[미국] ‘전략적으로 분산된 소규모 습지’ 유역 홍수 복원력 높여

노후화된 수자원 인프라 기능 보완 위한 비용효율적 솔루션 제공

『Environmental Research Letters』10월 26일자에 연구논문 발표

 『환경 연구 회보(Environmental Research Letters)』 10월 26일자에 발표된 툴레인 대학교(Tulane University)의 새로운 연구에 따르면, 여러 개의 소규모 습지를 조성하는 것은 저수지의 홍수조절 능력을 강화할 수 있다.  사진은 텍사스주 브라조스 강 유역 모습. [사진출처(Photo source) = Tulane University]

 『환경 연구 회보(Environmental Research Letters)』 10월 26일자에 발표된 툴레인 대학교(Tulane University)의 새로운 연구에 따르면, 여러 개의 소규모 습지를 조성하는 것은 저수지의 홍수조절 능력을 강화할 수 있다. 

텍사스 브라조스 강(Brazos River) 유역의 사례 연구를 통해, 연구원들은 140개 이상의 습지 시나리오를 모델링하고, 기존 댐과 성능을 비교했다. 그들은 일련의 분산된 습지가 상당한 홍수 감소와 추가적인 저장량을 제공한다는 것을 발견했다.

리팔 샤(Reepal Shah) 툴레인 대학교 바이워터 연구소의 수석 연구원은 “우리의 분석은 기존 인프라의 효율을 개선하기 위해 자연 기반 솔루션을 이용·설계하는 방법을 제공한다”고 말했다. 그는 “적절하게 분산된 습지는 저장량별로 비슷한 홍수 완화 효과를 제공한다”고 덧붙였다.

이 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

첫째, 여러 개의 작은 습지는 동일한 전체 면적의 단일 대형 습지보다 더 큰 이익을 제공한다. 

둘째, 수자원 인프라에 습지를 추가하면 저장량이 증가하지만, 모든 습지가 동일한 성과를 내는 것은 아니다. 저장량은 상위 50위 안에 드는 습지 사이에서도 다양하게 나타나며, 이는 홍수 조절에 상당한 영향을 미친다.  

셋째, 상위 18개 습지는 브라조스 강 유역에서 가장 큰 저수지인 휘트니 저수지(Whitney reservoir)의 최대 10%에 해당하는 저류량을 제공할 수 있으며, 보완적인 저장소로서 습지의 잠재력을 보여준다.

넷째, 단위 저수량당 영향을 비교한 지수에 따르면 잘 설계된 습지는 기존 댐과 비슷한 홍수 조절 효과를 보인다.   

존 사보(John Sabo) 바이워터 인스티튜트(Bywater Institute)의 공동 저자이자 이사는 “습지 조성이 전략적으로 수행된다면 노후화된 저수지 시스템을 보완할 수 있다”라며 “과학 기반 도구는 저장 잠재력이 큰 습지를 식별하고, 순서를 지정해 이익을 극대화 하는 데 도움이 될 수 있다”고 덧붙였다. 

모델링 프레임워크는 지표면 모델과 유체역학 모델을 결합해 다양한 습지 시나리오에서 홍수 완화 결과를 평가한다. 연구진은 자연기반시설을 활용해 접근 방식을 구체화하고 홍수 복원력을 개선하기 위해 이해 관계자와 협력할 계획이다. 

이 연구 결과는 전 세계 홍수 관리 전략에 중요한 지침을 제공한다. 전략적으로 배치된 습지를 기존 인프라에 통합함으로써 지역 사회는 홍수 복원력을 향상시킬 수 있다. 이 접근 방식은 추가적인 홍수 저장 용량을 제공할 뿐만 아니라 자연 생태계의 보존과 복원을 촉진한다.

[원문보기]

Study: Wetlands offer greater cumulative benefit for flood control

 

Adding multiple smaller wetlands to the landscape can make large reservoirs more effective at flood control, according to a new study from Tulane University published in Environmental Research Letters.

Using the Brazos River basin in Texas as a case study, researchers modeled more than 140 wetland scenarios and compared performance against existing dams. They found a series of decentralized wetlands provide significant cumulative flood reduction and additional storage.

“Our analysis provides science on how to plan nature-based solutions to improve efficiency of built infrastructure,” said lead investigator Reepal Shah, a research scientist at Tulane University’s Bywater Institute. “Properly sited wetland portfolios can provide comparable flood mitigation on a per-storage basis.”

Key findings of the study include:

• Multiple small wetlands offer greater cumulative benefit than a single large wetland of the same total area, highlighting the value of distributed natural infrastructure.

• Wetlands ranked by flood storage capacity and sequentially added to portfolios provide diminishing returns after approximately 30 sites, indicating not all wetlands perform equally.

• The top 18 wetlands could expand the basin's flood pool by 10% of the largest reservoir's capacity, showcasing wetlands' potential as complementary storage.

• An index comparing impact per unit storage found well-designed wetlands efficacy is comparable to existing dams in flood control efficacy.

"This suggests wetland construction may relieve pressure on aging reservoir systems if done strategically," said John Sabo, co-author and director of the Bywater Institute. "The findings can help practitioners identify robust wetland portfolios to sequence implementation and maximize gains."

The modeling framework couples established land surface and hydrodynamic models to assess flood mitigation outcomes under different wetland scenarios. The researchers plan to further refine the approach and engage stakeholders on utilizing natural infrastructure to improve basin flood resilience.

The findings have important implications for flood management strategies globally. By incorporating strategically placed wetlands into existing infrastructure, communities can enhance their resilience to flooding events. This approach not only provides additional flood storage capacity but also promotes the preservation and restoration of natural ecosystems.

[출처 = 툴레인 대학교(Tulane University)(https://sse.tulane.edu/study-wetlands-offer-greater-cumulative-benefit-flood-control) / 2023년 11월 27일]

[연구논문 출처 = 『Environmental Research Letters』(https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/acfdba) / 2023년 10월 26일]