03_eri hwp

Size: px

Start display at page:

Download "03_eri hwp"

나미 양
5 years ago
Views:

1 Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): Online ISSN: ORIGINAL ARTICLE 남강에대한하천분류체계의적용연구 An Application of Stream Classification Systems in the Nam River, Korea 김기흥 * ㆍ정혜련 경남과학기술대학교건설환경공과대학토목공학과 Kiheung Kim* and Heareyn Jung Department of Civil Engineering, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju , Korea Received 13 May 2015, revised 29 May 2015, accepted 23 June 2015, published online 30 June 2015 ABSTRACT: Because streams have a great diversity of morphological features according to their reaches, it is necessary to classify the types of streams in order to assess their characteristics of channel. In addition, a quantitative assessment system for channel characteristics should be reflected in the stream type properties. Therefore, this study compares two stream classification system (Rosgen s and Yamamoto s) to review their applicability on Korean streams, and the two classification systems were applied on the Nam River. In order for the mean bed slope and the longitudinal connectivity of the provincial and national streams to be reflected in the assessment system of channel characteristics, the Yamamoto system is considered highly adaptable in the stream geomorphology side. In addition, it has been found the Rosgen system has a low correlation of bed slope compared to the Yamamoto system in the view of bed materials. On the other hand, the Yamamoto system was found to be capable of reflecting sediment sorting (hydraulic sorting) of the bed slope. According to the results obtained at the Nam River, the Rosgen system could not classify a type of stream by relationship between bed material and bed slope, but the Yamamoto system can verify the correlation of stream type. However, further review is needed with respect to the applicability of natural rivers. Three types of stream that can be applied to the assessment system of channel characteristics were proposed. KEYWORDS: Bed slope, Longitudinal connectivity, Morphological features, Stream type 요약 : 하천은구간에따라하도의지형학적인특성이다양하기때문에수리및하도특성평가를위해서는하천의유형을분류할필요가있다. 또한하도특성에대한정량적평가체계는하천유형의특성이반영되어야한다. 따라서, 본연구에서는하천분류체계의한국하천에대한적용성을검토하기위하여 Rosgen 의하천분류체계와 Yamamoto 의하천분류체계를비교, 분석하였고, 남강을사례로그적용성을검토하였다. 하천지형학적인측면에서우리나라의지방및국가하천의평균하상경사와종적연속성을고려하기위해서는하천지형학적인측면에서 Yamamoto 의하천분류체계가적용성이높은것으로판단된다. 또한, 하상재료의측면에서 Rosgen 분류체계가 Yamamoto 의분류체계보다는하상경사와의상관성이낮게나타났다. 반면에 Yamamoto 의분류체계는하상경사에따른토사분급 ( 수리분급 ) 을반영할수있는것으로확인되었다. 남강에대하여얻어진결과에의하면, Rosgen 의분류체계로서는하상경사와하상재료의관계로서하천유형을분류할수없으나, Yamamoto 분류체계는그상관성을입증할수있었다. 다만, 자연하천에대하여추가적인적용성검토가필요하다. 하도특성평가체계에적용할수있는 3개의하천유형을결정하여제시하였다. 핵심어 : 하상경사, 종적연속성, 지형학적특성, 하천유형 *Corresponding author: khkim@gntech.ac.kr c Korean Society of Ecology and Infrastructure Engineering. All rights reserved. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 118

