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연안 습지식생에 의한 파랑감쇠 특성
Characteristics of Wave Attenuation with Coastal Wetland Vegetation 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.18 no.1, 2016년, pp.84 - 93  

이성대 (한라대학교 토목공학과)

초록
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해양과 육지 사이에 있는 연안습지는 연안의 수질을 개선하고 다양한 생물의 자연적인 서식처로 이용될 뿐 아니라 연안침식을 억제하는 기능을 가지고 있다. 연안식생은 외해에서 입사하는 파에너지 또는 폭풍해일을 감소하며 해저 안정화를 통해 습지를 유지하는 기능을 가지고 있다. 식생에 의한 파랑감쇠의 특성을 위해서는 식생과 파랑의 역학적 과정의 검토가 필수적이며 이를 통해 연안과정이나 연안의 동수역학적 특성을 이해할 수 있다. 본 연구에서는 파랑조건 이외에 식생형태에 따른 파랑감쇠 특성을 정량화하기 위해 수리실험을 통해 검토하였으며, 식생모형은 강성식생을 대상으로 규칙파가 작용하는 경우에 대해 파악하였다. 파형경사 ak와 상대수심 kh에 따른 수면위로 돌출된 식생에 대한 파랑감쇠를 검토하기 위하여 수리실험과 수치해석을 수행하였다. 실험결과에 대한 파고감쇠는 Dalrymple et al.(1984)의 파고감쇠식을 통해 식생에 의한 파고전달율, 감쇠율항력계수를 해석하였다. 실험결과 식생에 작용하는 항력계수는 Reynolds수 보다는 Keulegan-Carpenter 수와 상관성이 있고, 파형경사가 증가할수록 파고감쇠율이 증가하고 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As a transition region between ocean and land, coastal wetlands are significant ecosystems that maintain water quality, provide natural habitat for a variety of species, and slow down erosion. The energy of coastal waves and storm surges are reduced by vegetation cover, which also helps to maintain ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 일정한 수심의 해역에 수면위로 돌출한 강성의 식생이 있는 경우 파에너지 감쇠 및 파고 변화특성을 수리실험과 수치해석을 통해 비교 검토하였다. 이를 위해 입사파의 파형경사 ak와 상대수심 kh의 변화에 따른 식생에 의한 파에너지 감쇠를 평가하기 위해 Reynolds 수 Re및 Keulegan-Carpenter수 KC에 대한 항력계수 CD와 파고감쇠율 α 및 파고전달율 Kv에 대해 검토하였으며 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 조파수조는 피스톤형식 조파장치를 통해 규칙파, 불규칙파 및 고립파의 발생이 가능하며, 수조의 하류측 끝부분에는 반사파를 최소화하기 위해 경사투과제를 사용한 소파장치를 설치하였다. 본 수리실험에서는 일정수심의 해역에 수면위로 돌출한 균일한 밀도의 식생군이 있는 경우 입사파에 따른 파랑 감쇠 특성을 조사하였다. 일반적으로 연안 습지식생은 해초류(seaweed, Kelp)와 같은 연성식생과 맹그로브(mangrove) 와 같은 강성식생으로 구분할 수 있으며 본 연구에서는 갈대나 호화미초(Spartina alterniflora)와 같은 강성식생을 대상으로 폴리에틸렌 소재을 사용하여 식생모형을 제작하였다.
  • 본 연구에서는 균일한 밀도의 강성식생이 일정수심 상에 있는 경우에 입사파 조건에 따라 식생에 의한 파랑감쇠의 변화 특성을 수리실험을 통해 검토하는 것이다. 이를 위해 파랑조건은 파형경사 ak와 상대수심 kh가 변화하는 경우에 대해 파랑에너지 감쇠율 및 파고 전달율의 관점에서 해석하였다.

가설 설정

  • 여기서 c는 파속이며, (7)식의 우변 제1항의 τx, τy는 다음 (8)식의 저면마찰력(좌변 제1항)과 식생군락에 의한 유체저항항(좌변제2항)의 합이라고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연안습지의 기능은? 해양과 육지 사이에 있는 연안습지는 연안의 수질을 개선하고 다양한 생물의 자연적인 서식처로 이용될 뿐 아니라 연안침식을 억제하는 기능을 가지고 있다. 연안식생은 외해에서 입사하는 파에너지 또는 폭풍해일을 감소하며 해저 안정화를 통해 습지를 유지하는 기능을 가지고 있다.
식생-파랑의 상호작용을 이론적으로 검토하기 위해 식생의 단순화가 요구되는 이유는? 식생과 파랑사이의 상호작용은 식생의 공간적인 분포나 파랑의 특성에 따라 복잡하게 나타난다. 연안습지는 다양한 크기의 식생과 불균일한 분포로 이루어져 있다. 연안식생은 파랑이나 흐름 등의 외력에 상대적으로 강한 강성식생과 쉽게 변동하는 연성식생들로 분포된다. 이들 자연식생은 시간에 따라 성장하며 계절에 따라 주기적으로 변화한다. 따라서 이같은 복잡한 식생-파랑의 상호작용을 이론적으로 검토하기 위해서는 일반적으로 식생의 단순화가 요구되며 이를 위해 식생대는 공간적으로 균일하게 분포되어 있고, 식생은 강성으로 가정하여 연직 원형 실린더군으로 배열되어 있는 것으로 한다.
연안식생은 어떤 역할을 하는가? 그리고, 갈대군락및 해조류와 같은 다양한 연안 습지식생 군락은 연안의 수 질을 개선하고 어류의 산란지 역할을 할 뿐 아니라 아름다운 자연 경관을 제공하고, 흐름을 저감하여 습지를 안정화 하는 것으로 알려져 생물 다양성의 보존 측면에서 매우 중요하게 인식되고 있다(Asano, 2006). 또한 연안식생은 해빈(sand beach)의 침식 및 세굴을 억제하는 기능을 가지고 있을 뿐 아니라 식물의 줄기나 뿌리의 기능을 통해 해안선의 전진(퇴적)이나 해저지형을 안정화하는 역할을 하고 있 으나, 지금까지는 이같은 습지의 중요성과 기능에 대한 인식이 부족하여 미국의 경우 매년 300∼400 km에 달하는 습지가 사라지고 있는 것으로 조사되고 있다(EPA, 2007). 그러나 최근에는 이같은 연안 습지식생의 가치가 재인식됨에 이들 습지를 보전하고 회복하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며 지속가능한 연안습지 생태계의 유지를 위한 전략수립의 필요성이 대두되고 있다(Ondiviera et al.
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