1. 서 론

댐은 용수 공급, 홍수 조절, 발전 등의 목적으로 건설되어 하천에 크고 작은 변화와 영향을 미쳐왔다. 댐 건설로 인해 댐 하류 하천의 유량과 유황이 변화하며, 댐 상류에서 하류로 공급되는 유사량 감소와 유량의 변화는 하도 내 식생 번성을 초래하여 사주의 이동을 저하시키고 저수로를 고착화시키는 등의 영향을 미친다(Brierley and Fryirs 2005). 이로 인해 하상고 저하, 하안침식, 하상토의 변화와 같은 물리적 변화뿐만 아니라, 하상재료의 조립화 및 균일화로 생물 서식처의 다양성이 상실되는 환경적 변화도 발생한다(Kondolf 1997, Jang and Shimizu 2010, Kang et al. 2016). 따라서 댐이 하류 하천의 지형, 식생 및 생물 서식처에 미치는 연관성을 파악하는 것은 중요하다.

하천 생태계에서 서식처의 이질성과 다양성은 종 풍부성을 유지하고 생태계의 균형과 안정성을 보장하는 핵심 요소이다(Spurgeon et al. 2018, Kim et al. 2014, Ward et al. 2002). 여울, 소, 하중도와 같은 다양한 서식처 유형은 고유한 물리적 특성을 가지며(Kim et al. 2020), 이는 특정 종의 서식 조건을 제공한다. 이에 따라 국내외에서는 하천 건강성을 평가하기 위해 서식처 유형을 구분하고 있다. 국내에서는 하도 내 자연적인 종횡사주, 여울과 소의 반복성, 유속 다양성, 저질 상태 등을 활용하여 서식 및 수변환경평가지수(HRI: Habitat and Riparian Index)를 산정하고 있으며(NIER 2024), 유럽에서는 유량 및 흐름의 역동성, 하상 구조 및 재료, 수심과 폭의 다양성 등을 포함한 수문지형학적 요소를 지수 산정에 활용한다(European Commission 2003). 또한, 어류 건강성 평가 지침에서는 여울, 소, 흐르는 구간 등 다양한 서식처에서 조사를 수행하도록 명시하고 있다(NIER 2024).

서식처 유형의 구분과 평가는 항공사진과 같은 이미지 자료를 활용하기 때문에, 구조물로 인한 하천 환경 변화 분석과 예측에 용이하다. Kondolf and Piégay (2016)는 시·공간적 하천 변화 분석이 하천 시스템의 잠재적인 다양한 정보를 제공하며, 향후 변화 가능성을 예측하는 데 유용하다고 언급했다. Ock et al. (2020a, 2020b)는 보 개방 전후의 서식처 다양성 지수를 비교하여 하천 환경에 미치는 영향을 평가했으며, Choi et al. (2019)는 보 설치와 시간 경과에 따른 만경강의 서식처 다양성을 분석했다. Hohensinner et al. (2011)는 영상 자료를 활용해 본류와의 연결 여부, 범람 유형 등을 기준으로 서식처를 분류하여 다뉴브강의 시·공간적 변화를 설명했다.

댐 건설 후 하도 및 서식처 변화뿐만 아니라, 그 적응 과정을 이해하는 것은 하천 계획과 관리에서 매우 중요하다. 그러나 우리나라에서는 다목적댐 건설 후, 하류 하천에서 하상 및 하도변화뿐만 아니라, 서식처의 변화 과정으로 정량적으로 분석하고 하천 복원 및 적응관리 연구가 거의 수행되지 못했다. 따라서 본 연구에서는 섬진강 다목적댐을 대상으로 댐 건설 이후 발생한 하천의 하도의 물리적 변화와 서식처 구조의 변화를 정량적으로 평가하고 분석하여 하천 관리 및 복원에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다.

2. 연구방법

2.1 연구범위

연구대상지인 섬진강은 상류에 섬진강댐과 주암댐이 위치하고 있고, 하구에는 하구둑이 없는 열린하구로서 하류 구간이 조위와 염분의 영향을 받고 있는 국가하천이다. 과거에는 섬진강의 수환경이 5대강 수계 중 어류가 서식함에 있어 가장 적합한 상태임을 제시한 바 있으며(Lee et al. 2007), 하구에 대규모 둑이 없는 자연상태를 유지하고 있어 환경적 중요성이 강조된 바 있다(Yoo 2007). 하지만 최근 2020년 홍수시 대규모 범람이 발생하였고, 범람 발생 지역의 약 56%가 식생이 차지하고 있는 것으로 나타났다(Kim and Baek 2021).

