하굿둑과 좁고 깊은 수로형 하구의 특성을 갖는 영산강 하구에서 하구 갯벌의 퇴적환경 특성을 규명하기 위해 6년 동안(2005~2011) 표층퇴적물의 입도와 조간대 바닥의 높이 변화(침·퇴적 변화)를 모니터링 하였고, 2008년 9월에는 하구 조간대에서 수리관측을 수행하였다. 전체 갯벌의 82 %가 연안개발에 의해 사라진 영산강 하구의 갯벌은 현재 대부분 하부조간대의 좁은 갯벌로 남아있으며, 대부분 점토와 실트로 구성된 퇴적물은 전체의 70 ~ 94 %를 실트가 차지할 정도로 점토-부족, 실트-우세의 특성을 보인다. 이는 개발에 따른 점토퇴적 공간(즉 조상대와 상부 조간대)의 상실과 낙조류 우세의 조류 특성 변화에 기인된 것으로 판단된다. 또한 하구의 갯벌 퇴적물은 바람이 강한 가을부터 봄까지 실트가 많아져 조립해지고, 바람이 약하고, 방류량이 많은 여름에 점토가 많아져 상대적으로 세립해지는 계절적 변화를 보임으로써 하구 갯벌에서 퇴적물 입자의 거동이 실트 입자의 경우 풍파에 의해서, 점토 입자의 경우 주로 담수 방류와 조석작용에 의해 영향 받고 있음을 보여준다. 하구 갯벌에 대한 6년 동안(2005~2011)의 침·퇴적 모니터링 결과는 영산강 하구 조간대에서 연평균 -2.6 cm/y의 침식이 이루어졌고, 2010년경에는 특이하게 연평균 4 cm/yr의 퇴적이 일어났음을 보여준다. 이러한 하구 조간대의 침식은 하굿둑 및 영암-금호 방조제 건설 이후에 이루어진 조석의 진폭 증가와 낙조 우세 조류의 비대칭성 강화에 기인된 것으로 평가되며, 2010년의 퇴적은 하구 준설에 따른 부유물의 대량 발생과 관련이 있는 것으로 판단된다.
하굿둑과 좁고 깊은 수로형 하구의 특성을 갖는 영산강 하구에서 하구 갯벌의 퇴적환경 특성을 규명하기 위해 6년 동안(2005~2011) 표층퇴적물의 입도와 조간대 바닥의 높이 변화(침·퇴적 변화)를 모니터링 하였고, 2008년 9월에는 하구 조간대에서 수리관측을 수행하였다. 전체 갯벌의 82 %가 연안개발에 의해 사라진 영산강 하구의 갯벌은 현재 대부분 하부조간대의 좁은 갯벌로 남아있으며, 대부분 점토와 실트로 구성된 퇴적물은 전체의 70 ~ 94 %를 실트가 차지할 정도로 점토-부족, 실트-우세의 특성을 보인다. 이는 개발에 따른 점토퇴적 공간(즉 조상대와 상부 조간대)의 상실과 낙조류 우세의 조류 특성 변화에 기인된 것으로 판단된다. 또한 하구의 갯벌 퇴적물은 바람이 강한 가을부터 봄까지 실트가 많아져 조립해지고, 바람이 약하고, 방류량이 많은 여름에 점토가 많아져 상대적으로 세립해지는 계절적 변화를 보임으로써 하구 갯벌에서 퇴적물 입자의 거동이 실트 입자의 경우 풍파에 의해서, 점토 입자의 경우 주로 담수 방류와 조석작용에 의해 영향 받고 있음을 보여준다. 하구 갯벌에 대한 6년 동안(2005~2011)의 침·퇴적 모니터링 결과는 영산강 하구 조간대에서 연평균 -2.6 cm/y의 침식이 이루어졌고, 2010년경에는 특이하게 연평균 4 cm/yr의 퇴적이 일어났음을 보여준다. 이러한 하구 조간대의 침식은 하굿둑 및 영암-금호 방조제 건설 이후에 이루어진 조석의 진폭 증가와 낙조 우세 조류의 비대칭성 강화에 기인된 것으로 평가되며, 2010년의 퇴적은 하구 준설에 따른 부유물의 대량 발생과 관련이 있는 것으로 판단된다.
