스트림 복원

Stream restoration
캘리포니아 분빌에 있는 로빈슨 크릭은 하천 복원 프로젝트를 시작하기 전에 하천 둑의 침식이 매우 심했습니다.

하천복원 또는 하천복원은 하천 또는 하천의 환경건전성을 개선하기 위해 생물다양성, [1]레크리에이션, 홍수관리 및/또는 경관개발을 지원하기 위해 실시되는 작업이다.

하천 복원 접근법은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 형태 기반 복구는 하천의 상태를 개선하기 위해 하천의 물리적 개입에 의존하며, 수문학적 및 지형학적 과정(예: 퇴적물 수송 또는 채널 간 연결)의 복원을 옹호하는 프로세스 기반 복구입니다.d 범람원)을 통해 하천의 복원력과 생태적 [2][3]건전성을 보장할 수 있습니다.형태 기반 복원 기술에는 디플렉터, 크로스 베인, 보, 스텝 풀 및 기타 등급 제어 구조, 엔지니어링 로그 걸림, 뱅크 안정화 방법 및 기타 채널 재구성 작업이 포함됩니다.이는 스트림에 즉각적인 변화를 유발하지만, 열화가 더 넓은 규모로 발생하면 원하는 효과를 달성하지 못할 수 있습니다.프로세스 기반 복구에는 물과 침전물 플럭스의 가로 또는 세로 방향 연결성을 복원하고 하천의 수문학 및 지형학에 기초하여 정의된 통로 내의 개입을 제한하는 것이 포함된다.흐름의 변화는 흐름의 [4]역학에 따라 달라지기 때문에 프로세스 기반 복원 프로젝트의 이점을 느끼기까지 시간이 걸릴 수 있습니다.

전 세계적으로 상당한 수의 하천 복구 프로젝트에도 불구하고,[5][6] 하천 복구의 효과는 불충분한 모니터링으로 인해 수치화되지 않고 있습니다.그러나, 환경 의식이 높아짐에 따라, 하천 복구 요건이 세계 각지의 법률에서 점점 더 많이 채택되고 있습니다.

정의, 목적 및 인기

영국에서는 하천 매립이라고 불리기도 하는 하천 복원 또는 하천 복원은 강이나 하천의 환경 건강을 개선하는 것을 목적으로 하는 일련의 활동이다.이러한 활동은 생물 다양성, 레크리에이션, 홍수 관리, 경관 개발 또는 이러한 [1]현상의 조합을 지원하기 위해 하천과 하천을 원상태 또는 기준상태로 복원하는 것을 목표로 한다.하천 복원은 일반적으로 환경 복원과 생태 복원과 관련이 있다.그런 의미에서 스트림 복원은 다음과 다릅니다.

  • 하천공학(River Engineering)은 일반적으로 항행, 홍수 제어 또는 급수 전환을 포함하며 생태복원과 반드시 관련이 없는 목적으로 수역의 물리적 변화를 가리키는 용어이다.
  • 영국에서 항행성 및 관련 레크리에이션 편의 시설을 개선하기 위해 운하 또는 강에 대한 변경을 설명하는 용어인 수로 복구.

하천의 건강 개선은 다양한 종(어류, 수생 곤충, 기타 야생동물)의 서식지 확대와 하천의 제방 침식이 [7][8][9][10]하천의 생태적 건강에 기여하는 것으로 점차 인식되고 있지만, 하천의 건강 개선으로 나타날 수 있다.또한 수질 개선(즉, 오염물질 수준 감소 및 용존 산소 수준 증가)과 준설 또는 홍수 또는 침식 제어 구조물의 [11][12]건설과 같이 정기적인 인간의 개입이 필요 없는 자가 지속적이고 탄력적인 하천 시스템 실현이 포함될 수 있다.하천 복원 프로젝트도 인접 [13]지역의 재산 가치를 높일 수 있습니다.