연구대상인 섬진강의 유역면적은 4,896.5 km²이며, 유로연장은 212.3 km이다. 섬진강 본류에 국가하천인 요천과 보성강이 합류하고 있다. 섬진강 유역에 위치하는 댐은 섬진강댐, 동화댐, 동복댐, 보성강댐, 주암댐이 있으며, 섬진강 본류에 가장 큰 영향을 미치는 섬진강댐은 1965년 12월 20일에 준공되었다. 본 댐의 형식은 콘크리트 중력식댐이며, 길이 344 m, 높이 64.4 m 이다. 유역면적은 763 km², 저수면적은 26.50 km² 이고, 설계홍수량은 8,153백만 m³ 이다. 본 연구의 공간적 범위는 섬진강댐 직하류(댐 방류구로부터 약 17 km 하류) 3 km 구간, 섬진강댐 중하류 수달생태공원 일대 송정 지구 2 km, 섬진강댐 하류 신비 지구 4 km 구간을 대상으로 하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Study Site in Seomjin River. (a) downstream of the Seomjin River Dam, (b) Middle of Seomjin River (Songjung), (c) Lower Seomjin River (Shinbi).

2.2 하천의 유황 및 지형학적 변화

댐 하류하천에서 유황의 변화는 하상 및 하천 지형의 변화, 하상토의 변화, 서식처의 변화 등 다양하게 나타난다. 특히, 섬진강 댐은 다목적 댐이지만, 하류에 조정지댐이 없으므로, 본 댐에서 방류량은 댐 직하류에 영향을 준다. 댐 저류에 의하여 첨두홍수위가 감소하고, 댐에 의하여 유사가 포착되면서, 댐 하류에 유사가 없는 빈수(hungry water)를 방류하게 된다. 이는 댐 직하류 하상에서 침식을 유발하여 하상이 저하되고 하상토의 입자가 굵어지는 등 장갑화 현상을 일으킨다. 댐 하류하천에 유지유량을 공급하기 위하여 시간 또는 일단위로 방류하면, 유량 변화가 발생하게 되고, 댐 하류하천에서 강턱침식과 서식처에 지속적으로 영향을 주게 되다. 또한 댐은 유량을 조절방류 하기 때문에 흐름에 느려져서 정수환경(lotic environment)이 형성된 소(웅덩이)는 유수환경(lentic environment)이 된다. 섬진강의 수위변화를 파악하기 위해 연구대상지 인근에 위치한 하동군(읍내리) 수위관측소(관측소코드 : 4009665, 위치: 35°04’00.0"N 127°44'25.0"E)에서 1991년부터 2024년까지 홍수기간(5월 - 9월)의 수위자료를 수집하여 분석하였다. 그리고 섬진강 하천의 지형 변화를 분석하기 위해 하폭, 최심하상고, 하상토 입경 데이터는 섬진강 하천기본계획 1978년부터 2021년까지의 자료를 활용하였다(MOC 1978, MOCT 2003, MOLTMA 2009, MOLIT 2021).

2.3 하천 서식처 분류 및 분석

시간적 범위는 국토지리정보원에서 항공사진을 확보할 수 있는 가장 과거 시기인 1970년, 1980년대(섬진강댐 직하류 1980년, 송정지구 1985년, 신비지구1989년), 그리고 2021년으로 선정하였다(Table 1, Fig. 2). 하도의 분석경계는 국가공간정보포털에서 제공하는 하천경계 shp파일을 이용하였다.

