본 연구는 낙동강 하구역의 사주섬 중 최서측에 위치하는 진우도를 대상으로 실험구를 구축한 후 해안선의 법선 방향으로 관측점 5곳을 선정하여 2012년 3월부터 2013년 1월까지 약 11개월간 관측된 수온, 전기전도도, 압력값을 이용하여 지하수위 변동해석을 하였다. 1) 지하수위의 수온, 염분, 수위변동과 조위, 파랑, 강수량 등의 외력조건과의 시계열 분석 및 상관분석을 통하여, 소상대 정점에서는 파랑 및 조위의 영향, 식생 및 모래지반 정점에서는 강수량 및 조위의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 2) 고파랑내습시 관측점간의 지하수위 및 전기전도도의 공간적 거동을 살펴본 결과 사구(Sand dune) 및 식생대(Vegetation zone)가 시작되는 지점에서 담수층과 해수층의 천이 영역(Transition zone)이 존재하였고, 진우도 남측을 기준으로 해안선에서 50~70 m 사이에 위치함을 알 수 있었다.
본 연구는 낙동강 하구역의 사주섬 중 최서측에 위치하는 진우도를 대상으로 실험구를 구축한 후 해안선의 법선 방향으로 관측점 5곳을 선정하여 2012년 3월부터 2013년 1월까지 약 11개월간 관측된 수온, 전기전도도, 압력값을 이용하여 지하수위 변동해석을 하였다. 1) 지하수위의 수온, 염분, 수위변동과 조위, 파랑, 강수량 등의 외력조건과의 시계열 분석 및 상관분석을 통하여, 소상대 정점에서는 파랑 및 조위의 영향, 식생 및 모래지반 정점에서는 강수량 및 조위의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 2) 고파랑내습시 관측점간의 지하수위 및 전기전도도의 공간적 거동을 살펴본 결과 사구(Sand dune) 및 식생대(Vegetation zone)가 시작되는 지점에서 담수층과 해수층의 천이 영역(Transition zone)이 존재하였고, 진우도 남측을 기준으로 해안선에서 50~70 m 사이에 위치함을 알 수 있었다.
This study selected five observational stations in the normal direction of Jinu-do(island) shoreline and observed water temperature, electrical conductivity and pressure from March, 2012 to January, 2013(about 11 months) and attempted to see the variation characteristics of ground watertable. This s...
This study selected five observational stations in the normal direction of Jinu-do(island) shoreline and observed water temperature, electrical conductivity and pressure from March, 2012 to January, 2013(about 11 months) and attempted to see the variation characteristics of ground watertable. This study wants to know : 1) External environment force factors(tide, climate, wave etc.) affecting ground watertable variation through time series and correlation analysis. 2) Spatial variations of ground watertable and electrical conductivity change by storm event. First, we found that the station at the intertidal zone was strongly affected by wave and tide level and the stations at sand dune and vegetation zone was affected by precipitation and tide level through time series data and correlation analysis. Second, during the storm event, we found that ground watertable and electrical conductivity are stabilized at the start line of sand dune and vegetation zone and transition zone between freshwater layer and seawater layer exists in the experiment area and is about 50~70 m from coastline of the south side of Jinu-do(island).
This study selected five observational stations in the normal direction of Jinu-do(island) shoreline and observed water temperature, electrical conductivity and pressure from March, 2012 to January, 2013(about 11 months) and attempted to see the variation characteristics of ground watertable. This study wants to know : 1) External environment force factors(tide, climate, wave etc.) affecting ground watertable variation through time series and correlation analysis. 2) Spatial variations of ground watertable and electrical conductivity change by storm event. First, we found that the station at the intertidal zone was strongly affected by wave and tide level and the stations at sand dune and vegetation zone was affected by precipitation and tide level through time series data and correlation analysis. Second, during the storm event, we found that ground watertable and electrical conductivity are stabilized at the start line of sand dune and vegetation zone and transition zone between freshwater layer and seawater layer exists in the experiment area and is about 50~70 m from coastline of the south side of Jinu-do(island).
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문제 정의
1은 식생대(Vegetation area)에 위치하고 있다. 또한 St. 5는 St. 3과 20 m 이격하여 배후 사구가 없는 사질지반에 설치하여 식생 유무에 따른 지하수위 변화를 관찰하고자 하였다. 즉, Fig.
본 연구에서는 낙동강 하구역 연안 사주섬인 진우도를 대상으로 지하수위 거동 현장 모니터링을 수행하였고, 지하수위 변동에 영향을 미칠 것으로 판단되는 해양 외력 및 환경 인자와의 상관성을 분석하였다. 더불어 해양 고파랑 내습(Storm event)시 지하수위의 공간적인 변동을 파악하여 진우도 자연해빈에서의 해수 침투 현상 및 담수층과의 천이영역(Transition zone)을 조사하였다.