2 K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): 서론최근하천환경개선및보전에대한사회적요구의증가에따라중앙정부및각지방자치단체는하천복원사업을경쟁적으로추진하고있으나, 하천환경의현황특히, 생태계기반인하천의물리적특성 ( 구조 ) 에대한평가및진단절차도없이시행되고있는사례가대부분이다. 1990년대후반부터선진국은하천서식환경에대한정성적, 정량적평가기준을마련하여적용하고있으나국내에서는연구과제로서영국 (RHS), 독일 (LAWA), 미국 (EPA) 및호주 (AUSRIVAS) 의물리평가기준을그대로도입하여적용함으로써우리나라고유의수문학적및지문학적환경에지배를받는하도특성을반영하지않고검증없이적용되고실정이다. 하천의분류에대한연구는지형학적인관점에서의선행연구로서 Davis (1899) 가유역의지형과하천의진화단계에따라유년기, 장년기, 노년기로구분하여제시한이후 Horton (1945) 과 Strahler (1952) 는하천의본류와지류를구분하기위하여하천차수이론을제시하였다. 또한, 하도의평면형상이직선형, 사행형, 망상형으로구분되는지형학적인하천형성과정에대한연구는 Leopold and Wolman (1957) 과 Leopold et al. (1964) 에의하여시작되었으며, 그이후는유수력 (stream power) 이하천형성과정을지배한다는명제하에여러가지하천분류법이제시되었다 (Lane 1957, Ferguson 1987, Thorne 1997). 그러나하천복원에대한사회적분위기의형성과더불어하천의설계및관리등하천공학분야에적용할수있도록개발된하천분류체계는미국의 Rosgen (1996), Montgomery and Buffington (1993), 영국의 SEPA (Environment Agency 1990) 및일본 (Yamamoto 1988) 등이있다. 하천환경의물리적특성즉, 수리및하도특성평가의목적은하천기본계획수립과하천복원사업의실행과정에있어기본방향의설정및통합적평가기준으로서사업의성공여부를평가하고, 또한하천이용과보전, 나아가복원계획에대한잠재적인적합성의근거를파악하고이에가치를부여하기위함이다. 본연구에서는하천실무자가적용할수있는하천환경의수리및하도특성평가를위한지표와정량 적평가기준을마련함에있어선진국의하천분류체계및평가기준을검토하였다. 또한, 검토결과를토대로우리나라하천의물리적특성을반영할수있는하천의유형을분류하고각유형의특성을반영할수있는정량적평가기준을제시하고자하였다. 2. 연구방법 2.1 연구수행절차본연구에서는한국형하천환경의수리및하도특성평가기준을개발하기위하여하천분류체계를도입하고자하였다. 하천분류체계는지형학적으로노년기지형이면서전국토의 77% 가산지인우리나라하천의유역특성과충적지하천의특성을반영할수있어야할것이다. 따라서, 하천환경의수리및하도특성평가체계를구축, 적용하고있는선진국의사례에서하천유형의분류, 수리및하도특성평가항목들을비교, 분석하고정량적인하천유형의분류기준을검토하였다. 일반적으로정량화가가능한하천의공간적특성으로서종단적연속성을지배하는하상경사, 유량과경사의곱으로표현되는유수력 (stream power) 에대한반응으로서하상재료의토사분급 ( 수리분급 ) 에따른하상재료입경분포등을기준으로미국 (Rosgen 1994) 과일본 (Yamamoto 1988) 의하천분류체계를검토하였다. 또한, 하천분류체계의적용성을검토하기위하여남강을대상하천으로하상경사와하상재료를분석, 검토하였다. 본연구의수행절차는 Fig. 1과같다. Fig. 1. Flowchart of study process.

