강을 가로질러 물의 흐름을 막는 보와 댐은 강의 생태계에 어떤 영향을 미칠까? 보(댐)는 토사의 유통을 막아 강바닥 침식을 초래하고, 보(댐)로 막힌 물에서는 수온상승과 산소부족 현상으로 수질이 악화되어 최악의 경우 수생동물을 멸종시키는 경우도 있다. (역자: 재독한인아고라 + 번역연대)
가로물막이와 수력발전용 구조물이 강의 생태계에 미치는 영향
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7.3 강물을 막아 가두는 조처가 하천과 하안 생태계에 미치는 영향:
가로물막이(댐, 보)로 강물을 막으면 여러 매개변수의 작용으로 변화가 일어난다. 변화의 정도는 가로물막이의 크기와 운용 방법, 강의 유형이나 지역 특성에 따라 달라진다.
7.3.1 수생 생태계의 변형:
강물을 가두면 저수공간의 폭이 늘어나 유속은 감소하고 물살은 약해지며 토사 운송력은 떨어진다. 그 결과 자갈, 모래, 진흙이 순차적으로 퇴적한다. 보로 강물을 막기 전에는 강바닥에 크고 작은 물질이 뒤섞여 소규모의 모자이크를 이루면서 미소서식지(Micro-habitat) 및 중간서식지(Meso-habitat)의 생태가 다양하게 나타나지만, 보를 설치하면 이런 현상은 자취를 감추고 강바닥은 획일화된다. 흐르는 물을 막아 토사의 순환이 방해를 받으면 보 너머 하류쪽 강바닥에 변화가 생긴다. 예를 들어 보에 막혀 자갈과 토사를 공급받지 못하면 하류 구간에 하상침식이 일어난다. 바닥에 자갈이 많은 강에서는 보로 막아둔 구간에 자갈이 가득 차는 현상을 막기 위해 정기적인 준설 작업이 필요하다.
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보로 막은 대형 저수공간은 보 너머 하류구간의 물 흐름을 둔화시킨다. 강물의 역동적인 흐름이 보 때문에 억제되면 강물의 퇴적물 운반능력이 약화되어 강을 변형시키게 된다.
7.3.2 물리·화학적 변화:
보로 막은 대형 저수공간에서 수표면 부근의 수온이 올라간다. 따라서 낮은 수온에서 생활하는 생물들은 삶의 터전을 잃어버린다. 부영양화(富營養化)된 강에서 보로 막은 저수공간의 pH 수치는 식물성 플랑크톤의 생성 정도에 따라 급격히 달라질 수 있다. 저수공간의 수온 증가와 pH 수치 상승이 보 너머 하류구간에 미치는 영향은 상당히 광범위하다. 보로 막은 윗구간에서 일어난 물리·화학적 변화가 보 아래구간에서 정상화되는 과정은 매우 더디다. 차가운 심수(深水)를 방출하는 대형 상류댐에서도 댐 아래쪽 강 구간의 수온체계는 크게 변질된다. 부영향화된 강에서는 가뜩이나 산소가 부족한 물이 방출되어 보 너머 하류구간의 산소결핍은 더 악화된다. 가로물막이 설치로 강의 역동성이 줄어들면 강물과 대기의 가스교환 작용도 감소한다. 그 결과 저수공간의 산소함유량은 줄어들고 자정능력도 떨어진다. 게다가 침전된 진창은 분해되면서 산소를 소모한다. 이 모든 현상이 한꺼번에 발생하면 강에 급성 산소결핍 현상이 나타날 수 있다. 심한 경우 저수공간에는 생물이 살 수 없게 되고 물고기들은 서서히 또는 갑작스럽게 죽음으로 내몰리게 된다. 심하게 오염된 강에 홍수가 발생하면 산소를 소모하는 진창이 이동하면서 최악의 경우 수생동물을 멸종시키는 급성 산소결핍 현상이 나타날 수도 있다.
원문 전문 보기
http://www.umwelt.nrw.de/umwelt/pdf/7.pdf
Originaltext
Der Einfluss von Querbauwerken und Wasserkraftanlagen auf die Gewässerökologie (Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen 2005)
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7.3 Auswirkungen des Aufstaus auf die Lebensgemeinschaften in und an Fließgewässern
In Stauräumen wird das Fließgewässer in Bezug auf eine Vielzahl von Parametern verändert. Das Ausmaß dieser Veränderungen ist abhängig von der Größe und der Betriebsweise des Querbauwerks sowie vom jeweiligen Gewässertyp bzw. der Fließgewässerregion.
7.3.1 Hydromorphologische Veränderungen
Die Querschnittsvergrößerung im Stauraum bewirkt eine Reduktion der Fließgeschwindigkeit und damit eine Abnahme der Transportkraft der fließenden Welle. Infolge dessen findet eine sukzessive Ablagerung von feinerem Geschiebe, Sand und Schlamm statt. Auf diese Weise wird das kleinräumige Mosaik unterschiedlicher Substrate und die daraus resultierende Vielgestaltigkeit der Mikro- und Mesohabitate an der Gewässersohle uniformiert. Der geänderte Geschiebehaushalt kann zu Veränderungen des Gewässerbettes im Unterwasser von Staustufen (z.B. Eintiefungen) führen. Bei geschiebereichen Flüssen sind regelmäßige Stauraumspülungen notwendig, um die Verlandung des Stauraumes zu verhindern.
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Große Stauräume haben eine regulierende Funk-tion auf den Abfluss im unterhalb liegenden Gewässerabschnitt. Die reduzierte Abflussdynamik kann – auch im Zusammenhang mit dem geringeren Sedimenttransport – zur Überformung des Gewässers beitragen.
7.3.2 Chemisch-physikalische Veränderungen
In großen Stauräumen erhöht sich die Temperatur oberflächennaher Wasserschichten. Rhithrale Arten, die an niedrige Wassertemperaturen gebunden sind, verlieren ihren Lebensraum. In eutrophen Gewässern können in Staubereichen starke pH-Wert-Schwankungen in Abhängigkeit von der Phytoplanktonbildung auftreten. Sowohl die Erwärmung des Wasserkörpers als auch die steigenden pH-Werte im Staubereich entfalten eine erhebliche Fernwirkung bezüglich der unterhalb gelegenen Fließstrecken, in denen sich die physikalisch-chemischen Wasserparameter erst allmählich wieder normalisieren. Auch im Falle von Talsperren, bei denen der Abfluss aus dem kalten Tiefenwasser erfolgt, wird das Temperaturregime der unterhalb gelegenen Fließstrecke nachhaltig verändert. Bei eutrophierten Gewässern bewirkt die Abgabe sauerstoffarmen, hypolimnischen Wassers darüber hinaus Sauerstoffdefizite in den unterhalb des Stauraumes gelegenen Gewässerabschnitten. Die durch Aufstau bewirkte Reduktion des Turbulenzgrades verringert den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Wasserkörper. Infolge dessen sinkt in Stauhaltungen mit dem Sauerstoffgehalt auch die Selbstreinigungskraft. In Kombination mit der Sauerstoffzehrung durch den Abbau sedimentierter Schlämme können in belasteten Gewässern akute Sauerstoffmangelsituationen auftreten, im Extremfall ist der Stauraum nicht mehr besiedelbar, es ereignen sich akute oder schleichendes Fischsterben. Auch die Mobilisierung sauerstoffzehrender Schlämme bei Hochwasser kann vor allem in stark belasteten Gewässern akute Sauerstoffdefizite bewirken, die im Extremfall ein Absterben der aquatischen Fauna verursachen.