By monitoring sediment grain size and level variation of tidal flat surface for 6 years (2005-2011), and also by mooring TISDOS (tidal-flat sediment dynamics observation system) on the low intertidal flat in 2008, we investigated the sedimentary environment of tidal flat in the dammed Yeongsan River...
By monitoring sediment grain size and level variation of tidal flat surface for 6 years (2005-2011), and also by mooring TISDOS (tidal-flat sediment dynamics observation system) on the low intertidal flat in 2008, we investigated the sedimentary environment of tidal flat in the dammed Yeongsan River Estuary. The tidal flat of the Yeongsan River Estuary lost 82 % of its area because of coastal development projects, and a narrow tidal flat below mean sea level now remains. Most of the tidal flat sediments are composed of silt up to 70-94 %, and show the characteristics of clay deficiency and silt dominance. This is closely related with the coastal development, which led to the destruction of high tidal flats where most mud settled, and the modification of tidal current patterns. Moreover, the estuarine tidal-flat sediments reveal seasonal variation. They are coarse with abundant silt during windy autumn to spring, fine with abundant clay during the less-windy and high-discharge summer. This phenomenon indicates that the behavior of sediment particles on the low intertidal flats of the Yeongsan River Estuary is influenced by wind waves for silt and fresh water discharge and the tidal process for clay. Monitoring results of the altitude of tidal flat surface showed that the study area had eroded at an average rate of -2.6 cm/y during the period of 2005-2011, and also that an unusual deposition with a rate of 4 cm/y occurred in 2010. The erosion can be explained by an increased tidal amplitude and a strengthened ebb-dominant tidal asymmetry after the construction of an estuary dike and the Yeongam Kumho Seawall. The deposition in 2010 seems to have been closely related to the mass production of suspended materials from dredging of the estuary.
By monitoring sediment grain size and level variation of tidal flat surface for 6 years (2005-2011), and also by mooring TISDOS (tidal-flat sediment dynamics observation system) on the low intertidal flat in 2008, we investigated the sedimentary environment of tidal flat in the dammed Yeongsan River Estuary. The tidal flat of the Yeongsan River Estuary lost 82 % of its area because of coastal development projects, and a narrow tidal flat below mean sea level now remains. Most of the tidal flat sediments are composed of silt up to 70-94 %, and show the characteristics of clay deficiency and silt dominance. This is closely related with the coastal development, which led to the destruction of high tidal flats where most mud settled, and the modification of tidal current patterns. Moreover, the estuarine tidal-flat sediments reveal seasonal variation. They are coarse with abundant silt during windy autumn to spring, fine with abundant clay during the less-windy and high-discharge summer. This phenomenon indicates that the behavior of sediment particles on the low intertidal flats of the Yeongsan River Estuary is influenced by wind waves for silt and fresh water discharge and the tidal process for clay. Monitoring results of the altitude of tidal flat surface showed that the study area had eroded at an average rate of -2.6 cm/y during the period of 2005-2011, and also that an unusual deposition with a rate of 4 cm/y occurred in 2010. The erosion can be explained by an increased tidal amplitude and a strengthened ebb-dominant tidal asymmetry after the construction of an estuary dike and the Yeongam Kumho Seawall. The deposition in 2010 seems to have been closely related to the mass production of suspended materials from dredging of the estuary.
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문제 정의
본 연구는 하구 갯벌에 대한 연구로서 주된 목적은 대규모 개발 사업으로 인해 수로형 하구의 모습으로 크게 변모한 영산강 하구의 갯벌에서 최근 어떠한 변화가 일어나는지를 밝히는 것이다. 이를 위해 영산강 하구의 남측 해안에 남아있는 갯벌에서 표층 퇴적물의 입도 변화와 바닥의 침·퇴적 과정을 모니터링 하였고, 수리관측 결과를 분석하였다.