본 연구에서는 Ock et al. (2020a)에서 세종보 개방 전후의 서식처 유형 17개 분류 중에서 섬진강 항공사진에서 육안으로 확인 가능한 총 13개의 서식처만 사용하였다(Table 2). 서식처는 크게 물이 있는 영역(Water)과 사주(Bar)로 구분하였으며, 물이 있는 영역에서는 하도의 주수로를 따라 유속이 빠르고 수심이 얕은 여울(Riffle)과 사주의 위치에 따라 사주머리 주변에 물의 흐름이 약해지면서 정체되는 배수역(barhead backwater), 사주꼬리 주변에서는 물이 휘돌아 들어가서 정체되는 배수역(alcoves, 또는 bartail backwater)으로 구분하였다. 그리고 사주 위에 물이 고여서 발생한 웅덩이를 정수성 식생 사주위 웅덩이, 모래사주 위 웅덩이로 구분하였다. 사주는 하중도(Mid_island)와 교호사주/곡류사주(Alternative/point bar)로 분류하였으며, 하상과 식생의 정착유무에 따라서 암반, 모래자갈, 초본, 수목으로 구분하였다.

Fig. 2.

Study sites of aerial photos.

항공사진은 Qgis에서 중첩하였으며, 서식처 영역을 표기하고 면적을 산출하였다. 하도 내 서식처 다양성의 정도를 정량화하기 위하여 Ock et al. (2020a)와 동일한 서식처 다양도 지수(Shannon’s Habitat diversity Index, H’)를 적용하여 비교하였다.

i는 단위 서식처, p_i는 전체 면적에 대한 서식처별 면적 비율로 계산하여 수치를 산정하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 하천의 유황 및 지형학적 변화 분석

Fig. 3은 하동군(읍내리) 수위관측소에서 1991년부터 2024년까지 홍수기간(5월 - 9월)의 수위를 보여주고있다. 1991년부터 1996년까지는 홍수가 발생하기 않아서 댐 하류 하천에서 변화가 크지 않았다. 또한 2015년부터 2019년까지도 홍수기 수위변화가 크지 않다. 그러나 2003년에서 2014년까지는 여름철 홍수기에 댐 방류에 의하여 규칙적으로 수위변화가 발생하였다. 그러나 2020년에는 큰 홍수로 인하여 수위변화가 크게 발생하였다.

Fig. 4는 1978년부터 2021년까지 섬진강 하구에서부터 섬진강댐 직하류까지 최심하상고의 변화를 보여주고 있다. 섬진강 하구에서부터 38 km지점까지 하류 구간으로써 하상경사는 1/3225 이고, 38 km 구간에서 115 km 구간까지 중류 구간으로써 하상경사는 1/1010 이며, 115 km 구간에서 140 km 구간까지 상류 구간으로써 하상경사는 1/523 이다. 1978년부터 2021년까지 하류 구간에서는 하상이 지속적으로 저하되고 있다. 중류구간에서는 하상고 저하와 상승이 반복되고 있다. 특히, 44 km 지점에서는 하상고가 상승하지만, 65 km 지점에서는 하상고가 저하되고 있다. 78 km 지점에서는 하상고가 상승하고 있지만, 84 km 지점과 105 km 지점에서는 하상이 저하되고 있다. 이는 하천을 횡단하는 수리구조물인 보 등에 의한 국부적인 영향에 의한 것으로 판단된다. 105 km 상류 구간에서는 하폭의 변화가 크지 않으며, 하상이 안정적으로 유지되고 있다.

Fig. 3.

Water level from June to September at Hadong-gun Observatory 1991-2024.

Fig. 4.

Bed elevation of the Seomjin River (1978-2021). Upright triangle indicates the degradation of the bed and inverted triangle indicates the aggradation of the bed.