3 120 K. Kim and H. Jung / Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): 하천분류체계의분석본연구에서는 Table 1과같이지형학적및공학적하천분류체계에대한고찰보다는하천의수리및하도특성평가기준에명시된하천분류체계를검토하였다. 독일 (LAWA) 의평가체계는 6개항목, 25개지표에대해정량적으로평가하여 7개등급으로최종판정하도록하고있다. 현장조사표의작성에서조사구역에하천유형을저수로특징에따라 6개유형으로분류하고있으며, 25개지표중 7개지표에서하천유형에따라적용평가점수가다르다 (LAWA 2000). 영국 (River Habitat Survey, RHS) 의평가체계는 21 개항목에대해정성적으로평가하여대조하천과비교, 평가하도록되어있으며, 현장조사표에계곡형상을기준으로 6개유형으로분류하고있다 (SEPA 2003). 미국환경보호청 (EPA, Habitat assessment) 의평가체계는 Rosgen의하천분류체계를기준으로급경사 (A, B, C 형 ) 와완경사 (E, C형포함 ) 의 2개의하천유형으로구분하여 10개항목에대해정량적으로평가하도록하고있으며, 다른국가와달리하천유형에따라현장조사표의평가항목이다르고종합판정은 4개의등급으로구성되어있다. 또한, 호주 (AUSRIVAS) 의평가체계는정성적평가와정량적평가로구분되어있다. 정성적평가는영국의 RHS 평가기준과유사한데하천유형을계곡의형상을기준으로 6개유형으로구분하고있으며, 정량적평가는미국 EPA의기준을그대로적용하고있다 (Parsons et al. 2002). 일본의평가체계는정성적또는정량적평가기준을구축하지않고있으나하천수변국세조 사에서전국의직할하천및 1급하천에대하여모니터링을시행하고있다. 일본의하천설계및관리를위한기준은하천구간을하상경사및하상재료등을기준으로 4개의세그먼트로구분하고있다 (Yamamoto 1988). 그러나영국 (RHS) 과독일 (LAWA) 등 EU 지역에서는하도나하도주변지역의단면형상을시각적으로 6~7개유형분류하고있으나정량화된기준은아니다. 이러한분류체계의설정이유는하천의생태환경평가에초점을두고대조하천 (reference stream) 네트워크를기준으로상대평가를하기때문인것으로보인다. 또한, 비교적일정한월별강우분포와관련된수문기상조건, 구릉이발달된지형조건및토지이용조건등과관련이있으며, 규모가작은하천들을기준으로하고있다. 따라서본연구에서는하천공학적으로정량화된기준인미국의 Rosgen (1994) 및일본의 Yamamoto (1988) 하천분류체계의중요매개변수중에서하상경사와하상재료에초점을두고비교 검토하였다 미국의하천분류체계현재미국 (EPA) 의서식처평가 (habitat assessment) 에서는 Rosgen (1994) 의하천분류체계를적용하고있으며, 하상경사, 하도횡단형상, 평면형상, 굴입비, 하폭 / 수심비, 사행도및하상재료를기준으로 A, B, C, D, E, F, G의 7개하천유형으로서분류하고있다. A, B, C, F, G형하천은하상경사 1/50 정도내외의하천에서하상재료가암반에서전석, 호박돌, 자갈, 모래, 실트및점토까지다양하게분포하고있으며, Table 1. Comparisons of stream classification systems. Classification system Number of types Germany (LAWA) 6 Type Channel of V shape, Channel of U shape, Channel of flat shape, Channel of pool type, Pool and gravel bed and Stream of flat type England (RHS) 7 Shallow vee, Deep vee, Gorge, Concave/bowl, Asymmetrical valley, U-shape valley and No obvious valley side USA (Habitat Assessment) 2 High gradient (Rosgen A, B, C type) and Low gradient (Rosgen E, C type) Australia (AUSRIVAS) 6 (2*) Steep valley, Shallow valley, Broad valley, Gorge, Symmetrical floodplain and Asymmetrical floodplain Japan (Segment) 4 Segment M, Segment 1, Segment 2 and Segment 3 *Number of types in AUSRIVAS equal to the USA system.

