미세점착성 퇴적물 침강속도의 정량적 산정은 퇴적학적 측면에서뿐만 아니라 환경공학적 측면에서도 매우 중요한 과제이다. 미세점착성 퇴적물의 침강특성은 입자간의 충돌과 입자간의 점착으로 인하여 발생하는 응집에 의해 크게 영향을 받는다. 한편, 미세점착성 퇴적물의 응집강도는 광물질 구성, 입경분포, 유기물 함량 등으로 묘사되는 퇴적물의 물리ㆍ화학적 기본 특성에 따라 크게 변화하고, 이러한 물리ㆍ화학적 기본특성은 또한 지역적으로 변화하므로, 한 특정지역에서의 점착성 퇴적물의 침강특성은 현장관측이나 실내실험을 통하여 관측되어야만 한다. 본 연구에서는 최근 수행된 새만금 및 군산해역 점착성 퇴적물의 침강속도 관측 결과를 이용하여, 기존의 침강속도 경험식을 검토하고, 새로운 침강속도 곡선식이 개발된다. 새로 개발된 침강속도 곡선식은 기존의 복잡한 곡선식에 비해 단순하며, 측정치로부터의 계수산정이 편리하고, 또한 측정치의 변화 경향을 더욱 잘 나타낸다.
미세점착성 퇴적물 침강속도의 정량적 산정은 퇴적학적 측면에서뿐만 아니라 환경공학적 측면에서도 매우 중요한 과제이다. 미세점착성 퇴적물의 침강특성은 입자간의 충돌과 입자간의 점착으로 인하여 발생하는 응집에 의해 크게 영향을 받는다. 한편, 미세점착성 퇴적물의 응집강도는 광물질 구성, 입경분포, 유기물 함량 등으로 묘사되는 퇴적물의 물리ㆍ화학적 기본 특성에 따라 크게 변화하고, 이러한 물리ㆍ화학적 기본특성은 또한 지역적으로 변화하므로, 한 특정지역에서의 점착성 퇴적물의 침강특성은 현장관측이나 실내실험을 통하여 관측되어야만 한다. 본 연구에서는 최근 수행된 새만금 및 군산해역 점착성 퇴적물의 침강속도 관측 결과를 이용하여, 기존의 침강속도 경험식을 검토하고, 새로운 침강속도 곡선식이 개발된다. 새로 개발된 침강속도 곡선식은 기존의 복잡한 곡선식에 비해 단순하며, 측정치로부터의 계수산정이 편리하고, 또한 측정치의 변화 경향을 더욱 잘 나타낸다.
Quantifying the settling velocities of fine-cohesive sediments is very essential in the study of ocean pollutions as well as sedimentations. Settling properties of fine-cohesive sediments are influenced largely by aggregation which occurs as a consequence of interparticle collision and cohesion of p...
Quantifying the settling velocities of fine-cohesive sediments is very essential in the study of ocean pollutions as well as sedimentations. Settling properties of fine-cohesive sediments are influenced largely by aggregation which occurs as a consequence of interparticle collision and cohesion of particles. Since the degree of cohesion of fine-cohesive sediments depends on physico-chemical properties such as grain size distribution, percentage of organic materials, and mineralogical compositions, and these physico-chemical properties varies regionally, the settling velocities of fine-cohesive sediments for a specific site should be determined through field or laboratory experiment. Recently, settling velocities of fine-cohesive sediments in Saemankeum coasts and Kunsan Estuary have been measured through laboratory experiments. Using these data, the previously proposed well-known settling velocity equations for fine-cohesive sediments are examined and a new equation is developed for better representation of the measured data in this study. The newly developed settling velocity equation is simpler in the form and easier in determining the related coefficients than the previous well-known equations.
Quantifying the settling velocities of fine-cohesive sediments is very essential in the study of ocean pollutions as well as sedimentations. Settling properties of fine-cohesive sediments are influenced largely by aggregation which occurs as a consequence of interparticle collision and cohesion of particles. Since the degree of cohesion of fine-cohesive sediments depends on physico-chemical properties such as grain size distribution, percentage of organic materials, and mineralogical compositions, and these physico-chemical properties varies regionally, the settling velocities of fine-cohesive sediments for a specific site should be determined through field or laboratory experiment. Recently, settling velocities of fine-cohesive sediments in Saemankeum coasts and Kunsan Estuary have been measured through laboratory experiments. Using these data, the previously proposed well-known settling velocity equations for fine-cohesive sediments are examined and a new equation is developed for better representation of the measured data in this study. The newly developed settling velocity equation is simpler in the form and easier in determining the related coefficients than the previous well-known equations.
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문제 정의
그러나 이 결과에 따르면, 침강속도 측정치는 일부 구간에서 기존의 침강속도 곡선식과는 다소 다른 결과를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관측 결과에 근거하여 새로운 침강속도 경험식을 개발하고자 한다. 새로운 침강속도 곡선식의 개발은 우선적으로 측정치의 변화 경향을 잘 나타낼 수 있도록 하는데 초점을 두었으며, 이와 더불어 관련 계수의 산정 시에 복잡성을 해소하는데 중점을 두었다.
그러나, 응집침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 선형적 증가를 나타내는 Krone식과는 다소 다르게 포물선 형태로 증가함을 보여주었다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관측 결과에 근거하여 새로운 침강속도 곡선식을 개발하였다.