지난 수십 년 동안, 하천 복원은 [14]인간 활동과 관련된 많은 수생 및 강변 생태계의 열화로 인해 수자원 관리 분야에서 중요한 분야로 떠올랐다.2000년대 초만 해도 매년 10억 달러(약 10억 원)가 넘는 돈이 하천 복원에 투입돼 4만 건에 가까운 복구사업이 [15][16]이뤄진 것으로 추산됐다.

복구 접근 및 기술

Robinson Creek 복원 프로젝트(2005년)에는 하천변 경사면 재형성, 살아있는 버드나무 식물과 큰 바위 배플 추가, 침습종 제거 및 토착종과의 [17]경안화가 포함되었다.

개울물 복원 활동(예를 들어 혹은 교체 또는 제거 생선 흐를 때 웨어와 같은 culvert,[18]장벽을 고치고)자연 하천 기능을 억제하고는 구조의 단순한 개선 또는 제거, 스트림 은행, 또는 하천 구역 복원과 같은 다른 개입의 안정 또는 ofst의 설치에 이를 수 있orm건설된 [19]습지와 같은 물 관리 시설.인간 활동의 결과로 고갈된 하천 흐름을 증가시키기 위해 재활용수를 사용하는 것도 하천 [20]복원의 한 형태로 간주될 수 있다.항법 잠금 장치가 있을 경우,[21] 수영 실력이 떨어지는 물고기를 포함한 광범위한 물고기의 통로를 어느 정도 복구하기 위해 수직 슬롯 어로로 작동할 가능성이 있습니다.

하천 복원 프로젝트는 일반적으로 기후 데이터, 지질학, 유역 수문학, 하천 수력학, 퇴적물 수송 패턴, 수로 형상, 과거 수로 이동성 및 홍수 기록을 [22]포함한 초점 하천 시스템의 평가에서 시작된다.지형학에 [23]따라 스트림을 분류하기 위한 수많은 시스템이 존재합니다.이 예비 평가는 흐름 역학을 이해하고 대처해야 할 관측된 성능 저하 원인을 결정하는 데 도움이 된다. 특히 "자연적" 또는 방해받지 않은 상태가 다양한 [3]제약으로 인해 더 이상 달성될 수 없기 때문에 의도된 복원 작업에 대한 목표 상태를 결정하는 데도 사용될 수 있다.

지난 수십 년간 스트림 복원을 위한 두 가지 광범위한 접근 방식, 즉 양식 기반 복원과 프로세스 기반 복원이 정의되었습니다.전자는 대상 하천 시스템의 특성으로 간주되는 구조적 특징 및/또는 패턴의 복원에 초점을 맞춘 반면, 후자는 하천의 복원력을 보장하기 위해 수문학적 및 지형학적 과정(퇴적물 수송 또는 채널과 범람원 사이의 연결성 등)의 복원에 기초한다.그리고 생태학적 건강.[2]

폼 기반 복원

형태 기반 스트림 복원은 스트림 [3]조건을 개선하기 위해 스트림 채널의 수정을 촉진합니다.목표한 결과에는 수질 개선, 어류 서식지와 풍부성 향상, 제방 및 채널 [6]안정성 증가가 포함될 수 있다.이 접근방식은 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며 미국 환경보호청(U.S. EPA)을 포함한 다양한 정부 기관의 지원을 받고 있다.[2] [15]

형태 기반 복원 프로젝트는 리치 스케일 등 다양한 규모로 수행될 수 있습니다.여기에는 인스트림 구조의 설치, 뱅크 안정화 및 보다 중요한 채널 재구성 노력과 같은 조치가 포함될 수 있습니다.재구성 작업은 채널 형상(부극도 및 사행 특성 측면에서), 단면 또는 채널 프로파일(채널 베드를 따라 기울기)에 초점을 맞출 수 있습니다.이러한 변화는 유속과 난류, 수면 고도, 침전물 수송 및 스크리어에 영향을 미치는 채널을 통한 에너지 방산에 영향을 미친다.[24]