4 K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): Table 2. Classification of segments (Yamamoto 1988). Category Segment M Segment 1 Segment Mountainous Region Alluvial fan Morphological Valley plain type Natural bank region Representative grain size Structural materials in bank Segment 3 Delta Variable > 2 cm 1-3 cm cm < 0.3 mm In many cases, the bedrocks are exposed to the channel and banks. Sand and silt are placed on the surface, but the thickness is thinner. Bank materials are same as the bed material. Bottom layer is same as bed materials as fine sand, silt and clay mixture. Silt, clay. Channel slope >1/60 (variable) 1/60-1/400 1/400-1/5000 1/5000-Level Sinuosity Variable Meandering sections are a few longitudinally. Erosion in bank Very changeable. Very changeable. Mean depth in channel Meanders are frequently, but channel width/depth ratio is greater where there Sinuosity is various. are S-shaped meanders or islands Moderate and if bed materials are coarse, channel width would be changeable frequently. Infinitesimal and, channel is not changeable substantially. Variable m 2-8 m 3-8 m D, E형하천은 1/200 정도내외에서호박돌 ( 자갈 ) 에서자갈, 모래, 실트및점토까지분포하고있다. 또한, D, E형하천은 1/200 정도내외에서망상하도와하도사행이발생하는것으로조사되었다. 미국의하천유역은하천의윤회과정에서볼때과거에바다였던장년기지형인사막이대부분이며고도는높지만평지가많고, 강우량도아주적은편으로서우리나라와는하천환경이많이다름을알수있다 일본의하천분류체계일본은 Yamamoto (1988) 가하도특성론에서제시한세그먼트분류법을적용하도록권장하고, 하천의하천복원사업및치수사업등의하천계획 설계에이를반영하고있다. Yamamoto (1988) 는하도특성론에서산간부를포함하는하천의종단형은거의동일한경사를가지는구간으로나누어진다고볼수있고, 하상경사가거의동일한구간은하상재료나하도의여러가지특성이유사하므로이것을세그먼트 (segment) 라한다. 하천에서세그먼트수는하천에따라서, 또는하천을세그먼트로구분하는목적에따 라다르다. 세그먼트마다하도의특성이크게다르기때문에그것을존재기반으로하는하천생태계도세그먼트마다그특징이크게다르다는것을나타낸다 (Table 2). 따라서세그먼트는하도의특성을나타내는단위인동시에하천생태계공간구분의단위이다 (Yamamoto 2004). 세그먼트분류체계는하상경사와하상재료입경을기준으로연속적인 4개의영역으로구분함으로써종적연속성과유수력에기인하는하상재료의분포특성을반영하고있으며, 이러한특성이하천생태계기반으로서통계적으로유사한특성을가진다는것을의미한다. 3. 결과 3.1 하천분류체계의검토 하상경사하천의물리적특성즉, 수리및하도특성은유역의수문 기상학적환경과지형 지질학적환경에좌우

122 K. Kim and H. Jung / Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): 118-127 Fig. 2. Comparison of Rosgen (1994) system and Yamamoto (1988) system of channel slope. 된다.

Rosgen의하천분류체계에서는 1/200 이하에서망상하도 (braided channel: DA) 가발생하고, 1/50이하에서는사행하도 (meandering channel: E, C) 가형성되며, 1/50 이상에서직선하도 (Aa+, A) 및준만곡하도 (B) 가나타나는것으로분류하고있다.

5 122 K. Kim and H. Jung / Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): Fig. 2. Comparison of Rosgen (1994) system and Yamamoto (1988) system of channel slope. 된다. 따라서유역의지형학적위치로서유년기, 장년기, 노년기의구분과산지부, 충적평야부등의종단적위치및강우량에지배되는유출량에의한영향 (impact) 에따른반응 (response) 으로서현재의하천이형성되어있다고볼수있다. 하천분류체계도입및적용을검토하기위하여 Fig. 2에서는 Rosgen과 Yamamoto의하천분류를위한매개변수중하상경사를기준으로비교, 검토하였다. Rosgen의하천분류체계에서는 1/200 이하에서망상하도 (braided channel: DA) 가발생하고, 1/50이하에서는사행하도 (meandering channel: E, C) 가형성되며, 1/50 이상에서직선하도 (Aa+, A) 및준만곡하도 (B) 가나타나는것으로분류하고있다. 또한, 1/200 이하의동일하상경사의범위에는복열사주가존재하는하도 (D) 와망상하도 (DA), 사행하도 (C, E), 단열사주하도 (F) 가혼재하는것으로분류하고있다. Yamamoto의하천분류체계에서는하상경사에따라연속된 4개세그먼트 (Segment) 로구성되는것으로분류하고있다. 따라서상류산간부에위치하는세그먼트 M 구간은하상경사가급하고, 중류부충적선상지및곡저평야부에위치하는세그먼트 1 및 2-1 구간은하상경사가중간정도이며, 하류부충적평야및자연제방대부에위치하는세그먼트 2-2 및 3 구간은하상경사가완만하다. 이분류체계에서는하나의세그먼트구간에서는수리및하도특성이통계적으로유사하다는조사결과를바탕으로하고있다. Fig. 3. Comparison Rosgen (1994) system with Yamamoto (1988) system of grain size 하상재료 하도의특성을구분하는주요매개변수중의하나가하상재료이다. 하상재료는유수력또는한계소류력의작용에의한결과로서토사분급현상이발생하며, 상류구간에서는하상재료의입경이굵고, 하류구간으로갈수록작아진다. Fig. 3에서는 Rosgen과 Yamamoto의하천분류를위한매개변수중하상재료입경을기준으로비교, 검토하였다. Rosgen의하천분류체계에서는하상경사및하도평면형상에관계없이 A, B, C, F 및 G 유형에서는기반암, 전석, 호박돌, 자갈, 모래, 실트및점토가분포하고, D 및 E 유형에서는호박돌, 자갈, 모래, 실트및점토가분포하며, DA유형에서는자갈, 모래, 실트및점토가분포하는것으로제시하고있다. Yamamoto의하천분류체계에서는하상경사와수리분급에따라하상재료가분포하는것으로제시하고있다. 세그먼트 M에서는여울- 소 (step-pool) 의구조가발달하여대부분하상과하안에기반암이노출되어있다. 그위에전석과호박돌이분포하고, 부분적으로모래와자갈이존재하며, 하안의구성재료는하안에기반암이노출되어있는경우가많다. 세그먼트 1에서는대표입경이 2 cm 이상인굵은자갈, 호박돌및전석이분포하며, 하안의구성재료는표면에모래나실트등이분포하나두께가얇고하상재료와동일하다. 세그먼트 2는대표입경이 cm 정도인자갈, 모래가혼합된상태로분포하며, 하안의구성재료는가는모래, 실트및점토가혼합되어있으나하부에서는하상재료와동일하다. 세그먼트 3에서는대표입경이 0.3 mm 이하인가는모래, 실트및점토가분포하며, 하안의구성재료는실트와점토이다.