제안 방법
본 연구에서는 낙동강 하구역의 대표적인 연안 사주섬인 진우도를 대상으로 해빈 영역에 실험구(Fig. 2)를 설정한 후 자연해빈에서의 지하수위 거동 현장 모니터링을 수행하였다(Fig. 3). 아울러 동일 기간의 인근 관측소의 조위 및 대기기상, 파랑 및 강수 등과의 시계열 분석을 통하여 자연해빈인 진우도 지하수위 변동에 영향을 미치는 수문학적인 외력인자를 파악하고, Pearson 상관계수를 도출하였다.
아울러 동일 기간의 인근 관측소의 조위 및 대기기상, 파랑 및 강수 등과의 시계열 분석을 통하여 자연해빈인 진우도 지하수위 변동에 영향을 미치는 수문학적인 외력인자를 파악하고, Pearson 상관계수를 도출하였다. 또한 태풍에 동반되는 고파랑 내습(Storm event)시 지하수위의 공간적인 변동을 파악하여 실험구내의 해수 영향 범위를 조사하였다.
관측에 사용된 장비인 CTD계는 1×3 cm의 직사각형의 작은 구멍들을 뚫은 PVC 파이프(D=12 cm, L=80 cm, t=0.5 cm) 내부에 철사wire로 연결하여 관입하였으며, 지면하 약 65~75 cm 깊이에 설치하였다.
실험구내 5개 관측 정점에는 CTD계(CTD-Diver 50 m, Eijkelkamp)를 매설하여 수온, 전기전도도 및 압력값을 계측하였다. 물가선에 가장 인접한 St.
실험구내 지하수위의 수리특성에 영향을 미치는 외부 환경인자를 살펴보기 위해서 CTD 관측 기간 동안 인근 관측소의 1시간 단위의 외력조건을 취득하였다. Fig.
지하수위의 압력은 관정내의 압력값으로 계측이 된다. 그러므로 기계 설치점의 대기압 및 표고를 보정 후 실제 지하수위(지하수위의 높이=관측점의 압력(cm) - 대기압(cm) + 표고(E.L.)) 값으로 환산하였다(Fig. 6). 소상대에 위치하는 St.
공간적인 지하수위 거동을 살펴보기 위하여, 고파랑 내습(Storm event)시 각 관측점별 지하수위와 전기전도도 값을 비교하였다. 2012년에 내습한 태풍 Khanun과 Sanba를 대상으로 하였으며 내습 후 영향을 미쳤던 시기(Kahnun: 18~19/July/2012, Sanba: 17/Sep.
본 연구에서는 낙동강 하구역 연안 사주섬인 진우도를 대상으로 지하수위 거동 현장 모니터링을 수행하였고, 지하수위 변동에 영향을 미칠 것으로 판단되는 해양 외력 및 환경 인자와의 상관성을 분석하였다. 더불어 해양 고파랑 내습(Storm event)시 지하수위의 공간적인 변동을 파악하여 진우도 자연해빈에서의 해수 침투 현상 및 담수층과의 천이영역(Transition zone)을 조사하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
대상 데이터
연구 지역인 진우도는 낙동강 하구역 삼각주의 가장 서측에 위치하고 있으며 배후로는 서낙동강 및 하구둑 하천수의 영향을, 전면으로는 동남해역의 조석 영향 및 해양파랑 조건에 의해서 지형 변동 및 식생환경이 불규칙하게 변화하고 있다. 진우도 전면은 사질토 지반으로 이루어져 있고 사질토 내에는 담수 성분의 지하수위가 존재하며 다양한 외력조건하에서도 지반이 안정화 되어 있어, 염생식물, 갈대군락 등의 식생들이 생장과 소멸을 반복하고 있으며, 그 배후면에는 염습지가 발달해 있다(Yoon et al.
지하수위를 계측하기 위하여 진우도 남측 중앙부 해빈 영역에 Fig. 2와 같이 물가선에 법선방향으로 총 5개 정점에서 실험을 수행하였다. 선정된 실험구는 진우도내에서 파랑의 입사 및 지형변화가 활발한 곳이며 소규모 사구(Sand dune)가 존재하고 식생의 외해 방향으로 전진 발달이 일어나는 지역적 특성을 보인다.
2와 같이 물가선에 법선방향으로 총 5개 정점에서 실험을 수행하였다. 선정된 실험구는 진우도내에서 파랑의 입사 및 지형변화가 활발한 곳이며 소규모 사구(Sand dune)가 존재하고 식생의 외해 방향으로 전진 발달이 일어나는 지역적 특성을 보인다.
