산지계류의 지형 및 생태계에 미치는 사방시설의 영향과 유목 및 강우에 의한 지형학적 교란 작용에 관한 연구 doc_id PCY_201711220595022681_2

사방댐 건설이 숲 생태계에 미치는 영향은 사방공사를 위한 공사용 도로나 자재반입시설의 부설, 댐 본체의 건설 등으로 인해 하천주변의 좁은 범위를 대상으로 성립하는 숲이 광범위하게 벌채된다. 즉, 수변지역의 산림식생은 수령이 많고 단면적이 큰 수목으로 구성되고 종다양성도 높다. 그러한 식생이 한순간에 없어지면 그 수목을 복원하기 위해서는 많은 시간을 필요로 한다. 이는 동시에 수변의 경관파괴도 의미한다. 또, 공사용 도로에 대해서는 사람이나 자동차의 통행으로 인한 쓰레기의 투기, 수목 초본식생의 도벌이나 남획 등 주변식생에 적지 않은 영향을 미치게 된다. 또한, 사방댐 시공시 본체 시설의 완성에 따라 하천에 의한 교란체계가 변화하고, 그 결과 시설의 상류부분이나 하류지역 수변식생의 수몰, 물 유입, 토사퇴적으로 인한 다양한 영향이 나타나게 된다. 즉, 토사가 채워지지 않은 댐에서 수발공이 막혔을 경우 등 수심이 얕은 저습지를 만들어 냄으로써 초본군락이 형성되어 산지의 수변식물을 교란시키게 된다. 특히 숲에 의한 일사차단은 여름철에도 하천수온을 낮게 유지하는 효과가 있다. 하도폭이 좁은 계류역에 있어서는 그 효과가 보다 현저하다. 이 점에서 유로공의 시공에 의해서 유로 부근의 식생이 제거되면 일사에 쪼이는 정도가 증대해 수온상승을 초래한다. 더구나 시공 이전의 수심이나 유로폭의 풍부했던 변화가 한결같이 평탄하고 얕게 흐르게 된 것도 수온상승의 원인이 된다. 또한, 사방댐 상류의 퇴사면에 있어서는 얕고 넓은 평탄지가 출현한 결과 유로가 일사에 쪼이는 정도를 증대해 수온상승을 초래하게 된다. 결국 계류에서 서식하는 생물에게 수온은 기본적인 환경요소의 하나이고, 이 변화가 생태계에 미치는 영향은 크다. 예를 들어 냉수성 어류들에 있어 수온의 상승은 사활이 걸린 문제이고, 수온변화가 곧 분포지역의 증감으로 이어진다. 뿐만 아니라 사방시설의 설치는 본체 공사만이 아닌 부대적인 토목공사가 행해지는 경우가 많다. 대표적인 것이 인근 도로에서 시공지까지의 설치 도로이다. 산지재해 예방시설물은 야계 흐름의 속도에 변화를 주기가 약하기 때문에 야계 내에 서식하는 생물이 살아갈 수 있는 다양한 공간을 제공하기 어려운 상황이다. 따라서 하천의 자정기능을 되살리기 위해서는 하천 흐름에 역행하는 산지재해 예방시설물의 철거 및 변형이 필요하다. 이러한 목적을 위해서 적용되는 공법이 외톨이 거석공법, 거석 수제공법, 징검다리 거석공법, V자 여울공법 등 다양한 하도공법이 적용되고 있다. 외톨이 거석공법과 거석 수제공법은 계천에 일종의 장애물을 설치하여 그 주변에 유속 변화가 생겨 세굴과 퇴적을 유도하여 수중 생물의 서식처를 조성하는 목적이 있다. 징검다리 거석 공법과 V자 여울공법은 야계 및 계천수의 유속을 증가시키고 공기와의 접촉면을 늘려 자정 기능을 증대시키는 데 그 목적이 있다. V자 여울공법은 특히 여울 직하류에 소를 형성시켜 갈수 시에 물고기의 피난처 역할을 한다. 사방댐의 설치 위치 및 사방용 부재의 설치 부위별 열화특성 조사 결과, 주로 비침적재의 변재부에서 열화가 관찰되었으며, 설치 7년 경과 후에도 사방용 부재의 역학적 특성은 양호한 것으로 조사됨에 따라, 보다 정확한 내구년을 판단하기 위해 지속적인 조사 및 분석이 요구되었다. 