지속가능한 소규모습지를 위한 입지환경유형별 물순환 특성 연구

국문 초록 (Abstract)

국제적으로 기후변화로 인해 나타나는 환경문제 중 물 재해 및 재난을 예방하고 대응하기 위한 미래 물관리에 대한 관심이 필요한 시기이다.
본 연구는 국내 통합물관리와 지역의 물순환계획이 중요해짐에 따라 농업지역에서 가뭄대책 해결방안으로 시행되고 있는 소규모 습지 조성사업에 활용될 수 있는 연구를 수행하고자 하였다. 농민들의 물안보(Water-Security)를 함양시켜줄 있는 수자원 중 소규모 습지를 대상으로 유역권의 물순환 영향을 도출하고자 하였으며, 이에 충청남도의 강우사상을 유역별로 분석하고 산재되어 있는 소규모 습지의 분포특성을 도출하였다. 그리고 소규모 습지의 소단위 유역권을 설정하여 입지환경특성에 따른 유형을 분류하고 물순환 특성을 제시하였다.
대상지 범위는 ①충청남도 15개 시군 67개 표준유역, ②67개 유역별 소규모 습지, ③입지환경 특성분석을 위한 태안군, 당진시, 보령시 소규모 습지, ④소단위 유역권으로 크게 4가지 범위로 설정하였다.
선행연구를 통해 소규모습지를 정립하였으며, 입지환경특성 분석을 위해 충청남도의 마을습지 인벤토리 구축자료를 활용하였다. 물순환 해석모형을 비교하여 강우유출사상과 유역별 저류 및 유출능 분석에는 NRCS-CN 방법을 적용하였고, Arc-SWAT Tool을 활용하여 입지환경특성별 소규모습지의 수리수문 기능을 분석하였다.
광역적 강우량분석과 충청남도 소규모 습지 현황, 밀집도 분석과 강우유출곡선지수(CN)를 분석한 결과, 충청남도 2014년부터 2017년 사이 가뭄현상을 확인하였다.
충청남도 67개 유역별 저류량과 습지밀집도를 중첩시켜 세부연구대상지를 선정하고자 하였다. 밀집도가 높은 지역으로 태안의 용요천 유역일대, 당진시 석문방조제, 아산시 강청수위표 유역 낮은 지역은 보령시 보령댐, 공주시 공주보, 금산군 봉황천 유역일대로 도출되었으며, 최종적으로 태안군, 당진시, 보령시를 선정하였다.
소규모 습지를 집수구역으로 한 소단위 유역권을 설정하였다. 습지의 규모만큼 유역과의 비율도 중요함에 따라 소규모 습지와 같은 소생태계의 수리수문학적 요소를 평가하기 위해서는 소단위의 유역권을 설정하여 영향을 분석 및 평가하는 것이 중요하다. 소단위 유역권 형성 후 소규모습지의 위치, 지형학적 요인에 따라 GIS를 이용하여 유출기여유역과 함양지역으로 분류하였다.
이에 태안군에서 소유역 510개, 소단위 유역권 총면적 10.91㎢, 유출기여유역 191개소(7.1㎢), 함양지역 184개소(3.7㎢)를 형성되었고, 당진시는 소유역 77개, 소단위 유역권 유출기여유역 124개소(2.05㎢), 함양지역 202개소(2.0㎢), 보령시는 소유역 59개, 소단위 유역권 6.83㎢, 유출기여유역 146개소(3.16㎢), 함양지역 82개소(3.67㎢)가 형성되었다.
입지환경특성 유형 분류를 위한 습지 및 소단위 유역의 인자는 습지고도(m), 유역권면적(㎡)과 유역권의 평균CN, 저류량, 유입량, 그리고 주변인자인 50m 평균경사, 토지피복유형 대분류 농업지역, 초지, 산림지역, 수역, 나지, 시가화건조지역, 습지지역을 선정하고 현황을 분석하였다. 소단위 유역권 인자에서는 유출량을 제외한 평균 CN, 흙의 저류량, 유효강우량, 유입량, 저류량, 유역평균고도, 유역평균경사를 선정하여 분석하였다.
소단위 유역의 수리수문인자는 소단위 유역면적에 따라 다르게 나타났으나 유출량을 제외한 전반적 수리수문 인자들이 평균적으로 뚜렷한 차이를 보였다. 토지피복유형에서는 주거지역, 공업지역, 상업지역, 교통지역, 논, 밭, 기타재배지, 시설재배지, 인공초지, 내륙습지, 자연나지에서 유의미한 차이를 나타내었다.