인스트림 구조물 설치

디플렉터

디플렉터는 일반적으로 둑에서 멀리 떨어진 하천의 흐름을 집중시키기 위해 둑 토우(toe)에 설치되고 하천의 중심을 향해 확장되는 나무 또는 암석 구조물이다.그것들은 둑의 침식을 제한하고 수심과 속도 면에서 다양한 흐름 조건을 발생시킬 수 있으며, 이는 어류 [25]서식지에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

크로스 베인 및 관련 구조
크로스 베인

크로스 베인은 바위나 통나무로 만들어진 "U"자 모양의 구조물로, 수로 중앙에 하천 흐름을 집중시켜 둑의 침식을 줄이기 위해 수로를 가로질러 건설된다.이들은 채널 용량에 영향을 미치지 않으며, 수생 생물종의 서식지 개선과 같은 다른 이점을 제공합니다.스트림 에너지를 분산하는 데 사용되는 유사한 구조에는 W-Weir 및 J-Hook [26]베인이 있습니다.

보, 계단 풀 및 경사 제어 구조
워싱턴 D.C.의 록 크릭에 설치된 볼더 스텝 풀장이 수영장은 수위를 높이고 물고기가 [27]강을 가로지르는 부분적으로 잠긴 하수관 위를 헤엄칠 수 있게 해준다.

암석이나 목재(통나무 또는 나무 잔해)로 건설할 수 있는 이러한 구조물은 흐름의 높이를 점차 낮추고 흐름 에너지를 분산시켜 흐름 속도를 [7]감소시킵니다.침대의 열화를 억제할 수 있습니다.그들은 그들로부터 상류로 물을 축적하고 하류로 빠르게 흐르는 환경을 만들어 물고기의 서식지를 개선할 수 있다.하지만 너무 높으면 물고기 통행을 제한할 수 있다.

엔지니어링 로그 걸림

새롭게 부상하고 있는 스트림 복원 기술은 엔지니어링된 로그 [28]잼을 설치하는 것입니다.비버 댐과 나무 부스러기의 수로화와 제거로 인해, 많은 하천은 둑의 안정과 건강한 수중 서식지를 유지하는 데 필요한 수압 복잡성이 부족하다.캘리포니아[29] 마린 카운티의 라그니타스 크릭과 워싱턴 주 시애틀의 손턴 크릭과 같은 하천에서 큰 나무 파편을 하천에 다시 도입하는 방법이 실험되고 있습니다.통나무 막힘은 물줄기, 수영장, 온도 변화를 일으켜 물의 흐름에 다양성을 더합니다.살아있는 나무 조각과 [30]죽은 나무 조각은[29] 공학적 통나무 막힘의 장기적인 안정성에 중요한 역할을 합니다.그러나 통나무 막힘의 개별 목재 조각은 장기간에 걸쳐 안정성이 거의 없으며 자연스럽게 하류로 운반되어 더 많은 통나무 막힘, 다른 하천 특징 또는 인간 인프라에 갇힐 수 있으며, 이로 인해 인간이 사용할 [30]수 있는 불편함이 발생할 수 있습니다.

은행 안정화

둑의 침식은 일반적으로 수생 및 강변 [9]서식지의 지속가능성과 다양성에 유리한 것으로 여겨지지만, 둑의 안정화는 하천 복원 프로젝트의 공통적인 목표이다.이 기술은 스트림 도달 범위가 매우 제한되거나 인프라가 [31]위협받는 경우에 사용할 수 있습니다.

