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문제 정의
- ,1999). 본 연구의 목적은 섬진강 하구역의 담수유입에 따른 2013년 1월, 6월, 8월의 소조기의 현장관측을 토대로 염수의 침입 특성을 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 격자체계는 수평으로는 직교가변격자로 최소50m 부터 최대 800m까지 이며([Fig. 2]), 연직으로는 5개의 sigma 층을 설정하였다.
- 따라서, 각 정점별로 밀도 약층의 하부 평균 밀도ρ2와 상부 평균 밀도ρ1를 구분하여상·하부의 밀도 계면을 파악하였다.
- 본 연구는 섬진강 하구역의 2013년 1월 22일, 6월 3일, 8월 13일의 현장관측치와 EFDC를 이용한 수치실험을 수행하여 LINE-A에 대한 연직 밀도 분포도를 통한 염수침입의 특성을 비교하였다. 현장 관측 분석 결과 섬진강 하구는 약 혼합형 하구보다 완 혼합형에 가까운 하구의 특성을 보였다.
- 섬진강 하구에서의 순환구조를 파악하기 위하여 섬진강 상류로부터 하구역인 광양만 입구에이르는 LINE-A에 대한 분석을 실시하였으며, 연직 밀도 분포를 [Fig. 6]에 나타내었다.
- 섬진강 하구역의 해수유동 특성을 파악하기 위하여 2013년 8월 9일부터 9월 8일까지 실시한 조석 및 조류관측 자료를 이용하였으며, 조석·조류관측자료 PC-1은 도플러유속계(Flow Quest 600)을 해저면에 계류하여 10분 간격으로 층별 30일 관측하였다.
- 섬진강 하구의 순환구조 특성을 파악하기 위하여 2013년 소조기인 1월 22일, 6월 3일, 8월 13일, 총 3회에 걸쳐 섬진강 하구역 상류로부터 광양만 외해에 이르는 LINE-A 25개의 정점에서 CTD를 통한 수온 및 염분을 측정하였다. 섬진강하구역과 담수의 영향이 강한 상류층의 CTD 관측은 보다 더 정확한 수온 및 염분관측 자료를 얻기 위해서 반드시 각 관측점마다 수온 및 염분안정화 작업을 수행하여야 한다.
- 2]), 연직으로는 5개의 sigma 층을 설정하였다. 수치계산은 15일간 수행 하였다.
- 9~10]). 수치실험으로 재현된 유동패턴은 여수연안을 따라서 만 내 서측으로 이동하는 조류와 만나서 광양서천 입구까지 이동하고, 북측으로는 섬진강 하구를 지나서 상류까지 진입하였으며, 대도 전면에서 일부 조류가 동측으로 나뉘면서 노량수도로 진입하였다. 낙조류시는 대체적으로 창조류시와 반대방향의 흐름양상을 보이는 왕복성 조류패턴을 확인할 수 있었다.
- 여수기상대로부터 제공된 광양 및 남해 AWS의 기상자료와 섬진강의 담수유입량 자료를 바탕으로 해수유동 검증 결과를 섬진강 3차원 수치실험결과의 단층 유속 벡터도를 도시 및 대조기와 소조기의 창조(Flood tide), 낙조(Ebb tide)의 유동패턴을 파악하였다([Fig. 9~10]). 수치실험으로 재현된 유동패턴은 여수연안을 따라서 만 내 서측으로 이동하는 조류와 만나서 광양서천 입구까지 이동하고, 북측으로는 섬진강 하구를 지나서 상류까지 진입하였으며, 대도 전면에서 일부 조류가 동측으로 나뉘면서 노량수도로 진입하였다.
- 섬진강 하구역의 해수유동 검증을 위하여 조위 및 조류의 현장관측 결과와 수치실험 결과를 비교·분석 하였다. 조위검증을 위해 정점 PC-1의 현장관측결과와 수치실험결과의 절대상대오차(ARE)와 평균오차(ME)를 계산하여 파악하였다([Table 3]).
대상 데이터
- 수온 및 염분안정화 작업은 관측점마다 약 40초 정도 CTD를 담가두었다가 다시 꺼내어 관측을 실시하여야 하며, 천천히 저층까지 내렸다가 천천히 들어 올려야 한다. CTD의 관측자료는 섬진강 상류로부터 하구역인 광양만 입구에 이르는 LINE-A의 연직수온 및 염분분포와 밀도분포를 분석하고, 염수침입 현상을 파악하는데 사용되었다. 섬진강 하구역의 해수유동 특성을 파악하기 위하여 2013년 8월 9일부터 9월 8일까지 실시한 조석 및 조류관측 자료를 이용하였으며, 조석·조류관측자료 PC-1은 도플러유속계(Flow Quest 600)을 해저면에 계류하여 10분 간격으로 층별 30일 관측하였다.
- 담수유입으로 인한 영향을 파악하기 위하여, 섬진강 수위관측소인 송정수위관측소에서 제공하는 유량자료를 참고하였다.
- 섬진강은 경상남도와 전라남도를 가로질러 남해로 유입되며, 유로의 연장은 224km, 총 유역면적은 4,912㎢로서 국내에서 4번째로 큰 강이다. 대상해역은 2013년 섬진강 하구역 상류로부터 광양만 외해로 이르는 LINE-A 총 25개의 정점을[Fig. 1]에 나타내었다.
- 모델영역으로는 광양만, 진주만, 사천만과 강진만을 포함하여 동서방향으로 50 km, 남북방향으로 54.3 km의 해역을 설정하였다.
