a flow duration analysis was performed to obtain the discharge of 255 m3/s with a recurrence interval of 1.5 year. It is a gravel-bed stream with a median bed diameter of 36 mm. The reach-averaged results using HEC-RAS showed that the top width is 244 m, the mean flow depth is 1.11 m, the width/depth ratio is very high at 277, the channel velocity is 1.18 m/s, and the Froude number is also high at 0.42. The hydraulic parameters vary in the vicinity of the three sills which control the bed elevation. The total sediment load is 6,500 tons per day and the equivalent sediment concentration is 240 mg/l. The Engelund-Hansen method was closer to the field measurements than any other method. The bed material coarser than 33 mm will not move. The methods of Julien-Wargadalam and Lacey gave an equilibrium channel width of 83 m and 77 m respectively, which demonstrates that the Mangyeong River is currently very wide and shallow. The planform geometry for the Mangyeong River is definitely straight with a sinuosity as low as 1.03. The thalweg and mean bed elevation profiles were analyzed using field measurements in 1976, 1993 and 2009. The measured profiles indicated that the channel has degraded about 2 m since 1976. The coarse gravel material and large width-depth ratio increase the stability of the bed material in this reach.

The content and distribution of some heavy metals (Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Ni, Zn and Pb) were investigated in the <63 ㎛ bed sediments of the Mangyeong river to recognize the extent of contamination. Results showed that a wide range of concentrations was apparent for every metal. These variations were particularly significant at the confluence of tributaries. High levels of metals occur mainly in the confluence of tributaries. Geoaccumulation indexes have been calculated to assess whether the concentration observed represent background or contaminated levels. It is proved that the Mangyeong River is moderately to strongly polluted for Mn, Cr, Cu, Zn and Pb. The spatial extent of pollution was examined, and it was found that the most polluted area is located in the confluence of Iksan and Jeonju tributaries.

The modified biochemical oxygen demand (MBOD) were conducted to evaluate the water quality and fertility in the Mangyeong river from november 2002 to april 2003. MBOD method was used to evaluate algal growth potentials and their limiting factors. MBOD depends on the amount of available inorganic nutrient and organic substrate during 5-day incubation in the dark condition at 20℃. The MBOD assay depends on inorganic nutrients such as phosphorus and nitrogen as well as reduced carbon as called MBOD, MBOD-P, and MBOD-N, respectively. The concentration of pollutants were in the range of 3.08～48.36 mg/L for COD. The concentration of nutrients were in the range of 0.37～111.62 mg/L for dissolved inorganic nitrogen (DIN) and 0.00～1.03 mg/L for dissolved inorganic phosphorus (DIP). The results of MBOD bioassay showed that the MBOD, MBOD-P and MBOD-N values were 15～173 mg O2/L, 13～165 mg O2/L and 66～175 mg O2/L ranges, respectively. The MBOD values are found to be the highest in Iksan River and the lowest in Hari River throughout the Mangyeong River. The relationships of MBOD, MBOD-P and MBOD-N in MBOD method were generally found in MBOD≒MBOD-P≒MBOD-N. But the result of Gosan was appeared to MBOD≒MBOD-N>MBOD-P. The MBOD-N value was higher 3 to 5 times than the MBOD-P value in the Gosan station. The algal growth potentials expressed as the concentration of chlorophyll-a were maximum 20 times more than algal biomass in the water column.