또한, 산불 피해로 고사된 소나무의 사방용 부재로서의 활용 가능성이 시사되었다. 국산 소경재의 weathering 및 보존특성 개선 연구를 실시한 결과, 물속침적 및 토사 매립 조건에서 목타르 처리에 따른 보존 특성 개선 효과가 나타났으며, 목초액 처리재는 야외폭로의 조건에서 가장 우수한 보존 특성을 나타냈다. 또한, 목탄 제조 시 생성되는 부산물의 새로운 활용방안을 제시하였으며, 친환경적 사방용 소재로의 활용 가능성이 시사되었다. 일반적으로 산림유역에서 발생하는 다양한 지형학적 교란작용은 강우에 의해 야기된다. 지표면에 도달한 강우는 지중으로 침투하여 지하수대에 이르거나 지표면을 흘러 계류로 유입된다. 특히 상승된 지하수층은 산사태나 땅밀림 등의 지형학적 교란작용을 야기해 많은 양의 유목과 토석을 계류로 유입시킨다. 또한 강우에 의해 증가된 유량은 계안의 횡침식을 야기하여 수변역 상의 수목을 쓰러뜨린다. 이렇게 계류로 공급된 유목은 토석류나 첨두유량에 의해 이동과 체류를 반복하며 하류로 유출된다. Zimmerman et al. (1967)이 유목동태에 관한 선구적인 연구를 발표한 이래, 지난 40년간 몇몇의 연구만이 유역 스케일에 있어서 지형학적 수문학적 특성에 따른 유목유출에 관해 정량적으로 해석했을 뿐이다. 특히 이들 연구의 대부분은 유목유출에 직접적으로 영향을 미치는 유량을 변량으로 해석하였으나, 유량에 영향을 미치는 강우의 특성에 관한 해석을 병행하지 않았다. 수역에서 이동 및 체류하는 대부분의 유기물 및 토사가 수변역으로부터 공급된다는 점을 고려할 때, 수변역에 형성되어 있는 수변림은 수역의 물리적․생태적 환경을 결정하는 중요한 공간적 요소이다. 이러한 수역과 수변역의 연결고리로서 유목(large wood)은 토사 및 거력과 함께 산지계류의 지형을 규제하는 기본적인 요소 중의 하나로서 계류생태계에 큰 영향을 미친다. 즉 수변역으로부터 공급된 유목은 유수의 흐름에 영향을 미쳐 유기물 및 토사의 이동을 제어하며, 그 자체가 하나의 대형유기물로서 생물군집의 유지에 필요한 에너지, 영양분 및 먹이의 순환에 관여함으로써 계류생태계에 서식하고 있는 어류 및 수생곤충 등을 위한 생육공간의 형성 및 유지에 영향을 미친다. 한편, 유목은 산림의 효율적 경영 및 인간생활권의 편리함을 목적으로 계류를 가로질러 설치된 계류공작물의 주변에 집단적으로 체류하여 홍수범람을 야기함으로써 인명 및 재산피해의 원인이 되기도 한다. 즉 강우에 따른 지하수 및 지표유출수의 증가는 사면침식 및 산사태 등을 초래하며, 이로 인해 많은 양의 유목이 토석과 함께 계류로 공급된다. 계폭이 좁고 유량이 적은 상류 산지계류의 경우 산림동태와 사면활동에 의해 생산된 유목은 계상에 장기간 체류하게 된다. 그러나 소규모 지류에서 산사태에 의해 야기될 수 있는 토석류와 계곡 본류에서의 첨두유량에 의해 많은 양의 유목이 일시적으로 하류로 유출되며, 이 과정에서 토석이나 계상 및 계안과의 마찰로 인해 극심한 소편화가 발생한다. 이러한 토석류와 첨두유량은 대규모의 집중호우 시 매우 간헐적으로 발생할 것으로 추정되지만, 상류 산지계류로부터의 유목 유출에 있어서 주된 기작으로 간주된다. 한편, 하류 산지계류의 경우 유목은 성숙한 수변림과 접하고 있는 지역에서 산림동태와 계안붕괴로 인해 주로 생산된다. 이렇게 생산된 유목은 상류 산지계류로부터 유입된 유목과 함께 홍수에 의해 형성된 넓은 계폭과 많은 유량에 의해 하류로 이동하게 되며, 이 과정에서 발생하는 소편화에 의해 유목의 이동 능력은 극대화된다.