- 섬진강 하구의 수온 및 염분의 변화에 영향을 미치는 2013년 1월, 6월, 8월의 일 평균 유량은 송정수위관측소에서 제공하는 유량자료로 [Fig.3]에 나타내었으며, 1월 22일, 6월 3일, 8월 13일의 관측시 유량은 [Table 1]에 나타내었다.
데이터처리
- 섬진강 하구역의 해수유동 검증을 위하여 조위 및 조류의 현장관측 결과와 수치실험 결과를 비교·분석 하였다.
성능/효과
- 8]은 조류를 비교한 것으로 주요 4대 분조에 대한 조류타원도를 표층, 중층, 저층으로 나타내었다. PC-1에서 현장관측 결과와 수치실험 결과가 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 창조시 밀도 계면을 보았을 때, 11번 정점에서 14번 정점 구간에 큰 전단력이 발생한 것으로 나타났다. 염수쐐기는 21의밀도 선을 기준으로 외해 25번 정점부터 15번 정점까지 약 12.9km의 염수쐐기 분포범위를 보였으며, 염수의 침입은 6번 정점까지 분포한 것으로 나타났다. 낙조시 유량이 36.
- 하지만, 외해의24의 밀도 전선의 후퇴는 잘 재현하는 것으로 사료된다. 염수쐐기의 현장 관측치와 수치모형실험 결과치를 비교해 본 결과 염수쐐기의 발생 범위에 차이가 있음을 파악할 수 있지만, 염수쐐기의 형태는 비슷하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
- 현장 관측 결과 1월 창조시 외해로부터 섬진강 하구역의 상류인 섬진교까지 약 25km의 염수침입 분포 범위를 보였으며, 낙조시에도 창조시와 비슷한 외해로부터 섬진교까지 약 25km의 염수침입의 분포를 나타내었다. 6월 3일 창조시 외해로부터 섬진강 상류 쪽으로 약 18.
- 본 연구는 섬진강 하구역의 2013년 1월 22일, 6월 3일, 8월 13일의 현장관측치와 EFDC를 이용한 수치실험을 수행하여 LINE-A에 대한 연직 밀도 분포도를 통한 염수침입의 특성을 비교하였다. 현장 관측 분석 결과 섬진강 하구는 약 혼합형 하구보다 완 혼합형에 가까운 하구의 특성을 보였다. 또한, 섬진강 하구의 위치는 밀도 프루드수 결과를 통하여 13~16번 구간으로 파악할 수 있었다.
- 섬진강 하구역의 염수쐐기 형태는 약 혼합형보다 완 혼합형에 가까운 모습을 보이고 있으며, 염수쐐기는 이론상으로 하구특성상 약 혼합형에서 관측되지만, 실제 하구특성의 현장상황을 고려하면 완 혼합형에서도 염수쐐기의 형태를 볼 수 있다. 현장관측치와 수치모형실험 결과의 염수침입현상은 비슷한 분포를 나타내었지만, 염수쐐기의 현상은 현장관측치와 수치모형실험 결과가 다소 차이가 있음을 파악할 수 있다.
후속연구
- 하구역 판정에 있어, 각 구간별 수심 측량 및 하천 면적의 측량이 필요하고, 보다 더 정확한 유속 측정 및 약간의 관측정점의 위치 수정이 필요할 것으로 파악된다. 따라서, 향후 섬진강 하구역의 염수침입에 대한 자료의 정밀한 분석을 하기 위해서는 섬진강 수심측량 조사를 통한 정확한 정점별 단면적 조사가 요구되며, 관측 정점의 위치 보완이 필요할 것으로 사료된다.
- 또한, 현장 관측치와 수치모형실험 결과치와 비교한 결과, 다소 차이가 있음을 파악할 수 있었는데, 그 원인으로는 현장관측을 하는 동안 유속 및 조류 관측과 구간별 정밀한 수심측량이 동시에 이루어져야 할 것으로 사료되며, 수치모형실험의 수치실험 조건으로서는 각 Layer을 5개 층에서 10개 층으로 나누어줘야 할 것으로 판단된다. 또한, 외부요인인 섬진강 하구역 주변의 온배수 및 기상 조건들을 더 세밀하게 고려해야 할 것으로 사료된다.
- 염수침입은 담수의 유량 및 조석에 영향을 받는 것으로 사료되며, 이외에도 외부적 요인이 더 있을 것이라 사료된다. 또한, 현장 관측치와 수치모형실험 결과치와 비교한 결과, 다소 차이가 있음을 파악할 수 있었는데, 그 원인으로는 현장관측을 하는 동안 유속 및 조류 관측과 구간별 정밀한 수심측량이 동시에 이루어져야 할 것으로 사료되며, 수치모형실험의 수치실험 조건으로서는 각 Layer을 5개 층에서 10개 층으로 나누어줘야 할 것으로 판단된다. 또한, 외부요인인 섬진강 하구역 주변의 온배수 및 기상 조건들을 더 세밀하게 고려해야 할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 섬진강 하구역의 CTD 관측으로만 이루어져 하구역의 판정에 많은 어려움이 있었다. 하구역 판정에 있어, 각 구간별 수심 측량 및 하천 면적의 측량이 필요하고, 보다 더 정확한 유속 측정 및 약간의 관측정점의 위치 수정이 필요할 것으로 파악된다. 따라서, 향후 섬진강 하구역의 염수침입에 대한 자료의 정밀한 분석을 하기 위해서는 섬진강 수심측량 조사를 통한 정확한 정점별 단면적 조사가 요구되며, 관측 정점의 위치 보완이 필요할 것으로 사료된다.
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