보를 설치하면 강과 강변 범람원 그리고 지하수에 어떤 피해가 오는지 잘레 강을 예로 들어 설명한다. 강을 파서 직선화하는 공사보다 보를 설치하는 공사가 생태계에 더 심각한 피해를 입힌다는 사실과 같은 보 공사라도 강의 위치와 강바닥 경사에 따라 피해가 다르게 나타난다는 사실을 오랜 관찰과 조사를 바탕으로 기술하고 있다. 독일 연방자연보호청 공식자료로, 학술지 노바 악타 레오폴디나(Nova Akta Leopoldina)에 실린 글. 저자: 알폰스 헨리히프라이제(Alfons Henrichfreise) 박사 (역자: 베를린리포트 + 번역연대)
잘레 강에 건설한 보의 폐해
보가 설치되면 자유곡류하천의 자연적 순기능과 수위조절 기능은 지속적으로 심각하게 방해받는다. 잘레(Saale) 강은 이 사실을 잘 보여주는 사례로, 알프스에서 발원하는 경사가 급하고 봄철 해빙기와 여름철에 홍수가 잦은 강들보다 엘베(Elbe) 강이나 그 지류인 잘레 강처럼 경사가 완만하고 식물 성장기에 홍수가 적은 강에 보를 설치하는 것이 훨씬 더 심각한 피해를 초래한다.
보 때문에 축소된 지하수 수위의 변동 폭을 원래대로 늘려주기 위해 수위 조절용 우물을 이용해 인위적으로 물을 보충하거나 유출하는 방안 등이 있으나, 이런 지하수 관리방식으로 과연 지하수 수위의 변동 폭을 충분히 늘려 유지시킬 수 있을지 답해줄 만한 검증된 전문지식과 장기적으로 축적된 경험이 현재까지 존재하지 않는다.
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1.도입:
자유롭고 거침없이 흐르는 강은 유량을 늘였다 줄였다 하면서 주변 지역에 생명줄 구실을 하는 범람원을 만들어낸다. 범람원은 강줄기를 따라 형성되는 지대로 홍수로 유량이 늘면 그 토양이 지표면 아래로부터 젖어들 뿐 아니라 강물의 범람으로 대부분의 면적이 침수되었다가 유량이 줄면 다시 물 웅덩이 몇 개만 남기고 말라버리는 특성을 갖고 있다. 범람원은 이렇게 독자적인 타입의 지형으로 라인 강 상류(Oberrhein) 및 도나우(Donau), 모젤(Mosel), 마인(Main), 잘레 강 등에도 대거 보를 설치하기 전에는 이런 범람원에 속하는 저지대들이 있었다. 이들 강을 직선화한 후에도 보를 설치하기 전까지는 광범위한 유역에서 토양과 동식물 보호에 필요한 큰 폭의 유량 변동은 유지되고 강이 인간에게 주는 자연적인 혜택도 지속되었다.
2.수위변동의 자연적 순기능과 보 건설로 인한 부작용:
큰 폭으로 그리고 주기적으로 변동하는 강의 수위는 한편으로는 거의 매년 홍수를 통해 범람원을 침수시켜 수분을 공급하고, 다른 한편으로는 낮은 수위로 흐르는 기간동안 토양에 충분한 공기를 공급하여 통풍의 효과를 자연스럽게 가져다 준다. 범람원의 이런 “심호흡” 작용은 식물이 토양 깊숙이 뿌리내릴 공간을 마련해주고 토양 속 영양분을 이온 상태로 흡수할 수 있게 하여 식물 성장을 촉진한다. 큰 폭의 수위변동은 범람원에서만 생존할 수 있는 특수한 동식물의 성장요건이기도 하다. 즉, 수위 및 습윤도의 주기적인 변동은, 종종 건조와 침수의 반복이라는 일종의 스트레스를 동반하면서, 범람원 특유의 생태계가 존속하는 데 필수적인 환경을 구축하는 것이다. 주기적으로 지하수 수위가 낮아지면 식물은 더 깊이 뿌리내리므로 범람원 녹지대는 보다 확고히 자리 잡는다.
또한 강의 수위가 주기적으로 낮아져야 강바닥이 단단하게 굳어 밀폐되는 현상(Kolmation/Clogging)이 일어나지 않는다. 범람원은 전체적으로 지면의 높낮이도 다르고 식물이 뿌리내릴 수 있는 토양층의 두께에도 기복이 있어서, 강의 수위변동이 현저해야만 범람원 환경에 이로운 침수와 건조가 확실하게 되풀이된다. 범람원의 오랜 침수상태는 오랜 건조상태만큼 해롭다.