6 K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): (a) Upstream reach of Namgang dam Fig. 4. Map showing the study area. 3.2 하천분류체계적용 남강은낙동강의제1 지류로서유역면적은 3, km 2, 유로연장은 km, 유역평균폭 km, 형상계수는 0.10이며유역형상은하천형태학적으로수지상형태이며, 남강에는낙동강합류점으로부터 km 지점에남강댐이위치하고있다 (Fig. 4). 본연구에서는하도의특성평가기준의개발에필요한하천분류체계의도입을위하여남강을대상하천으로하상경사와하상재료를분석하여그적용성을검토하였다 하상경사남강의구간별하천유형분류를위하여남강댐하류구간 ( 낙동강합류점 -남강댐 ) km와상류구간 ( 단성교 -남강시점 : 댐구간제외 ) 73,00 km에대하여하천지형측량결과를이용하여최심하상경사를분석하였다 (Fig. 5). 남강댐하류구간의최심하상경사는 1/4,490로서 Rosgen (1996) 의하천분류체계에서는 D [<1/200 : D4c, D5c (<1/1,000)] 형으로분류되었으며, Yamamoto 의하천분류체계에서는세그먼트 2 (1/400-1/5,000) 구간으로분류할수있었다. 또한, 남강댐상류의최심하상경사는 km 구간의 1/450과 km 구간의 1/115의 2개구간으로구분할수있었다. Rosgen (1996) 의하천분 (b) Downstream reach of Namgang dam Fig. 5. Minimum channel slope of Nam River. 류체계에서는 C [<1/50 : C1, C2, C3 및 C4 (1/50~ 1/1,000)] 형으로분류되었으며, Yamamoto의하천분류체계에서는남강댐으로부터 41 km 지점상류구간은세그먼트 1 (1/60-1/400) 구간으로나타났으며, 남강댐상류의 41 km 구간과남강댐하류구간은세그먼트 2 (1/400-1/5,000) 구간으로분류할수있었다 하상재료남강의구간별하상재료의특성을파악하기위하여남강댐하류구간 ( 낙동강합류점- 남강댐 ) 에 21 개지점과상류구간 ( 단성교 km: 댐구간제외 ) 에 13개지점에대하여체분석법과화상처리기법으로하상재료의대표입경 (D 60 ) 과최대입경 (D max ) 을분석하였다 (Fig. 6). 남강댐하류구간의 0 ( 낙동강합류점 ) km 구간은모래가분포하고있으며, 금산보상류의 km 지점을포함하여남강댐까지는굵은자갈이분포하는것으로나타났다. 금산보하류구간의평균대표입경 (D 60 ) 은 0.79 mm, 평균최대입경 (D max ) 은 5.40