뱅크 안정화는 리랩, 개비온의 설치 또는 호안 및/또는 생체공학 방법을 사용하여 달성되며, 이는 뱅크 안정화 구조물을 건설하기 위해 활식물의 사용에 의존합니다.살아있는 가지에서 새로운 식물이 싹트면 뿌리는 토양을 고정시키고 [31]침식을 막는다.이를 통해 생명공학 구조는 "하드" 엔지니어링 구조보다 더 자연스럽고 진화하는 조건에 더 잘 적응할 수 있습니다.생물 공학 구조에는 파신, 브러시 매트리스, 브러시 층 및 식물 지리학이 포함됩니다.[32]

기타 채널 재구성 기술

채널 재설정에는 스트림의 물리적 변경이 포함됩니다.프로젝트의 규모에 따라 채널의 단면을 변경할 수 있으며, 토공사를 통해 구불구불한 곳을 구축하여 목표 스트림 형태를 달성할 수 있습니다.미국에서는 1990년대에 [33][34]개발된 방법인 NCD(Natural Channel Design)에 기반한 작업이 빈번하다.이 방법에는 채널 패턴 및 지오메트리, 지형, 경사 및 바닥 재료와 같은 매개변수에 따라 복원할 스트림의 분류가 포함됩니다.이 분류에는 8단계와 40단계를 포함하는 NCD 방법에 기초한 설계 단계가 뒤따른다.이 방법은 원하는 형태학의 구축과 침식과 채널 [15]이동성을 제한하기 위해 바위와 식물과 같은 천연 물질에 의한 안정화에 의존합니다.

폼 기반 복원에 대한 비판

그 인기에도 불구하고, 형태 기반 복원은 과학계로부터 비판을 받아왔다.일반적인 비판은 형태 기반 복원이 종종 관찰된 문제를 야기하는 과정의 공간 및 시간적 척도보다 훨씬 작으며, 대상 상태는 종종 하천이 어떻게 보여야 하는지에 대한 사회적 개념에 영향을 받고, 반드시 하천의 지오모를 고려하지 않는다는 것이다.rphological 맥락(예: 굽이치는 강은 더 "자연"적이고 아름다운 것으로 보는 경향이 있는 반면, 국지적 조건은 때때로 땋은 [2][9][15][35]강과 같은 다른 패턴을 선호한다).또한 NCD 방법에 대한 수많은 비판들이 하천지질학자들에 의해 제기되어 왔는데, 그들은 이 방법이 하천지질학에 대한 충분한 지식이 없는 실무자들이 때때로 사용하는 "조리책" 접근법이라고 주장하여 프로젝트 실패를 초래했다.또 다른 비판은 NCD 방법(및 다른 형태 기반 복원 방법)[15][36][37]의 채널 안정성에 대한 중요성으로, 진화하는 조건에 대한 스트림의 충적 동적 및 적응성을 제한할 수 있습니다.NCD 방식은 워싱턴 D.C. 지역에서 소규모, 내부 식림, 상층수, 습지 등에 부적절하게 적용돼 자연림 [38]생태계가 훼손된다는 비판을 받아왔다.

프로세스 기반 복원

구조 수정으로 하천의 조건을 개선하는 형태 기반 복원과 달리 프로세스 기반 복원은 하천의 충적 및 생태 역학에 [2][3][6]기여하는 수문 및 지형학적 과정(또는 기능)을 복원하는 데 초점을 맞춘다.이러한 하천 복원은 1990년대 중반부터 생태계 중심의 [39]접근으로 인기를 끌고 있다.프로세스 기반 복구에는 수력 발전 댐, 경사 제어 구조물, 침식 제어 구조물 및 홍수 방지 [2]구조물의 영향을 받을 수 있는 (하천과 범람원 사이의), 종방향 연결 및/또는 물 및/또는 침전물 흐름의 복원이 포함된다.Valley Floor Reseting은 하천 수로를 채우고 하천이 해부된 수로를 새로 조각할 수 있도록 함으로써 프로세스 기반 복원을 전형적으로 보여줍니다. 이는 하천 진화 [40]모델의 'Stage Zero'와 일치합니다.일반적으로 프로세스 기반 복원은 시스템의 복원력을 극대화하고 유지 보수 [23]요건을 최소화하는 것을 목표로 합니다.경우에 따라서는 양식 기반 복원 방법을 프로세스 기반 복원과 결합하여 주요 구조를 복원하고 복원된 프로세스를 기다리는 동안 장기적으로 [3]적절한 조건을 보장할 수 있습니다.