이 때문에 강의 수위가 역동적으로 변화하고 강이 다양한 모습으로 자연스럽게 흐를 때만 범람원의 위치별로 특정한 생물이 성장할 수 있고 범람원 전역에서 특유의 다양한 동식물이 번성할 수 있다. 보가 설치되면 수위의 역동적인 변화는 중지되고, 범람원에서는 다음과 같은 문제가 발생한다:
- 높은 지대는 항상 말라 있다.(범람원 전체 면적의 약 50% 이상 차지)
- 중간 지대는 항상 습하다.(범람원답지 않은 현상)
- 낮은 지대는 항상 젖어 있거나 물에 잠긴다.
보를 설치하기 전에는 끊임없는 수위변동이 힘찬 맥박처럼 전체 환경을 활기차게 하고 홍수 때는 강물을 범람시켜 범람원에 치명적인 정체 현상을 막았다. 그러나 보를 설치하면 식물이 뿌리내릴 토양은 줄고 강 흐름의 역동성도 위축되며 범람원이 항상 젖어 있거나 물에 잠기는 등 침수상태에 놓이는 시간이 점점 길어진다. 이렇게 되면 각종 수생식물이나 갈대류, 강가에 자라는 검은오리나무나 늪지수풀 같은 식물군에는 유리하지만, 범람원 특유의 선구종 풀류나 수풀 및 초지는 밀려난다.
지하수와 지표수에 지대한 영향을 주는 강의 흐름과 수위변동에서 역동성이 사라져버리면, 범람원 특유의 기능과 함께 범람원을 서식처로 하는 동식물군이 멸종되거나 형체를 알아 볼수 없을 정도로 파괴되는 결과를 가져온다.
강이 자유롭게 흐르는 구간과 보를 설치한 구간에서 나타나는 분명한 차이점은 관련 전문서(HÜGIN 1962, DISTER 1980, HÜGIN 1980, HÜGIN und HENRICHFREISE 1992)에서도 찾아볼 수 있지만, 베른부르크(Bernburg)에서 잘레 강 하구에 이르는 짧은 구간에만 가봐도 범람원에 대한 지식이 있는 사람이라면 누구나 그 차이를 쉽게 알아볼 수 있다.
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따라서 보를 세우거나 높이는 공사는 범람원에 유해하기는커녕 오히려 지하수 수위를 높여 범람원에 유익하다는 견해는 잘못된 것이다. 그밖에 그런 공사가 범람원에서 물이 빠지는 현상을 막거나 예방하기에 적합한 조치라거나 보로 강을 막아 지하수 수위를 높이면 여름철 갈수기의 지하수 부족 현상까지 개선할 수 있다는 평가도 있지만, 이 같은 판단은 보 설치가 범람원 존속의 필수조건인 폭 넓은 수위변동을 약화시킨다는 점을 놓치고 있다. 그리고 무엇보다도, 범람원을 위해서는 강의 수위가 낮아지는 현상도 필수라는 점과 대다수 생물군, 특히 멸종 위험에 처한 생물군이 범람원의 강가 저지대에 서식한다는 점을 간과하고 있다.
오늘날 잘레 강 보 설치 구간에 해당하는 칼베(Calbe) 지역을 보면, 보가 설치되기 전에는 수목 성장에 필요한 봄철 범람이 지나가고 난 뒤 여름철 지하수 수위가 백버들 숲이 우거진 범람원 최저지대보다 1m 정도 낮게 위치했다(백버들은 뿌리에 주기적인 통풍이 있어야 생존한다 ㅡ역자주). 현재 잘레 강에서 이와 유사하게 좋은 조건을 갖춘 장소는 보 구간을 벗어나 바로 계속 이어지는, 칼베에서 잘레 강 하구(잘레 강이 엘베 강과 합류하는 곳 ㅡ역자주)까지 자유롭게 흐르는 구간 뿐이다.
이밖에 라인 강 상류(Oberrhein)의 남쪽 구간에도 심한 하방침식(강바닥이 패는 현상. 하방침식으로 강의 수면이 내려가면 지하수 수면도 함께 내려간다. ㅡ역자주)으로 인한 범람원 소실 현상을 막기 위해 ‘브라이자흐 주립 저류지 (Landeskulturwehr Breisach)’ (Kulturwehr는 지하수면 상승을 목적으로 만든 저류지 ㅡ역자주)를 설치했으나, 보를 설치한 이후로는 범람원 거의 전역에서 범람원적 특성은 사실상 사라진 것으로 드러났다(HÜGIN 1985).
