하천 생태계 및 비탈면 복원을 위한 구조적 안정성 및 기술

들어가면서
지난호까지는 주로 물을 주제로 하천, 저수지, 갯벌 등 다양한 유형의 습지 생태계를 복원하거나 조성하기 위한 이론적 근거로서 물의 물리적·화학적 특성, 하천 등에 적용될 기본적 이론으로서 수리수문학적 이론, 하천 수리수문 해석 모델(HEC series), 지형 및 도로 등 복원 기반 조성을 위한 이론과 공학적 원리를 살펴보았다.
이번호에서는 지난호에서 간단히 살펴보았던 강우와 피크타임에 대한 분포도를 좀 더 상세히 살펴 본 후, 1)청계천 생태모니터링에 따른 하천생태계의 복원 및 변화 사례를 살펴보고, 2)비탈면 복원을 위한 토압 및 비탈면의 구조적 안정성 관련 이론과 더불어 3)댐저수지 비탈면 복원 사례를 살펴보고자 한다.

하천 생태계 복원 및 변화 사례
-강우 형태에 따른 피크타임
지난호에서 하천 복원을 위한 몇 가지 고려 사항의 하나로서 피크타임을 고려한 홍수량에 대하여 논의한 바 있다. 즉, <그림1>은 기본적인 홍수기 수문곡선인데, 실제 강우 지속기간에 따라 첨두홍수량에 이르는 시간과 홍수량에 차이가 있다.
<그림2>에는 짧은 기간에 강우강도가 높은 집중호우가 내리는 경우와 긴 기간 동안 강우강도가 낮은 호우가 내리는 경우의 첨두홍수량이 나타나있다. 배수설계를 위한 유역 내 홍수량은 그림에서 강우시간과 첨두홍수량의 관계를 나타낸 곡선(굵은 곡선)을 따르게 된다.
그런데 강우의 진행방향에 따라 피크타임 특성은 달라지게 된다. 다음 <그림3>에서 보는 바와 같이 강우의 진행 방향이 유역 상류에서 하류로 이동하는 경우 전유역이 첨두유량에 기여하게 되고 피크타임에서의 첨두유량이 커지게 된다. 반면에 강우 진행방향이 유역 하류에서 상류로 이동하는 경우 첨두유량은 작지만 첨두분포가 길게 나타난다.
한편, 도시화에 따른 도시하천에서는 토지이용의 변화와 하천 구조의 변화로 인해 자연하천에 비해 더 짧은 시간에 더 많은 유량을 보이게 되며, 이는 <그림4>에서 보는 바와 같이 가파른 곡선으로 나타난다.

도심과 같이 자연적이지 않은 공간에 인공습지를 도입하는 경우 습지는 홍수기 빗물의 흐름을 지연시키고 흡수하며 저장된 물을 지속적으로 장기간에 걸쳐 방출한다는 점에서 스폰지와 같은 역할을 한다. 이는 피크타임을 완화하며 첨두홍수량을 저감시켜 홍수의 가능성을 줄여준다.