이를 위해 영산강 하구의 남측 해안에 남아있는 갯벌에서 표층 퇴적물의 입도 변화와 바닥의 침·퇴적 과정을 모니터링 하였고, 수리관측 결과를 분석하였다. 이를 통해 본 연구는 개발하구 갯벌의 퇴적학적 특성과 변화 경향을 밝히고, 하구 갯벌의 퇴적환경 변화에 영향을 미치는 주요 요인에 대해 토의하고자 한다.
제안 방법
대규모 개발사업에 의해 좁고 깊은 반폐쇄적 수로형 하구 로 변모한 영산강 하구에서 갯벌의 퇴적환경적 특성을 밝히기 위해 2005년부터 2011년까지 6년에 걸쳐 하구 조간대 표 층퇴적물의 입도 변화, 조간대 바닥의 침·퇴적 변화, 그리고 조간대 위를 흐르는 조류 특성을 모니터링하였다.
TISDOS는 유속-탁도 기록장치(CTR) 와 압력-수심 기록장치(PBR)로 구성된다. 유속-탁도 기록장 치에는 도플러유속센서인 DCS3620(Andera Instruments)와 탁도계(OBS, Seapoint Turbidity Meter)가 장착되어 유속과 탁도의 1분 평균값을 기록하며, 압력-수심 기록장치에는 수압측정기(Digiquartz pressure transducer)와 수심측정기(50/200 kHz dual-frequency altimeter)가 장착되어 수심, 파고와 주기, 센서와 바닥 사이의 거리 등에 대한 10분 평균값을 기록한다. 측정시스템의 자세한 사항은 Lee et al.
이를 위해 영산강 하구의 남측 해안에 남아있는 갯벌에서 표층 퇴적물의 입도 변화와 바닥의 침·퇴적 과정을 모니터링 하였고, 수리관측 결과를 분석하였다.
전 처리가 완료된 시료는 4 Ø(62.5 ㎛) 체로 습식체질(wet sieving)을 하여 조립질 시료와 세립질 시료로 분리하였다.
조간대 퇴적물의 입도변화 모니터링은 측선의 3개 정점에 서 주기적으로 표층퇴적물을 채취하여 입도 분석을 수행하는 방법으로 진행되었다. 표층퇴적물의 입도분석은 시료 세 척, 유기물 제거, 탄산염 제거 등 전처리 과정을 거쳤다.
조간대의 침·퇴적 모니터링을 위해 측선의 3개 정점에서 일정 깊이의 해저에 30 × 30 ㎝ 의 아크릴판을 설치한 후, 해저에서 기준면까지의 깊이를 버니어 캘리퍼스를 이용하여 주기적으로 모니터링 하였다.
조간대의 퇴적물 입도 및 침·퇴적 모니터링은 2005년 7월부터 2006년 7월까지 1개월 간격으로 실시하였고, 2009년부 터 2011년까지는 계절별 조사를 수행하였다(2007년과 2008년은 조사가 이루어지지 않았음).
조립질 시료에 대해서는 건조기에서 100℃로 완전히 건조시킨 후 체진탕기로 15분 동안 체질하여 1 Ø 간격으로 무게를 측정하였고, 세립질 시료에 대해서는 스톡스 법칙(Stokes Law)을 적용한 피펫방법으로 분석하였다. 퇴적물의 응집현상을 방 지하기 위해 확산제인 칼곤(sodium hexametaphosphate)을 첨가 하였다. 퇴적물의 통계적 입도상수는 Folk and Ward(1957)의 도해적 방법(graphic method)으로 구하였으며, 10 Ø 이상의 세립질 무게는 외삽법에 의한 균등분배 방식으로 구하였다.