####원문 전문 보기
http://www.bfn.de/fileadmin/MDB/documents/saale.pdf
Originaltext
Zur Problematik von Stauhaltungen unter besonderer Berücksichtigung der Saale (BfN 2001)
Zusammenfassung
Die natürlichen Wohlfahrtswirkungen freifließender Flüsse und ihre Wasserstandsschwankungen werden durch den Bau von Staustufen erheblich und nachhaltig beeinträchtigt. Am Beispiel der Unteren Saale wird dargelegt, dass die Beeinträchtigungen von Flußabschnitten mit geringem Gefälle und wenigen Hochwassern in der Vegetationsperiode wie an der Elbe und an der Unteren Saale wesentlich größer sind als bei hohem Fließgefälle und bei überwiegend von Frühjahrs- und Sommerhochwassern geprägten Flüssen alpiner Herkunft.
Es gibt Vorhaben, die durch Stauhaltungen in Mitleidenschaft gezogenen Grundwasserstandsschwankungen durch Einspeisungs- und Entnahmebrunnen wieder zu vergrößern. Bis heute liegen jedoch keine fachlich qualifizierten Erkenntnisse und langfristigen Erfahrungen vor, dass diese oder andere Methoden der Grundwasserbewirtschaftung die erforderlichen großen Grundwasserstandsschwankungen auf Dauer wiederherstellen können.
…
1 Einleitung
Frei und unablässig strömende Flüsse schaffen kraft ihres pulsierenden Wechsels von hoher und niedriger Wasserführung ihre Auen als Lebensadern der Landschaft. Auen sind Bereiche entlang von Flüssen, deren Böden bei Hochwasser nicht nur von unten durchfeuchtet, sondern zum größten Teil von ausuferndem Wasser überströmt werden und anschließend wieder bis auf wenige Wasserflächen trockenfallen. Damit stellen sie einen eigenen Landschaftstyp dar, zu dem ursprünglich auch die Niederungen der heute mit Staustufen bestückten Flußstrecken wie z. B. an Oberrhein, Donau, Mosel, Main und Saale gehörten. Der große Wechsel der Wasserstände blieb bei der Begradigung der Flüsse in weiten Bereichen maßgebend für den Boden sowie für die Pflanzen- und Tierwelt erhalten. Damit bestanden - solange nicht der Bau von Staustufen einsetzte - auch deren natürliche Wohlfahrtswirkungen für den Menschen fort.
2 Natürliche Wohlfahrtswirkungen von Wasserstandsschwankungen und deren Beeinträchtigung durch Dauerstaue
Von Natur aus bewirken starke, immer wieder auftretende Wasserstandsschwankungen der Flüsse, dass die Flußauen einerseits fast alle Jahre durch Überschwemmungen mit Wasser versorgt, ihre Böden aber andererseits während niedriger Wasserstände auch wieder durchlüftet werden. Dieses gleichsam tiefe Aus- und Einatmen der Aue erschließt nicht nur den Pflanzenwurzeln einen tiefen Bodenraum, macht dessen Nährstoffe in ionarer Form aufnehmbar und steigert somit die Wuchsleistung;
große Wasserstandsschwankungen sind auch Voraussetzung für die Entwicklung spezifischer Pflanzen- und Tiergemeinschaften, die nur in der Aue und nirgends sonst leben können. Wechselnde Wasserstände und Wechselfeuchte - oft einhergehend mit zeitweiligem Trocken- und Nässestreß für Arten - bilden somit den existenznotwendigen Rahmen für auetypische Biozönosen.
Immer wieder auftretende tiefe Wasserstände verbessern mit der tieferen Durchwurzelung des Bodens die Standfestigkeit des Auewaldes. Ferner wirken wiederkehrende niedrige Wasserstände der nachhaltigen Abdichtung des Gewässerbettes, der Kolmation, entgegen.