접속성 향상

전체 길이를 따라 인접한 범람원에 대한 하천의 연결성은 하천 시스템의 균형에 중요한 역할을 한다.하천은 유역의 물과 침전물 플럭스에 의해 형성되며, 이러한 플럭스의 변화(양, 강도 또는 타이밍)는 수생 및 강변 생태계의 변경뿐만 아니라 평형 평면 형태와 단면 기하학적 변화를 초래할 것이다.제방을 제거하거나 수정하면 하천과 범람원 [2]간의 연결을 개선할 수 있습니다.마찬가지로, 댐과 경사 제어 구조물을 제거하면 물과 침전물 플럭스가 복원되고 물고기 군집에 미치는 영향이 [3]평가되기 어려울 수 있지만 서식지가 더욱 다양해질 수 있다.

기존 인프라를 제거하거나 수정할 수 없는 하천에서는 연결성을 극대화하고 최소한의 생태계 요건을 보장하는 흐름 패턴을 달성하기 위해 침전물 및 물 관리를 최적화할 수도 있습니다.여기에는 댐으로부터의 방류뿐만 아니라 농업 및 도시 수원으로부터의 [41][42]물의 지연 및/또는 처리도 포함될 수 있다.

최소 스트림 코리더 폭 구현

인간 인프라에 대한 영향을 제한하면서 하천의 생태적 건전성을 보장하는 또 다른 방법은 시간이 지남에 따라 하천이 이동할 것으로 예상되는 통로를 설명하는 것이다.[10] [39] 이 방법은 이 코리더 내의 최소 개입 개념을 기반으로 하며, 이 코리더의 한계는 하천의 수문학 및 지형학에 기초하여 결정되어야 한다.이 개념은 (둑 침식과 관련된) 하천의 횡방향 이동성으로 제한되는 경우가 많지만, 일부 시스템은 다양한 리턴 기간의 [39]홍수에 필요한 공간도 통합한다.이 개념 적용해서, 세계 다양한 국가들의 U.S.A.,[43][44][45]"강을 방"에서"스트림 복도"또는"강 회랑"의 Netherlands,[46][47]France[10][48](어디"침식 가능한 복도"의 개념도 사용되는 것)과 퀘벡에서"espace 드 liberté"("자유 공간")(Ca에서 이 두명 결과 개발되었다무.),[39][49]"espace réservé aux 스위스에서는 [50][51]"eaux", 이탈리아에서는 [52]"fascia di pertinenza fluviale", 스페인에서는[53] "flavious territory" 그리고 [10]영국에서는 "물을 위한 공간을 만든다".비용 편익 분석에 따르면 이 접근법은 하천 안정화 및 유지관리 비용 절감, 침식과 홍수로 인한 피해 감소, 복원 [49]하천에 의한 생태 서비스 등으로 장기적으로 유리할 수 있다.단, 유역 규모 스트레스 요인이 흐름 [44]열화에 기여하는 경우에는 이 접근방식을 단독으로 구현할 수 없다.

기타 프랙티스

싱가포르의 레인 가든

상기 복원 방법 및 방법 외에 유역 규모에서 하천 열화 요인이 발생할 경우 추가 조치를 시행할 수 있다.첫째, 고품질 지역도 보호해야 한다.추가 조치에는 (이상적으로 토종과의) 경안/재림 노력, 침식과 유출을 최소화하는 농업 모범 관리 관행의 채택, 유역 전체에 걸친 하수 및 산업 유량의 적절한 처리, 그리고 호수로의 수송 지연/최소화를 위한 빗물 관리 개선 등이 포함된다.오염물질 이동을 [2][41][42]최소화하고 있습니다.대체 빗물 관리 시설에는 다음과 같은 옵션이 있습니다.