하구 갯벌의 퇴적작용을 알아보고, 퇴적작용에 영향을 미치는 요인을 밝히기 위해 2005년부터 조간대를 가로지르는 측선을 설정한 후 측선을 따라 50 m 간격의 3 정점에서 표층퇴적물의 입도 변화와 침·퇴적 변화를 모니터링하였다(Fig. 1c).
대상 데이터
a: Tidal curve in 1956 (before the construction of estuary dam), b: Tidal curve in 1982 (after the construction of estuary dam), c: Tidal curve in 1997 (after the construction of the Yeongam-Kumho seawalls). Data are from KHOA (http://www.khoa.go.kr).
3). TISDOS에 의해 관측된 자료는 7 조석주기 동안의 조위, 유속과 유향, 파랑, 부유물농도, 해저면의 고도변화 등이다. 부유물농도는 측정된 OBS의 전압(voltage)값으로부터 실험실 실험에서 유도한 아래 식(1)에 의해 구하였다.
(2004)에 제시되어 있다. 본 연구는 자체 기록장치인 TISDOS를 2008년 9월 12일부터 16일까지 영산강 하구 갯벌의 저조선 부근에 해안선과 평행 하게 설치하였다(Fig. 1c; Fig. 3). TISDOS에 의해 관측된 자료는 7 조석주기 동안의 조위, 유속과 유향, 파랑, 부유물농도, 해저면의 고도변화 등이다.
이론/모형
영산강 하구 갯벌의 수리관측을 위해 종합수리관측시스템인 TISDOS(Tidal-Flat Sediment Dynamics Observation System) 를 이용하였다(Fig. 3). TISDOS는 유속-탁도 기록장치(CTR) 와 압력-수심 기록장치(PBR)로 구성된다.
조립질 시료에 대해서는 건조기에서 100℃로 완전히 건조시킨 후 체진탕기로 15분 동안 체질하여 1 Ø 간격으로 무게를 측정하였고, 세립질 시료에 대해서는 스톡스 법칙(Stokes Law)을 적용한 피펫방법으로 분석하였다.
1c). 측선의 출발 기준점과 측점의 고도는 조위면에 근거하여 산출하였으며, 수준측량을 위해 토탈스테이션(Topcon GTS-225)을 사용하였다.
퇴적물의 통계적 입도상수는 Folk and Ward(1957)의 도해적 방법(graphic method)으로 구하였으며, 10 Ø 이상의 세립질 무게는 외삽법에 의한 균등분배 방식으로 구하였다.
성능/효과
2005년 7월부터 2011년 1월까지 총 21회에 걸쳐 영산강 하구 표층퇴적물의 입도자료를 Folk(1968)의 삼각다이어그램에 도시한 결과(Fig. 7), 모든 퇴적물이 실트(Z, silt) 유형으로 분류되었다. 계절적 특성을 분석한 결과, 여름에는 실트 함량이 감소하고 점토가 증가하면서 니(M, mud) 쪽으로 치우치는 반면, 봄, 가을, 겨울에는 실트 함량이 증가하고 점토 함량이 감소하면서 실트(Z)쪽으로 치우치는 경향을 보였다.
7), 모든 퇴적물이 실트(Z, silt) 유형으로 분류되었다. 계절적 특성을 분석한 결과, 여름에는 실트 함량이 감소하고 점토가 증가하면서 니(M, mud) 쪽으로 치우치는 반면, 봄, 가을, 겨울에는 실트 함량이 증가하고 점토 함량이 감소하면서 실트(Z)쪽으로 치우치는 경향을 보였다.
9b). 관측기간 동안 창조의 평균 유속은 10.95 cm/s, 낙조의 평균 유속은 12.39 cm/s로서 낙조류가 창조류에 비해 강한 편이었고(Table 1), 관측기간 동안의 최강 유속은 93.40 cm/s 로 낙조 때 나타났다(Fig. 9b).
9a). 관측지점에서 창조와 낙조의 평균 지속시간은 각각 5시간 12분과 4시간 08분으로서 창조 시간이 낙조시간보다 한 시간가량 더 길었다(Table 1).