Große Wasserstandsschwankungen in Auen sind auch deshalb erforderlich, weil dadurch das gesamte Auegelände mit seinen beträchtlichen Höhenunterschieden und der stark schwankenden Mächtigkeit der durchwurzelbaren Bodendeckschicht immer wieder den günstigen Einfluss des Wassers erhält und ebenso häufig trockenfällt. Dauernde Vernässung ist für Auen ähnlich schädlich wie ständige Trockenheit. Deshalb können nur die ausgeprägte Dynamik der Wasserstände und die natürliche Strömungsvielfalt des frei fließenden Wassers die spezifische Wuchsleistung der unterschiedlichen Auestandorte und die auetypische Vielfalt der Vegetation und Tierwelt auf der ganzen Fläche zur Entfaltung bringen.
Im Staustufenbereich kommt die große Wechselwasserstandsdynamik zum Erliegen. Deshalb stellen sich folgende Nachteile ein:
Hochgelegene Aueflächen bleiben dauertrocken (häufig mehr als 50 % der gesamten Fläche).
Mittlere Geländebereiche unterliegen auefremden Dauerfeuchtestufen.
Tiefgelegene Flächen sind ständig wasserbedeckt oder dauervernäßt.
Der immer wiederkehrende Wechsel hoher und tiefer Wasserstände, den es vor Staustufenbau gab, belebte dagegen wie ein kräftiger Puls die gesamte Landschaft und schloss zusammen mit dem strömend abfließenden Hochwasser die für Auen tödliche Stagnation aus.
Werden aber Stauhaltungen angelegt, hat dies zur Folge, dass der durchwurzelbare Bodenraum eingeschränkt und die Fließdynamik herabgesetzt wird. Es entstehen vermehrt Dauerwasserstufen, wie z. B. “ständig nass” oder gar “ständig wasserbedeckt”. Das mag für Vegetationseinheiten wie beispielsweise verschiedene Wasserpflanzengesellschaften, Schilfbestände oder den Schwarzerlenbruchwald und das Sumpfseggenried von Vorteil sein, doch werden die für Flußauen in erster Linie charakteristischen Pionierkraut-, Wald- und Grünlandgesellschaften dadurch verdrängt.
Der Verlust der großräumig wirksamen Strömungs- und Wasserstandsdynamik im Grund- und Oberflächenwasser führt dazu, dass die auetypischen Funktionen und somit die auetypische Vegetation und Tierwelt vernichtet oder bis zur Unkenntlichkeit beeinträchtigt werden.
Deutliche Unterschiede zwischen freifließender Strecke und Staustufenbereich sind nicht nur der einschlägigen Fachliteratur (HÜGIN 1962, DISTER 1980, HÜGIN 1980, HÜGIN und HENRICHFREISE 1992) zu entnehmen, sie sind für Auekenner bereits im Gelände entlang der kurzen Saale-Strecke zwischen Bernburg und der Mündung leicht ablesbar.
…
Es ist daher ein Irrtum anzunehmen, die Errichtung eines Wehres oder die Erhöhung eines Staues schade der Aue nicht, vielmehr nütze sie ihr sogar durch Erhöhung des Grundwasserstandes. Außerdem sei sie eine geeignete Maßnahme gegen sinkende Wasserstände in Auen, auch schon vorbeugend. Insofern könne die Anhebung der Grundwasserstände durch Dauerstaumaßnahmen sogar als Verbesserung der sommerlichen Grundwassertiefstände angesehen werden.
Bei einer solchen Einschätzung wird jedoch verkannt, dass Stauhaltungen die existenznotwendigste Bedingung der Aue außer Kraft setzen: die großen Schwankungen der Wasserstände. Vor allem wird außer acht gelassen, dass die tiefen Wasserstände ebenfalls unabdingbare Voraussetzung für die Aue sind, leben doch in den tieferen Bereichen ihre meisten und am stärksten gefährdeten Lebensgemeinschaften.
Vor dem Staustufenbau lagen sommerliche Grundwasserstände entlang der heutigen Staustrecke Calbe nach den vegetationswirksamen Frühjahrsüberschwemmungen häufig rund 1 m unter dem tiefstgelegenen Niveau des Silberweiden-Auewaldes. Ähnlich günstige Standortbedingungen liegen an der Saale heute nur noch in der unmittelbar angrenzenden freifließenden Strecke zwischen Calbe und der Saale-Mündung vor.
Übrigens zeigte sich auch am südlichen Oberrhein, wo man mit dem Landeskulturwehr Breisach dem Aueschwund als Folge der Tiefenerosion entgegenwirken wollte, dass nach dem Aufstau in Wirklichkeit ein großer Teil der bisherigen Auefläche ihren Auecharakter verloren hatte (HÜGIN 1985).