7 124 K. Kim and H. Jung / Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): Upstream reach (b) Downstream reach Fig. 6. Distribution of bottom materials in Nam River (D 60 - A (D 60) and D max - A (D max) are the results of sieve analysis, D 60 - B and D max - B are the results of digital image processing). mm로분석되었다. 또한, 금산보상류구간에서평균대표입경 (D 60 ) 은 28 mm, 평균최대입경 (D max ) 은 56 mm로분석되었다. 남강댐상류구간에서는자갈과호박돌이주로분포하는것으로나타났고, 화상처리기법 (digital image processing) 에의하여구한평균대표입경 (D 60 - A) 은 113 mm, 평균최대입경 (D max -A) 은 254 mm로분석되었으며, 체분석법 (sieve analysis) 으로구한평균대표입경 (D 60 -B) 은 32 mm, 평균최대입경 (D max - B) 은 72 mm로분석되어큰차이를나타내었다. 남강댐상류 41.0 km 구간과하류 79.0 km 구간에대하여하천분류체계에의한하천유형을분석하였다. 0 ( 낙동강합류점 ) km 구간에서는하상재료대표입경이 mm로서모래가분포하고있어 Rosgen의하천분류체계에서는 A, B, C, D, E, F, G형으로분류되었으며, Yamamoto의하천분류체계에서는세그먼트 2-2 구간으로분류할수있었다. 또한, 금산보상류의 km-남강댐구간에서는대표입경이 mm로서자갈이분포하고있 어 Rosgen의하천분류체계에서는 A, B, C, D, E, F, G형으로분류되었으며, Yamamoto의하천분류체계에서는세그먼트 1 구간으로분류할수있었다. 특히, 이구간에서갑자기굵은자갈이분포하는원인은남강댐방류시플러싱 (flushing) 에의하여입경이작은소류사가하류로운반됨에따라나타나는현상이며, 하상경사 1/4,490 (segment 2) 와하상재료대표입경이 mm (segment 1) 의범위가일치되지않는다. 남강댐과같은다목적댐은홍수조절에따라유량을급격하게감소시키고, 유사를완전히차단하기때문에댐직하류구간에서경사는완만해지지만하상재료의대표입경은증가하는경향을나타내기때문에자연하천과대비되는경향을보인다. 세그먼트분류법은자연하천을대상으로조사, 분석된분류체계이므로댐하류하천의특성을반영하여분류할수없으나세그먼트규모로하천을분류하고세구간 (reach) 의하도특성조사에서는그특성을반영할수있을것이다. 남강댐상류의 km 구간에서화상처리기법으로구한하상재료대표입경은 mm, 0-29 km 구간에서체분석법으로구한대표입경은 mm 로분석되었다. 이구간은 Rosgen의하천분류체계를적용한경우, 두가지방법에의한결과에관계없이 A, B, C, D, E, F, G형으로분류되었으나, Yamamoto의하천분류체계를적용한경우화상처리기법에의한결과는세그먼트 1 구간으로분류되었으며, 체분석법으로분석한결과는세그먼트 2-1 구간으로분류할수있었다. 4. 고찰하천의수리및하도특성평가를위한정량적인하천분류체계의도입을위하여 Rosgen과 Yamamoto 의하천분류체계를남강에적용하였다. 정량적인변수로서하상경사와하상재료의입경을선정한것은동일유량에서유수력을결정하는인자는하상경사이며, 유수력에대한반응인토사분급으로하상재료의입경이결정되기때문이다. 하상경사를분석한결과 Rosgen의하천분류체계는하도의종단적인연속성을명확하게구분할수없는단점이있으며, 동일하상경사에대해서도여러

K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): 118-127 125 Fig. 7. Assessment system of channel characteristics. 가지하천유형이중첩되어유형분류가곤란하였다.

