유역의 식생완충대와 불투수지면이 하천수의 질소 함량에 미치는 영향

Abstract

산림식생은 인간의 정주(定住)공간에 깨끗한 수자원을 공급하고 토양을 비롯한 서식처 및 생물다양성 보존 등 많은 이점을 제공한다. 연구대상지인 광교산은 인근 도시의 인구증가와 함께 최근 등산 및 관광에 대한 수요가 증가하면서 주말 및 가족농장과 등산로의 접근성 향상에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 현상은 하천을 따라 조성되어있는 도로와 기타 불투수지면의 확장을 유도하여 하천의 수질에 악영향을 미친다. 산림자연자원을 인위적인 목적을 위해 이용하는 과정에서 산림생태계가 제공하는 수자원이 손실되거나 특정 사람들에게는 제한될 수 있다. 상류의 토지이용으로 인한 총질소 함량 증가는 중ㆍ하류의 도시에 부영양화를 비롯한 환경오염을 유발시킬 수 있는데 수자원 관리 방법 중 식생완충대 설치는 수원지 주변의 생태계를 보호하기 위해 적용할 수 있다. 식생완충대는 하천, 호소 등 표층수에 인접하여 띠 모양으로 형성된 식생피복으로 수질을 보호하고 개선시키는 효과가 우수하며 물리적, 생물학적, 생태적인 기능을 유지하고 기타 사회적 편익을 제공한다. 이번 연구에서는 수원천 상류와 광교천 유역에서 식생완충대와 불투수지면이 하천 총질소 함량에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 이를 위해 Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) 모형 중 Nutrient Retention 모형을 이용하였다. 모형의 신뢰성을 확보하기 위해 Nash-Sutcliffe 지수, 상관계수, RMSE를 이용하여 모형의 보정과 검증과정을 실시하였다. 그 결과 각각 보정과 검증에 대하여 0.85와 0.89, 0.98과 0.93, 0.18과 0.3으로 RMSE를 제외하고 비교적 양호한 결과를 나타내었다. 보정 및 검증 결과를 바탕으로 식생완충대의 조성이 필요한 유역을 우선 파악하기 위하여 총질소 유출량과 저류량의 차이를 지도상에 나타내었다. 이를 바탕으로 식생완충대의 효과를 보기 위해 현재 토지이용과 하천변 10m 식생완충대 조성 시나리오를 각각 적용한 결과 약 12∼28%의 효과가 있는 것으로 나타났다. 총질소 유출제어효과와 저류량 증가분을 고려하여 식생완충대의 효과가 가장 높은 유역을 선정하였다. 연구대상지는 도로를 포함하여 등산 및 관광용도의 불투수지면이 증가하고 있다. 따라서 토지이용변화가 수질에 미치는 영향을 보기 위하여 불투수지면이 점증하는 시나리오를 적용해보았다. 산림식생이 비교적 잘 보전되고 있는 상류 유역의 경우 어느 정도 불투수지면이 증가하여도 하천변 식생완충대의 질소조절능력이 다른 유역에 비해 양호한 편이었으나 하천 주변의 도로 면적이 넓거나 농경지 사이의 식생이 불투수지면으로 전환된 유역은 하천변 식생완충대가 충분히 질소를 조절하지 못하는 경향을 나타냈다. 식생완충대의 효과는 유역의 특성에 따라 다르게 나타났다. 향후 더 많은 실측자료의 확보와 함께 수질정화를 위한 식생완충대의 적정 폭, 배치 등에 대한 연구가 이루어진다면 이를 효과적으로 활용할 수 있을 것이다. 특히 하천변뿐만이 아니라 오염발생원 근처의 식생완충대는 하천에 대한 오염물질의 부하를 완화시킬 수 있다. 식생완충대 관련 지침이 마련되고 InVEST 내 다른 생태계 서비스 모형 연구들이 함께 이루어진다면 토지이용계획에 대하여 다각도로 환경평가가 가능할 것이며 지속가능한 자연자원 이용계획을 수립할 수 있을 것이다.