Fig. 5는 1978년부터 2021년까지 섬진강 하구에서부터 섬진강댐 직하류까지 하폭의 변화를 보여주고 있다. 하천기본계획 수립에 의하여 1978년부터 2021년까지 시간적으로 하폭의 변화는 크지 않다. 그러나 섬진강 하구에서 섬진강 직하류까지 공간적으로 볼 때, 하폭은 섬진강의 지형적이 특성에 의하여 하폭이 넓은 구간과 좁은 구간이 반복적으로 나타낸다. 평균 하폭은 하류에서 40 km 지점에서 하폭이 크게 감소하고 있다, 그러나 50 km 지점에서 하폭이 증가하고 있고, 70 km 지점에서 하폭이 좁아지는 특성이 있다. 또한 80 km 지점에서는 증가하고 있고, 85 km 지점에서 하폭이 감소하는 특성이 있다, 그러나 95 km 상류에서 댐 직하류인 135 km 지점까지의 큰 변화 없이 일정하게 유지되는 특성이 있다. 1978년부터 하천기본계획을 수립하였음에도 불구하고, 40 km 지점, 70 km 지점, 85 km 지점에서 하폭이 좁은 것은 섬진강의 지형적인 특성에 의한 것이다. 이곳은 일반적으로 흐름이 집중되고 소류력과 증가하고 유속이 빠른 특성을 나타낸다. 이 구간은 흐름의 병목현상에 의하여 상류 구간에 흐름이 정체되고 유속이 감소하며 배수위(backwater)를 형성하여 홍수가 발생할 수 있다. 또한 이 구간에서 하상토가 굵고 서식처의 환경이 하폭이 넓은 구간과 다른 특성을 보일 수 있다. 하구에서 15 km 지점에 위치한 신비 지구의 평균 하폭은 521.9 m이고, 40 km 지점에 위치한 송정 지구의 평균 하폭은 262.36 m이며, 116 km 지점에 위치한 섬진강댐 직하류 지구의 평균 하폭은 137.96 m이다.

Fig. 6은 1978년부터 2021년까지의 섬진강 하상토 입경(D₅₀) 변화를 보여주고 있다. 하상 토의 입경변화를 파악하는 것은 하상변동 뿐만 아니라, 생물 서식처 질의 변화를 파악하는데 중요하다. 하상토의 변화는 공간적으로 변화를 볼 때, 하구로부터 40 km까지는 섬진강 하류 구간에 속하며, 하상토 입경(D₅₀)은 5 mm 이하로써, 대체적으로 가늘다. 특히 30 km 하류는 입경(D₅₀)은 5 mm 이하로써 모래하천에 속한다. 또한 1973년부터 2021년까지 하상토 입경의 크기도 거의 일정하게 유지된다. 이는 Fig. 3에서 보여주고 있는 것처럼 하상고의 변화가 거의 없는 것과 일치한다. 국부적으로 하구로부터 25 km 에서 35 km 구간에서는 하상토 입경이 가늘어 진 것을 볼 수 있다. 이는 지류에서 유입되는 유사량의 의한 것으로 판단된다. 40 km에서 110 km 구간까지 섬진강 중류 구간에 속하며, 하상토 입경(D₅₀)은 1 mm - 26 mm 범위 있으며, 하상토의 입경범위가 다양하다. 이는 하상경사와 하폭의 변화 등 지형적인 영향을 받고, 국부적으로 유사의 종방향 분급이 발생하는 등 다양한 지형적 조건에 의해 발생한 것으로 판단된다. 55 km 에서 90 km 구간에서는 1973년부터 2021년까지 하상토 입경의 크기도 가늘어지는 특성을 보여준다. 110 km에서 140 km 구간까지 섬진강댐 직하류에 속하며, 하상토의 입경이 굵은 특성을 보여준다. 특히 2003년부터 2021년까지 하상토의 입경은 굵어지고 있으며, 이는 상류에서 공급되는 유사가 댐에서 포착되어 하류하천에 유사공급이 차단되고 하상이 장갑화되어 하상토가 굵어지는 것으로 판단된다.

Fig. 5.

Channel width from esturay of the Seomjin river to downstream of the Seomjin River Dam (1978-2021).

Fig. 6.

Changes in the diameter (D₅₀) of bed materials (1978-2021).