하천복원사업의 효과

2000년대 미국의 하천복원 노력에 대한 연구는 National River Restoration Science Synthesis(NRRSS) 데이터베이스의 작성으로 이어졌으며,[16][54] 이 데이터베이스에는 미국 내 35,000개가 넘는 하천복원 프로젝트가 유럽 등 다른 지역에서도 이루어지고 있다.그러나 전 세계적으로 매년 많은 수의 하천 복구 사업이 이루어지고 있음에도 불구하고 하천 복구 사업의 효과는 여전히 [15]미비한 상태이다.이러한 상황은 복원된 스트림의 생물물리학적 및 지구화학적 맥락에 대한 제한된 데이터, 불충분한 사후 모니터링 작업 및 프로젝트 [5][6][23]효과 평가에 사용되는 다양한 메트릭에 기인하는 것으로 보인다.복원 프로젝트의 목적에 따라 목표(어류 개체수 복원, 충적 역학 등)가 완전히 달성되려면 상당한 시간이 걸릴 수 있다.따라서 모니터링 노력은 대처해야 할 상황의 규모에 비례해야 하지만 프로젝트의 [4][23]효과를 완전히 평가하기 위해 장기적인 노력이 필요한 경우가 많습니다.

일반적으로 열화문제의 특성, 원인, 규모 등을 고려한 적절한 복원방법의 선택에 따라 사업효과가 좌우되는 것으로 나타났다.이와 같이 리치 스케일 프로젝트는 수질 문제 등 [2]유역 규모에 근본 원인이 있는 조건을 복원하는 데 일반적으로 실패합니다.또한 과학적 근거가 불충분한 설계로 인해 프로젝트 실패가 발생할 수 있으며, 복구 기술이 주로 미적 [12][55]이유로 선택되었을 수도 있습니다.하천복원사업의 효과에 영향을 미칠 수 있는 추가 요인으로는 복구대상 부지 선정(예를 들어, 방해를 받지 않은 수역 부근에 위치한 부지를 보다 효과적으로 재인식할 수 있음)과 복구작업 수행에 필요한 수목 벌채 및 기타 파괴작업의 양(장기적으로 진행될 수 있음)이 있다.서식지의 [56]질에 해로운 영향을 끼친다.)종종 도전으로 여겨지지만, 일반적으로 공공의 참여는 하천 복원 [3]프로젝트의 장기적인 성공에 긍정적인 요소로 간주됩니다.

법률의 도입

하천 복원은 여러 주의 입법 체계에 점차 도입되고 있다.예로는 자유 공간의 프랑스어로 개념이 채택 공간의 개념 물줄기의 지정 스위스 법률과 요구 사항은 상태로 가까이 자연 state,[50]a으로 넘어가는 스트림을 회복하기에 포함 legislation,[10]bodies,[57]표면 물을 복원하는 유럽 물 체계의 약속을 포함한다nd은 포함한미국 버몬트주와 [44][45]워싱턴주의 토지 이용 계획에서 하천 회랑의 사용.과학계에서는 일반적으로 이러한 진화를 긍정적으로 보고 있지만, 일부에서는 아직 개발 [2][39]중인 분야에서 유연성이 떨어지고 혁신의 여지가 줄어들 수 있다는 우려를 나타내고 있다.

정보 자원

Cranfield University에 본부를 둔 River Restoration Center는 National River Restoration Inventory를 담당하며,[58] 영국의 하천 수로와 범람원 복구, 개선 및 관리 노력에 대한 모범 사례를 문서화하는 데 사용됩니다.하천 복원에 대한 기타 확립된 정보 출처로는 미국의 [59]NRRSS와 [60]유럽 전역의 프로젝트 세부사항을 보유하고 있는 유럽 하천 복원 센터(ECR)가 있다.ECRR 및 LIFE+ RESTORE 프로젝트는 Wiki 기반 하천 복원 사례 [54]연구를 개발했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

Wikimedia Commons에는 스트림 복원과 관련된 미디어가 있습니다.
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