5 cm) 내부에 철사wire로 연결하여 관입하였으며, 지면하 약 65~75 cm 깊이에 설치하였다. 조사기간은 2012년 3월 1일부터 2013년 1월 15일까지의 약 11개월이며, 10분 간격으로 데이타를 수집하였다.
공간적인 지하수위 거동을 살펴보기 위하여, 고파랑 내습(Storm event)시 각 관측점별 지하수위와 전기전도도 값을 비교하였다. 2012년에 내습한 태풍 Khanun과 Sanba를 대상으로 하였으며 내습 후 영향을 미쳤던 시기(Kahnun: 18~19/July/2012, Sanba: 17/Sep./2012)에 고조, 중조, 저조시 지하수위와 전기전도도를 횡단면으로 도시화하여 나타내었다(Fig. 7, Fig. 8).
두 내습 태풍의 기본 수준면은 각 시점에 해당하는 평균해면(M.S.L.)을 이용하였다(국립해양조사원). 태풍 내습시 평균해면 수치는 비슷하였으나(Kahnun: 118.
데이터처리
3). 아울러 동일 기간의 인근 관측소의 조위 및 대기기상, 파랑 및 강수 등과의 시계열 분석을 통하여 자연해빈인 진우도 지하수위 변동에 영향을 미치는 수문학적인 외력인자를 파악하고, Pearson 상관계수를 도출하였다. 또한 태풍에 동반되는 고파랑 내습(Storm event)시 지하수위의 공간적인 변동을 파악하여 실험구내의 해수 영향 범위를 조사하였다.
지하수위의 수온, 전기전도도, 압력의 시간적 변동 및 그 외부 환경요인을 파악하기 위하여 시계열 분석 및 각 환경 인자들간의 상관분석을 실시하였다. 관측 정점의 수온, 전기전도도, 압력 관측값과 기압, 조석, 해양파랑, 강수량, 대기기상 등 인근 관측소 계측값간의 각각의 피어슨(Pearson) 이변량 상관계수를 도출하였다.
지하수위의 수온, 전기전도도, 압력의 시간적 변동 및 그 외부 환경요인을 파악하기 위하여 시계열 분석 및 각 환경 인자들간의 상관분석을 실시하였다. 관측 정점의 수온, 전기전도도, 압력 관측값과 기압, 조석, 해양파랑, 강수량, 대기기상 등 인근 관측소 계측값간의 각각의 피어슨(Pearson) 이변량 상관계수를 도출하였다. 이는 -1에서 1의 값을 가지며 1인 경우 완전한 선형관계(즉, x가 증가할수록 y도 비례해서 증가하는 관계)를, -1인 경우 반대인 관계(즉, x가 증가할수록 y는 반대로 비례해서 감소하는 관계)를, 0인 경우에는 서로 관계가 없음을 의미하며(Table 1), 다음 식과 같이 계산한다.
성능/효과
6). 소상대에 위치하는 St. 4를 제외하고 모든 정점에서 하계에 상승하는 경향을, 모든 정점에서 불규칙적인 변화를 보이나 전체적으로 변화 패턴이 일치하는 경향을 나타내었다. St.
9 sec)에 비해 파고(H), 주기(T)가 약 2배 정도 크게 나타났고 그에 따라 지하수위 및 전기전도도 또한 태풍 Sanba시 상대적으로 더 크게 나타났다. 지하수위는 모든 관측점에서 중조 및 저조시 21.8~37.9 cm, 고조시 53.2~94.6 cm로 나타났으며, 전기전도도는 정점별로 약간의 차이를 보이나 내측 정점인 St. 1, St. 2에서는 거의 1 ms/cm 미만의 차이를 보였고, 해안선 인근 정점인 St. 3, St. 4는 태풍 Sanba 내습시에 6.09~10.56 ms/cm 더 크게 나타났다.
1) 진우도 지하수위의 수온 변화는 모든 정점에서 계절적인 특성을 나타내고 있으며 0~25 °C의 범위를 나타내었다.