본 연구에서는 최근 수행된 황 등[2000, 2001]의 새만금해역 및 군산해역 점착성 퇴적물의 침강속 도 관측 결과를 이용하여, 기존의 침강속도 곡선식의 타당성을 검토하였다. 간섭침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 포물선 형태로 급격한 감소를 하는 Kynch식과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.
앞서의 새만금해역 및 군산해역 갯벌 점착성 퇴적물의 침강속도 측정 결과 분석에 비추어 침강속도는 응집침강 영역과 간섭침강 영역 전체에 걸쳐 하나의 포물선 형태로 변화하는 것으로 판단되므로 본 연구에서는 포물선형을 갖는 새로운 침강속도 곡선식을 도출하고자 하였다. 또한 기존의 침강속도 경험식은 응집침강 영역과 간섭침강 영역에서 각기 서로 다른 2개의 경험식으로 되어있어 측정자료로부터 접합곡선을 도출하는 과정이 비교적 복잡하고 어려우므로, 새로이 도출되는 경험식은 응집침강 영역과 간섭침강 영역 모두에서 적용할 수 있으며, 가능하면 접합 곡선을 쉽게 산정할 수 있도록 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 포물선형이라는 데 착안하여 Wolanski et al.[1989]의 제안식을 수정하여 응집 침강 영역과 간섭침강 영역 모두에 적용할 수 있는 다음과 같은 침강속도 경험식을 개발하였다.
앞서의 새만금해역 및 군산해역 갯벌 점착성 퇴적물의 침강속도 측정 결과 분석에 비추어 침강속도는 응집침강 영역과 간섭침강 영역 전체에 걸쳐 하나의 포물선 형태로 변화하는 것으로 판단되므로 본 연구에서는 포물선형을 갖는 새로운 침강속도 곡선식을 도출하고자 하였다. 또한 기존의 침강속도 경험식은 응집침강 영역과 간섭침강 영역에서 각기 서로 다른 2개의 경험식으로 되어있어 측정자료로부터 접합곡선을 도출하는 과정이 비교적 복잡하고 어려우므로, 새로이 도출되는 경험식은 응집침강 영역과 간섭침강 영역 모두에서 적용할 수 있으며, 가능하면 접합 곡선을 쉽게 산정할 수 있도록 하였다.
이론/모형
본 연구에서는 포물선형이라는 데 착안하여 Wolanski et al.[1989]의 제안식을 수정하여 응집 침강 영역과 간섭침강 영역 모두에 적용할 수 있는 다음과 같은 침강속도 경험식을 개발하였다.
과거 황 등[2000]은 새만금해역 6개 지점에서 표본 채취한 갯벌 점착성 퇴적물에 대하여 침강 실험을 수행하고 각 부유사 농도에서의 침강속도를 측정하였다. 침강실험은 특수 제작된 높이 1.8m의 침강수주를 이용하여 multi-depth 부유사 농도 채취 방법으로 수행되었으며, 각 부유사 농도에서의 침강속도는 침강수주에서의 시간에 따른 농도 변화 측정값들에 Ross[1988]가 개발한 침강 속도 산정 수치프로그램을 적용하여 결정되었다. 침강실험 과정 및 Ross[1988]의 수치모형을 이용한 침강속도 산정 방법 등에 대한 자세한 사항은 황[2000]에 주어진다.
성능/효과
본 연구에서는 최근 수행된 황 등[2000, 2001]의 새만금해역 및 군산해역 점착성 퇴적물의 침강속 도 관측 결과를 이용하여, 기존의 침강속도 곡선식의 타당성을 검토하였다. 간섭침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 포물선 형태로 급격한 감소를 하는 Kynch식과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 그러나, 응집침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 선형적 증가를 나타내는 Krone식과는 다소 다르게 포물선 형태로 증가함을 보여주었다.
최근 황 등[2000, 2001]은 새만금 해역 및 군산 해역 미세점착성 갯벌 퇴적물에 대한 침강속도 측정을 수행하고, 응집침강 영역과 간섭침강 영역에 각각 Krone 및 Kynch식을 적용하여 각 계수들을 결정하였다. 그러나 이 결과에 따르면, 침강속도 측정치는 일부 구간에서 기존의 침강속도 곡선식과는 다소 다른 결과를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관측 결과에 근거하여 새로운 침강속도 경험식을 개발하고자 한다.
간섭침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 포물선 형태로 급격한 감소를 하는 Kynch식과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 그러나, 응집침강 영역에서의 침강속도 측정 결과는 농도가 증가할 때 선형적 증가를 나타내는 Krone식과는 다소 다르게 포물선 형태로 증가함을 보여주었다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관측 결과에 근거하여 새로운 침강속도 곡선식을 개발하였다.
기존의 침강속도 경험식은 응집침강 영역과 간섭침강 영역에 각기 다른 2개의 식으로 구성되어 있는 반면에, 새로이 개발된 침강속도 곡선식은 포물선형 함수식으로 간섭침강과 응집침강 전체 영역에서의 침강속도 변화를 1개의 단일식으로 표현할 수 있는 장점을 가지며, 측정결과를 비교적 잘 나타내는 것으로 나타났다. 또한 새로 개발된 침강속도 곡선식은 기존의 경험식에 비해 측정치로부터 계수산정의 편리함을 갖는다.
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