강은 흘러야 한다고?
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-- 강물은 위에서 흘러들어오는 만큼 나가게 됩니다. 강이 적게느리게 흐르는 이유는 위에서 그만큼 적게 들어와서 그런 것이지요. --
“강은 흘러야 한다”는 명제를 제시하는 이유는 아마도 갈수기에 강의 유량이 적게 흐르고, 그때 유속이 낮아지고 그로 인해 녹조류가 생긴 것을 보았기 때문이다. 그 원인으로서 준설이나 보와 같은 장애물 때문이라고 생각하는 듯하다.
상식과 공학을 바탕으로 강에 대한 원론적인 생각을 해보았다. 올바른 진단은 올바른 해법도 제시할수 있다.
1) 우리의 강은 일년중 갈수기와 홍수기를 겪는다. 이때의 유량 차이는 1000배가 넘을 때도 있다. 이 두가지 경우를 모두 다 합리적으로 고려해야 하는데 이것은 기술적으로 매우 어렵다. (이런 식으로 최소와 최대가 천배나 차이나도록 주문이 들어오는 공장이나 식당을 생각해보자. 재고나 인력을 관리하는데 엄청나게 어려울 것이다.)
2) 수리학적으로 공식을 써서 설명해보자.
- 강물은 상류에서 흘러 들어온 만큼 흘러 내려간다. (Qin = Qout) Q는 유량 (m3/s) (단, 중간에서 빼서 쓰거나, 더 집어 넣어주지 않는다면)
- 유량은 유속에다 단면적을 곱한 것이다. (Q= A x v) A는 강의 단면적 (m2), v는 유속 (m/s)
- 단면적은 폭에다 수심을 곱한 것이다. (A= b x h) b는 강의 폭 (m), h는 수심(m) (준설을 하여 수심이 깊어지거나, 보를 만들어 수심이 약간 깊어진 곳에서는 유속이 낮아진다).
- 강의 유입량 (Qin)이 작아지면 체류시간 (t) 가 길어진다. t= V /Qin V는 강의 한 구간의 부피 (체류시간이 길어지면 녹조가 발생하기 쉬운 조건이 된다)
3) 보의 장단점
유입량이 적어지는 갈수기에는 강의 유속이 느려지고, 체류시간이 늘어난다. 특히 일시적으로 단면적이 커진 부분에서는 수질적인 조건이 나빠질 수 있다. 수심을 유지하고 있으면 경관을 유지하고 취수량은 확보할 수 있다. 홍수기때는 넓은 단면적 때문에 유속은 그만큼 줄여주는 효과가 있다.
하지만 기존의 보를 없애서 단면적을 줄이면, 갈수기때 경관을 해치거나 취수량을 확보하지 못할 뿐만 아니라, 주위에서 오염물질이 들어올 때 희석의 효과가 적어져서 수질은 더욱 나빠질수 있다. 또한 유량이 많은 홍수기 때는 낮아진 단면적은 높은 유속을 유발하기 때문에 그로 인해 하상의 침식 등 또 다른 문제점도 생기게 된다.
4) 강의 관리에서 주문해야 할 일은?
강은 갈수기에도 유속을 일정 수치 이상으로 유지하기 위한 최대한의 방법을 강구하여야 한다. 최소 유속의 수치는 각 구간에 따라 다를수 있으며, 비용효과적인 방법을 공학적인 분석에 따라 채택하여야 한다. 하지만 홍수기에는 유속이 빨라지므로, 최대허용유속 이하로 흐르도록 하여야 한다.
5) 강을 최소유속과 최대유속내에서 흐르게 하는 방법은?
갈수기에 강의 유량과 유속을 높이는 방법이 있다. 그것은 여름에 비가 많이 올 때 한꺼번에 흘려버릴 것이 아니라 전 유역에 내린 빗물을 유역내에 최대한 모아서 천천히 내려가도록 해주는 것이다. 그러면 홍수도 줄여주고, 기저 유출량도 높여주어 갈수기에도 유량을 확보할수 있다. 그 방법은 논과 같이 간단한 방법도 있고, 지천에 보를 만드는 방법도 있고, 침투량을 늘여 땅속에 저장하는 방법, 넓은 지붕에 떨어진 빗물을 이용하는 방법등 다양하다. 유역전체에 떨어지는 빗물을 관리하는 것은 홍수량을 줄이고 갈수량을 확보하는 다목적인 방법이다.
6) 결론
“강은 흘러야 한다“라는 사회적인 주문을
”강은 갈수기의 최소유속과 홍수기의 최대유속 사이에서 흐를 수 있도록 전체유역에서 모든 빗물을 적극적으로 관리해야 한다”로 확장하기를 제안한다.
덧 1. 과학이 좋은 이유는 어떠한 합리적인 의견도 받아들일 수 있다는 것입니다. 어느 분이시든지 제 의견에 대한 합리적인 반론이나 더 좋은 의견은 언제나 환영합니다.
덧 2. 바닷물이 밀려오고 가는 하구둑은 경우가 다르므로 다음 번에 다루기로 합니다.
덧 3. 적극적 빗물관리는 녹색성장기본법 개정안에 2019년 10월 여야 만장일치로 개정되어 포함된 내용입니다만, 환경부를 비롯 어느 부서에서도 적극적으로 진행하고 있지 않은듯 합니다.