결과적으로, 고파랑 내습(Storm event)시 파랑조건에 따라 영향을 받는 정도가 다름을 알 수 있고, 공간적으로 소상대 및 모래지반 영역(St. 3, St. 4)의 경우 지하수위 및 전기전도도의 변위가 내측(St. 1, St. 2)에 비해 대단히 크게 발생함을 알 수 있었다. 또한 사구(Sand dune) 및 식생(Vegetation)이 분포하는 지점 전후로 지하수위의 변위가 감소하고, 전기전도도 또한 큰 폭으로 감소함을 볼 수가 있는데 사구(Sand dune)영역에서 담수층과 해수층의 천이영역(Transition zone)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
2) 지하수위의 전기전도도 변화는 소상대에 위치한 St. 4를 제외하고는 관측기간 동안 지속적으로 식생이 생육가능한 낮은 전기전도도 값을 나타냈으며, 이는 담수층이 형성되어 있음을 알 수가 있다. 아울러 강우가 집중되는 시기에 변동이 발생하며 이는 강우강도에 크게 영향을 받는 것으로 생각된다.
3) 지하수위의 높이 변화는 St. 4(소상대)에 한하여 조석 시계열과 뚜렷한 양의 선형관계를 보였으며, 기존 연구에서 조사된(Kang et al., 1997) 연안역 지하수위의 높이보다 대상 해빈의 경우 0.1~0.5 m 정도 더 높게 나타나는 하구역 연안역이며, 이는 하구역 연안섬의 특징으로 사료된다.
4) 고파랑 내습(Storm event)시 공간적인 지하수위 및 전기전도도 변동을 살펴본 결과 사구(Sand dune) 및 식생대(Vegetation zone)가 시작되는 영역에서 지하수위 및 전기전도도가 안정화됨을 알 수 있고, 담수층과 해수층의 천이영역(Transition zone)이 실험구 내에 존재하며 진우도 남측을 기준으로 해안선에서 50~70 m 사이에 위치함을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전기전도도가 모든 외력 및 외부 환경인자와는 약하거나 무시할 수 있는 정도의 선형관계를 가진다는 의미는?
전기전도도는 모든 외력 및 외부 환경인자와는 약하거나 무시할 수 있는 정도의 선형관계를 가진다. 이는 정점별로 해수와 담수의 혼합이 발생하며, 실험구에는 담수층이 두껍게 형성되어 있을 뿐만 아니라 해양의 외력이 작용할 경우 해수의 침투작용이 발생하고 있음을 의미한다.
각 환경 인자들간의 상관분석을 실시한 결과는?
지하수위의 수온, 전기전도도, 압력의 시간적 변동 및 그 외부 환경요인을 파악하기 위하여 시계열 분석 및 각 환경 인자들간의 상관분석을 실시하였다. 관측 정점의 수온, 전기전도도, 압력 관측값과 기압, 조석, 해양파랑, 강수량, 대기기상 등 인근 관측소 계측값간의 각각의 피어슨(Pearson) 이변량 상관계수를 도출하였다. 이는 -1에서 1의 값을 가지며 1인 경우 완전한 선형관계(즉, x가 증가할수록 y도 비례해서 증가하는 관계)를, -1인 경우 반대인 관계(즉, x가 증가할수록 y는 반대로 비례해서 감소하는 관계)를, 0인 경우에는 서로 관계가 없음을 의미하며(Table 1), 다음 식과 같이 계산한다. X, Y는 각 인자의 개별 성분값이다.
자연해빈의 지하수위는 어떤 요소인가?
자연해빈의 지하수위는 해양과 대기기상의 영향을 동시에 받으며 유동성 있는 지반(모래)의 이동이나 그 상부에 서식하는 식생의 성장에 영향을 주어 해빈의 생태적, 환경적, 수문학적인 부분에서 필수적인 요소라고 할 수 있다. 즉, 지하수위는 기후와 지형, 지질특성, 식생 등의 요인과 밀접한 관련이 있으며, 이러한 지하수위의 물리·화학적 특성은 기압 변화, 조석, 증발산 등에 의한 주기적 특성과 파랑, 강수량 등에 의한 비주기적 특성이 혼합되어 나타나게 된다(Kang et al.
참고문헌 (8)
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Stieglitz, T., M. Taniguchi and S. Neylon(2008). Spatial variability of submarine ground water discharge, Ubatuba, brazil, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Vol. 76, pp. 493-500.
Taniguchi, M., T. Stieglitz and T. Ishitobi(2008). Temporal variability of water quality of submarine ground water discharge in Ubatuba, brazil, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Vol. 76, pp. 484-492.
Yoon, H. S., C. I. Yoo, Y. K. Kang and C. R. Ryu(2007), Delta Development in the Nakdong River Esturary : a Literature Survey, The Korean Society of Ocean Engineers, Vol. 21, No. 2, pp. 22-34.
Yoon, H. S., C. I. Yoo, J. H. Park and I. C. Lee(2013). Field survey of the internal waterlevel fluctuation at natural sandy beach on Jinu-do, Proceeding of the Annual Spring Meeting, Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, pp. 61-64.
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