8 K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): Fig. 7. Assessment system of channel characteristics. 가지하천유형이중첩되어유형분류가곤란하였다. 또한, 상류의급경사하천구간에대해서는유형을세분화하고있으나중 하류구간에대해서는하상경사의적용범위가너무크기때문에하천유형을구분하기어려운문제점이있었다. Yamamoto 의세그먼트분류법은산지하천이많은일본의하천을대상으로제안된방법이기때문에하도의종단적인연속성을명확하게구분할수있는장점이있으며, 수문및지문환경이유사한우리나라하천에적용할수있을것으로판단된다. 일본은장년기지형으로서상류는급경사하천이많고중 하류는선상지하천및충적하천이많기때문에노년기지형을기반으로하는우리나라하천특성을반영할수있는하상경사의구분기준이필요하다. 하상재료의분포특성은하상경사에따른유수력에지배를받기때문에하상재료조사시점기준으로선행유출량과빈도에좌우된다. 따라서, 조사시점마다하상재료의분포특성이다소차이를나타낼수있으며, 저수로폭의수십배정도짧은구간내에서도여울과소의입경분포특성은큰차이가있다. 하상재료를분석한결과에의하면, Rosgen의하천분류체계는동일하상경사에서전입경범위의하상재료가분포하는것으로되어있기때문에남강의하 천유형을분류할수없었다. Yamamoto 의세그먼트분류법은하상경사의변화에따른토사분급을반영하고있어하천유형의분류가가능하지만세그먼트경계부근에해당되는구간에서는다소의차이가있었다. 특히, 표면층 30 cm 정도아래의하상재료를분석하는전통적인체분석법과표면층하상재료를분석하는화상처리기법에의한결과는상당히큰차이가있었다. 현재제시된하상재료에의한분류기준은체분석에의한결과로서비교적일치하는결과를보였다. 하천환경평가의한분야인서식환경평가시에는표면하상재료의입경과그에따른다공성이중요하다. 따라서체분석법보다는화상처리기법을적용하는것이합리적이고효율적일것이며, 그에따른하상재료분류기준을마련할필요가있다. 향후, 우리나라하천의하도특성을정확히파악, 평가하기위해서는하상경사및하상재료에대한많은현장조사자료를분석하고, Yamamoto 의세그먼트분류법을개량하여적용할수있는연구가필요하다. 본연구에서는하천생태계의기반인하도및수리특성에대한평가기준을개발하기위한제1단계로서하천의유형을구분하는것이다. 하천은규모에따라대규모스케일 ( 지형, 지질, 토양등에의한구분 ) 로서