Fig. 7은 각 구간별 하상고의 변화를 보여주고 있다. 섬진강댐 직하류는 1978년 하상고 자료가 없으므로, 1989년과 2021년 최심하상고를 비교하였다(Fig. 7(a)). 섬진강댐 직하류인 120 km 지점에서 1989년에 비하여 2021년 최심하상고 변화가 없으나, 113 km 에서 119 km 구간에서는 하상고가 약간 상승하는 경향을 보였다. 그러나 110 km 지점에서 113 km지점까지는 하상고 변화가 없다. 일반적으로 댐 직하류에서는 하상고가 감소하지만, 1965년에 준공된 섬진강 댐 직하류 하상은 장갑화 현상이 나타났고 기반암이나 호박돌로 노출되었다. 이는 댐에서 방류되는 유량이 유사가 포함되어 있지 않은 빈수가 방류되어 하상이 저하되어 하상이 안정화 되어 있기 때문이다. 이와 같이 하상재료의 조립화 혹은 균일화는 생물서식처의 다양성이 상실되는 등 생태 서식처에 형성에 부정적인 영향을 준다. Fig. 7(b)에서 보여주고 있는 섬진강 중류에 위치한 송정지구의 하상고는 37 km 지점에서 약 3 m 정도 하상고가 저하되었다. 하천을 횡단하는 수리구조물이 보 등의 건설에 의한 국부적인 영향으로 판단되며, 전반적으로 하상고의 변동이 없고 안정화 되었다. Fig. 7(c)에서 보여주고 있는 섬진강 하류에 위치한 신비지구의 하상고는 13 km 지점에서 20 km 구간에서 하상과 저하되고 있다. 특히, 14 km 지점에서는 1978년에서 1989년에 약 10 m 이상의 하상이 급격하게 저하되었으나, 1989년부터 2021년 사이에는 하상고의 변화가 없이 안정화 되었다. 이는 골재채취 혹은 하천정비 등의 국부적인 인위적 교란에 의하여 변화가 발생한 것으로 판단된다.

Fig. 7.

Bed elevation changes in each reach.

3.2 서식처 분류와 분석

Fig. 8은 항공사진을 활용하여 서식처 유형을 분류하였으며, Fig. 9는 서식처 유형별 면적을 나타낸다. Fig. 10은 서식처 유형 개수와 서식처 다양성지수를 나타낸다.

Fig. 8.

Classification of habitat types.

Fig. 9.

Area of habitat types (bedrock, sandland, grassland, woodland).

Fig. 10.

(a) Number of habitat types and (b) Habitat diversity.

섬진강댐 직하류의 서식처는 총 13개 유형 중 1970년에 여울, 하중도_암반, 사주_암반, 사주_수목, 사주_초본, 사주_모래자갈 유형이 확인되어 6개, 1980년에는 사주_모래자갈 유형이 확인되지 않아 5개, 2021년에는 사주머리 정수역, 사주꼬리 정수역, 하중도_수목, 하중도_초본, 하중도_모래자갈 유형이 추가로 발견되어 12개 서식처가 확인되었다(Fig. 8(a), Fig. 10(a)). 1970년 모래자갈의 면적은 10,818 m²에서 2021년 973 m²으로 감소하였으나, 초본 면적은 99,566 m²에서 134,084 m²로 약 1.5배 증가하였다(Fig. 9(a)). 이는 Fig. 7(a)에서 보여준 것처럼, 1965년에 준공된 섬진강댐 직하류인 120 km 지점에서 최심하상고 변화가 없기 때문으로 판단된다. 그러나 서식처 다양도지수는 1970년 1.04에서 2021년 1.78로 증가하였다(Fig. 10(b)). 이는 댐 직하류에서 유황의 변화로 초본류가 성장할 수 있는 기회가 증가하여 초본류 면적이 증가하였기 때문으로 판단된다.

송정 구간의 서식처는 총 13개 유형 중 1970년에 8개, 1985년에 9개, 2021년에 11개가 확인되었다(Fig. 8(b), Fig. 10(a)). 1970년 모래자갈의 면적은 103,760 m²에서 2021년 52,657 m²로 약 2배 감소한 반면, 1970년 수목의 면적은 15,178 m²에서 2021년 125,251 m²로 약 8배 증가하였다(Fig. 9(b)). 송정구간에서 1970년에 초본류의 면적은 225,000 m²과 수목의 면적은 매우 적었으나, 1980년대 이후부터 초본류의 면적은 감소하고, 수목의 면적은 증가하였다. 2021년에는 초본류와 수목의 면적이 증가하였으나 모래자갈 면적은 감소하였다. 이는 하천의 유황의 변화로 모래자갈 사주 혹은 홍수터에서 초본류와 수목의 성장으로 수림화가 진행되고 있는 것을 의미한다. Fig. 10(b)에서 보여주고 있는 것처럼, 송정구간의 서식처 다양성지수는 1970년 0.97, 1981년 1.39, 2021년 1.41로 증가하였다. 이는 하도식생의 증가와 수림화로 인하여, 사주가 고착화되고 저수로가 분열되면서 하상의 기복도가 증가하기 때문으로 판단된다.