유출기여유역은 산림지역이 침엽수림 40.1%, 침엽수림 22.3%, 혼효림 17.1%로 가장 높게 나타났으며, 인공초지 15.7%, 밭 12.1%, 논 11.4% 순으로 나타났다. 함양지역은 보령시의 산림지역 비율로 인해 침엽수림이 26.5%, 농업지역에서 논 21.3%, 밭 18.3% 순으로 높게 나타났으며, 유출기여유역보다 수역에서 내륙수 11.0%, 연안습지 9.1%, 내륙습지 5.4%로 높게 나타났다. 이에 따라 유출기여유역과 함양지역으로 크게 유형을 2가지로 분류하고 소규모습지와 소단위 유역권의 수리수문학적 분석을 통해 입지환경에 따라 총 5가지 유형의 물순환 특성을 제시하였다.
본 연구를 통해 강우유출곡선지수, 저류량, 토지피복, 정밀토양도를 데이터로 활용하여 유역의 강우사상을 분석하고 유역 내 소규모 습지의 주변 입지환경특성과 소단위 유역환경에 따른 수리수문기능의 변화를 확인할 수 있었다. 단, 소규모 습지를 집수구역으로 설정시 주변 DEM과 평균경사 그리고 하부 하수도 및 하천과의 거리, 연결성이 중요할 것으로 판단되었다. 또한, 소단위 유역권의 형성과 소규모 습지의 유역대비 저류량 변화와 NRCS 방법 등을 고려하였을 때, 농촌지역의 물순환, 수자원 재이용 계획 수립시 소규모 습지에서 저류 및 월류량을 고려한 하도 추적 등을 이용할 필요가 있을 것으로 판단되었다.
본 연구는 소규모 습지 입지환경특성에 따른 유형별 물순환 특성은 습지자체의 특성보다 입지환경에 따라 형성 및 영향 받을 수 있는 것을 확인하였다. 향후 농업용수 확보 및 재이용을 위한 유역 내 물수지 분석의 소규모 습지 물순환 시스템 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• <목 차>
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구목적 6
• 3. 연구과정 7
• Ⅱ. 관련이론 및 선행연구 9
• 1. 소규모 습지 연구 9
• 가. 소규모 습지 개념 9
• 나. 습지 유형 및 기능 12
• 다. 수문에 의한 관리권역 설정 14
• 라. 습지 입지환경특성 수문 모델 15
• 2. 유역권 설정 연구 17
• 가. 소단위 유역권 설정 17
• 나. 유역 수리수문특성 분석 18
• 3. 물순환 모델 연구 19
• 가. 강우유출사상 특성 분석 19
• 나. 지역 물순환 시스템 21
• 4. 시사점 도출 및 적용 23
• Ⅲ. 연구범위 및 방법 29
• 1. 연구내용 29
• 2. 연구범위 30
• 가. 공간적 범위 30
• 나. 시간적 범위 33
• 3. 연구방법 34
• 가. 유역별 강우유출현황 분석 및 세부연구대상지 34
• 나. 소단위 유역권 설정 40
• 다. 습지 및 유역 수리수문 인자 43
• 라. 소규모 습지 물순환 특성작성 44
• Ⅳ. 연구결과 및 고찰 46
• 1. 광역적 강우유출사상 분석 46
• 가. 충청남도 강우사상 46
• 나. 유역별 수리수문 특성 53
• 다. 소규모 습지 분포 특성 63
• 2. 세부연구대상지 선정 69
• 가. 대상지 선정 과정 69
• 나. 세부연구대상지 선정 결과 70
• 3. 소규모 습지 소단위 유역권 설정 71
• 가. 지방하천 중심 유역권 설정 71
• 나. 소규모 습지 중심 집수구역 74
• 다. 소단위 유역권 설정 결과 75
• 4. 소규모 습지 입지환경 분석 81
• 가. 소규모 습지 입지환경 인자 도출 81
• 나. 소규모 습지 주변 입지현황 분석 82
• 5. 소단위 유역권 수리수문 특성 분석 86
• 가. 토지피복현황 분석 86
• 나. 고도 및 평균경사 89
• 다. 저류 및 유출 특성 분석 92
• 6. 유형별 물순환 특성 95
• 가. 소규모 습지 입지환경특성 분류 95
• 나. 유형별 물순환 특성 제시 100
• 다. 물순환계획 수립 활용방안 118
• Ⅵ. 결론 및 제언 120
• 1. 결론 120
• 2. 제언 124
• ❚인용문헌 126
• ❚ABSTRACT 134
• ❚부 록 140

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