9 126 K. Kim and H. Jung / Ecology and Resilient Infrastructure (2015) 2(2): 세그먼트 (segment), 중규모스케일 ( 경사, 하폭, 여울-소, 평면형상등에의한구분 ) 로서세구간 (reach) 및소규모스케일 ( 수심, 유속, 토사분급, 유향, 소규모하상파등에의한구분 ) 으로위계를구분할수있다 (Yamamoto 2004). 따라서 Rosgen과 Yamamoto 의하천분류체계를검토한결과를이용하여세그먼트분류체계를적용하기로하였다. 하도의물리적특성을지배하는매개변수로서하상경사와하상재료의대표입경을기준으로급경사하도 (high gradient: >1/60), 중경사하도 (mid gradient: 1/60-1/400) 및완경사하도 (low gradient: 1/400-1/5,000) 로하천유형을분류하고그유형의특성을평가기준에반영하고자하였다. 하천유형분류 (channel class) 결과의활용방안은 Fig. 7과같고, 하천유형분류이하의과정은후속연구범위이다. 5. 결론본연구에서는하천실무자가적용할수있는하천환경의수리및하도특성평가를위한지표와정량적평가기준을마련함에있어 Rosgen의하천분류체계와 Yamamoto의하천분류체계를비교, 분석하고남강을사례로그적용성을검토한결과를요약하면다음과같다. 1) 하천지형학적인측면에서우리나라의지방및국가하천의평균하상경사를반영하고, 단일하천에대한하도특성평가를위하여하천분류체계를도입할경우에는 Yamamoto의하천분류체계가적용성이높은것으로판단된다. 2) 하상재료의대표입경을기준으로비교, 검토한결과, 상류구간에서는불규칙적인하상구조에따라부분적으로입경이작은하상재료가분포하고, 하류구간에서는저수로의사행또는사주등에의한여울- 소의발생에따라하상재료의분포가큰것으로보인다. 따라서, 하천분류체계에서는토질역학적인통일분류법에의하여하상표면 30 cm 아래의하상재료를채취하여분석하는방법보다는유수력에의한반응의결과인하상표면의재료를분석하는방법을도입할필요가있다고본다. 3) 남강을대상으로분석한결과에의하면 Rosgen의 분류체계로서는하상경사와하상재료의관계로서하천유형을분류할수없으나 Yamamoto 분류체계에서는그상관성이입증되었다. 다만, 자연하천에대하여그적용성을확인해볼필요가있다. 4) 향후의연구에서하천분류체계를도입하여 3개의하천유형을결정하고해당하천유형에적합한하도특성평가기준을개발한다는목표에부합되도록하천환경의수리및하도특성평가기준 ( 안 ) 을제시할계획이다. 감사의글 본연구는국토교통부물관리연구사업의연구비지원 (12기술혁신 C02) 에의해수행되었습니다. References Davis, W.M The geographical cycle. The Geographical Journal 14: Ferguson, R.I Hydraulic and sedimentary controls of channel pattern. In, Richardson, K.S. (ed.), River Channels. Blackwell, London, UK. pp Horton, R.E Erosional development of streams and their drainage basins: Hydrophysical approach to quantitative morphology. Bulletin of the Geological Society of America 56: Lane, E.W A Study of the Shape of Channels Formed by Natural Streams Flowing in Erodible Materials. Missouri River Division Sediment Series No.9, U.S. Army Engineer Division, Missouri River, Corps of Engineers, Omaha, Nebraska, USA. LAWA Gewässerstrukturgütekartierung in der Bundesrepublik Deutschland - Verfahren für kleine und mittelgroße Fließgewässer. Länderarbeitsgemeinschaft Wasser, Berlin, Germany (in German). Leopold, L.B. and Wolman, M.G River channel patterns: braiding, meandering and straight. U.S. Geological Survey Professional Papers 282b: Leopold, L.B., Wolman, M.G. and Miler, J.P Fluvial Process in Geomorphology. W.H. Freeman and Company, San Francisco, USA. Parsons, M., Thoms, M. and Norris, R Australian River Assessment System: AusRivAS Physical Assessment Protocol. Monitoring River Heath Initiative Technical Report no 22, Commonwealth of Australia and University of Canberra, Canberra, Australia. Montgomery, D.R. and Buffington, J.M Channel Classification, Prediction of Channel Response, and

10 K. Kim and H. Jung / Ecol. Resil. Infrastruct. (2015) 2(2): Assessment of Channel Condition. Washington State Department of Natural Resources Timber, Fish and Wildlife. Olympia, WA, USA. Rosgen, D.L A classification of natural rivers. Catena 22: Rosgen, D.L Applied River Morphology. John Wiley & Sons, Chichester, UK. SEPA Field Survey Guidance Manual: 2003 Version. Scottish Environment Protection Agency, Environmental Agency, Bristol, UK. Strahler, A.N Hypsometric (area-altitude) analysis of erosional topography. Bulletin of the Geological Society of America 63: Thorne, C.R Channel types and morphological classification. In, Thorne, C.R, Hey, R.D. and Newson, M.D. (eds.), Applied Fluvial Geomorphology for River Engineering and Management. Wiley, Chichester, UK. pp Yamamoto, K Channel Specific Analysis. Public Works Research Institute Report Tsukuba, Japan. (in Japanese). Yamamoto, K Structural Fluviology. Sankaidou, Tokyo, Japan (in Japanese).

44-3대지.02이광률c

44-3대지.02이광률c Properties of Channel and Evolutions of Fluvial Terraces in Odae River Gwang-Ryul Lee* 1 3 OSL 1 MIS 2 2 MIS 3 2 0 205m/ka 0 269m/ka Abstract This study analyzes the properties of fluvial landforms in