신비 구간의 서식처는 총 13개 유형 중 1970년에 5개, 1989년에 4개, 2021년에 10개가 확인되었다(Fig. 8(c), Fig. 10(a)). 해당 구간도 모래자갈 면적이 감소하고, 초본과 수목 면적이 증가하였다. 1970년 모래자갈의 면적은 606,729 m²에서 2021년 342,644 m²로 약 2배 감소한 반면, 1970년 수목의 면적은 5,007 m²에서 2021년 97,465 m²로 약 20배 증가하였다(Fig. 9(c)). 다만, 수목의 면적인 1970년 매우 적은 면적을 차지하고 있어, 2021년 20배가 증가하였으나 2021년 모래자갈에 비하여 약 28%에 지나지 않았다. 서식처 다양성지수는 1970년 0.58, 1981년 1.18, 2021년 1.83으로 꾸준하게 증가하는 경향을 보인다(Fig. 10(b)).

3.3 섬진강의 서식처 다양도 변화

섬진강댐 직하류는 1970년이 비하여 2021년 모래자갈 사주가 감소하고 초본이 증가한 경향을 볼 수 있다(Fig. 8(a), Fig. 9(a)). 반면 과거에도 상대적으로 좁은 하도에 수목들이 다수 성장하고 있어 수목면적의 변화는 크지 않았다. 중하류인 송정지구는 1970년 모래자갈사주에서 2021년 수목 면적이 증가한 것을 확인할 수 있다(Fig. 8(b), Fig. 9(b)). 송정지구의 상류 우안 고수부지는 수달생태공원 부지로 과거부터 공원의 형태로 인위적으로 관리되고 있어 초본이나 수목의 면적이 넓다. 하류인 신비지구는 2021년 수목이 거의 확인되지 않았으나, 2021년까지 초본과 수목 면적이 일부 증가하는 것을 확인할 수 있다. 하류인 신비지구는 하구와 염해의 영향을 받기 때문에 수면위로 노출되는 사주면적도 시기에 따라 달리 나타난다. 전 영역에서 초본과 수목 면적이 증가하면서 서식처 개수도 증가하고, 그에 따라 서식처 다양성도 증가하는 것을 알 수 있다(Fig. 10(c)). 1970년과 1981년에는 주로 암반과 모래자갈이 확인되던 사주들은 2021년 초본이나 수목이 발생하고, 교호사주가 하중도로 변경되면서 사주의 머리나 꼬리부분에 형성되는 배수역과 웅덩이들이 발생하여 서식처의 유형은 더 다양해지는 것으로 나타났다(Fig. 8(c), Fig. 9(c)). 하중도가 형성되면 흐름이 분산되면서 여울의 개수나 면적은 증가할 가능성이 높고, 여울과 소 사이에 형성되는 평여울이나 급여울의 구조도 증가하면서 수역의 흐름 다양성도 증가하게 된다. 신비지구의 경우 서식처 유형의 개수는 1970년 5개에서 1980년대 4개로 감소한 반면다양도 지수는 증가한 경향을 보이는데, 이것은 서식처의 유형은 적지만 각각의 서식처가 균등한 면적으로 분포하고 있어 1970년에 비하여 1980년대에 다양성 지수가 증가한 것으로 판단된다.

댐과 같은 구조물로 인한 유사의 감소와 유황의 안정화는 수목이 번성하는 수림화 현상을 유도하고 하상을 저하시키는 요인이 되기도 하지만, 반대로 수목이나 초본이 증가하면서 물이 고이기 쉬운 웅덩이나 정수역은 증가하여 서식처 다양성 측면에서는 긍정적인 경향을 보이기도 한다(Takemon 2005, Choi et al. 2019). 본 연구 결과에서도 섬진강의 댐 건설 이후 서식처 유형과 다양도지수도 꾸준하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 특히 섬진강 신비지구처럼 열린하구에 조위의 영향을 받는 하류의 서식처 유형과 다양도지수가 상류보다 높을 수 있다는 것을 확인 함에 따라, 향후 하구연안 생태계 다양성 연구의 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 기대한다.

4. 결 론

본 연구는 섬진강 다목적댐을 대상으로 댐 건설 이후 발생한 하천의 하도의 물리적 지형변화와 서식처 구조의 시간적 공간적 변화를 정량적으로 평가하고 분석하여 댐이 하천지형과 물리적 서식처 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 특히, 섬진강 하류에서 하상고 변화, 하폭, 하상토 입경(D₅₀), 서식처 유형 및 서식처 다양도지수를 다각적으로 분석하여 하천과 생태계의 상호작용을 분석하였다.

섬진강댐 직하류에서 최심하상고 변화가 없으나, 하류 일부 구간에서 하상고의 상승과 저하가 반복되고 있다. 섬진강 댐 직하류 하상은 장갑화 현상이 나타났고 기반암이나 호박돌로 노출되었다. 이는 댐에서 방류되는 유량에 유사가 포함되어 있지 않은 유량이 방류되어, 하상이 저하되어 하상이 안정화 되었다. 이와 같이 하상재료의 조립화 혹은 균일화는 생물서식처의 다양성이 상실되는 등 생태 서식처에 형성에 부정적인 영향을 준다. 섬진강 중류는 수리구조물 등의 건설에 의한 국부적인 영향으로 하상이 저하되지만, 전반적으로 하상고의 변동이 없고 안정화 되었다. 하폭은 섬진강의 지형적인 특성에 의하여 하폭이 넓은 구간과 하폭이 좁은 수충부(40 km 지점, 70 km 지점, 85 km 지점) 구간이 연속적으로 나타나고 있다.

섬진강 하류 구간에서 하상토 중앙입경(D₅₀)은 5 mm 이하로써 모래하천에 속한다. 또한 1973년부터 2021년까지 하상토 입경의 크기도 거의 일정하게 유지된다. 섬진강 중류 구간인 40 km에서 110 km 구간에서 하상토 입경(D₅₀)은 1 mm - 26 mm 범위 있으며, 하상토의 입경범위가 다양하다. 이는 하상경사와 하폭의 변화 등 지형적인 영향을 받고, 국부적으로 유사의 종방향 분급이 발생하는 등 다양한 지형적 조건에 의해 발생한 것으로 판단된다. 섬진강댐 직하류에서는 상류에서 공급되는 유사가 댐에서 포착되어 하류하천에 유사공급이 차단되고 하상이 장갑화되었기 때문에 2003년부터 2021년까지 하상토의 입경은 굵어지고 있다.

섬진강댐 직하류는 1970년대부터 암반과 수목이 다수 분포하고 있었으며, 2021년까지도 모래자갈 면적이 다소 줄어든 부분 이외에 큰 변화는 보이지 않지만, 서식처의 유형은 1970년 7개에서 2021년 10개로 증가하였으며, 서식처 다양도지수는 1.04에서 1.78로 증가하였다. 중상류에 위치한 송정지구는 상류 우안 쪽 고수부지는 인위적으로 관리되고 있어 과거부터 초본이나 수목이 분포하고 있는 데 반하여, 하류 좌안 사주는 모래자갈 사주에서 초본과 수목으로 면적이 넓어진 것을 확인할 수 있으며, 서식처 다양도지수도 0.97에서 1.41로 증가하였다. 하류에 위치한 신비지구는 모래자갈 위주의 사주가 하중도로 분화되고, 하중도 일부 영역에서 초본이나 수목이 발생하였다. 서식처 다양도지수는 0.58에서 1.58로 증가하였다. 섬진강은 시간에 따라 고수부지나 사주에서 모래자갈 면적이 감소하고 초본이나 수목의 면적이 증가하였다. 또한 초본이나 수목이 증가하면서 서식처 유형도 증가하고 서식처 다양성도 증가하는 것을 확인할 수 있다.

본 연구 결과는 댐 하류 지역에서의 하천의 물리적 변화와 서식처 구조의 변화를 고려한하천 복원 및 관리 계획에 적용될 수 있다. 다만, 본 연구는 섬진강을 대상으로 적용한 사례이며, 댐이 없거나 하도 특성이 다른 하천에 일반화하는데 한계가 있다. 또한 시간적, 공간적에 따른 변화에 중점을 두어 분석을 하였지만, 다양한 외부 변수나 다른 생태적 요소들의 영향을 충분히 반영하지 않았을 수 있으며, 본 연구성과를 적용하는 이를 고려할 필요가 있다.