본 연구에서 영산강 하구의 조간대에서 측정한 수리관측 결과는 조간대의 창조시간이 낙조시간보다 약 1시간가량 길어 조간대를 흐르는 조류가 천천히 들어와서 빨리 나가고 있음을 보여준다. 그리고 관측기간의 낙조류는 창조류보다 평균 13 % 정도 더 강한 것으로 나타났다.
그리고 본 연구의 결과는 영산강 하구 갯벌 퇴적물의 70∼94 % 가 실트 입자임을 보여주고 있다.
그리고 침·퇴적 양상의 시간적 변화를 살펴보면, 2005 ∼2006년에 비해 2008∼2011년에 침·퇴적 양상의 변화폭이 크게 증가하였고, 특히 2010년에는 조간대 침식이 우세했던 일반적 경향과 다르게 비교적 큰 퇴적이 일어났다(Fig. 8).
둘 째, 영산강 하구 갯벌의 ‘점토 부족-실트 우세 현상’은 영산강 하구 조석의 특성과도 깊은 관계가 있는 것으로 생각된다.
본 연구에서 영산강 하구의 조간대에서 측정한 수리관측 결과는 조간대의 창조시간이 낙조시간보다 약 1시간가량 길어 조간대를 흐르는 조류가 천천히 들어와서 빨리 나가고 있음을 보여준다. 그리고 관측기간의 낙조류는 창조류보다 평균 13 % 정도 더 강한 것으로 나타났다.
부유물 농도는 조석주기에 따라 0∼300 mg/L 범위에서 변하였으며, 대체로 창조 초반과 낙조 후반에 높은 값을 보였다(Fig. 9f).
부유물의 이동량은 조석상태에 따라 매우 불규칙하게 변하였지만, 관측기간(7 조석주기) 동안의 총 순이동량은 106 kg/m 2 로서 서쪽을 향하는 것으로 나타났다(Fig. 10b). 해저면의 고도변화를 통해 한 조석주기 동안의 침식 및 퇴적 양상을 파악한 결과, 창조 때에는 약 18 ㎜의 퇴적이 일어나고, 낙조 때에는 그보다 더 많은 침식이 일어나 한 조석주기 동안 약 0.
영산강 하구 갯벌에서 2005년부터 2011년까지 침·퇴적 양상을 모니터링한 결과, 하구 갯벌은 전체적으로 연평균 -2.6 cm/yr 의 침식이 이루어지는 가운데, 2010년경에는 특이하게 연평균 4 cm/yr의 퇴적이 일어난 것으로 나타났다.
영산강 하구 조간대에서 2005년부터 2011년까지 침·퇴적 양상을 모니터링한 결과, 3개 정점에서 월평균 -2.2 mm/month (연평균 -2.6 cm/y)의 침식이 일어난 것으로 나타났다.
점토 함량은 2010년 8월(여름)에 20 % 이상으로 최대치를 보인 후, 2010년 11월(가을)에 급격한 감소를 보였지만, 조사 기간 동안 점토 함량은 완만한 증가 추세를 보였다. 전체적으로 영산강 하구 조간대에서 표층퇴적물의 함량 변화는 2005년 7월 조사를 시작한 이후 약 6년 동안 모래와 실트 함량은 각각 1.3 %, 3.5 % 감소한 반면, 점토 함량은 4.8 % 증가하였다. 이 기간 동안 연구지역의 평균 풍속은 대체로 감소하는 경향을 보였고(Fig 5d), 하굿둑을 통한 담수방류량은 증가하는 경향을 보였다(Fig.
8에 제시하였다. 총 조사 기간 5년 8개월(68개월, 2072일) 동안 3개 정점(st. 1: -14.9 cm, st. 2: -19.7 cm, st. 3: -10.5 cm)에서 평균 15 cm의 침식이 일어난 것으로 나타났다. 이는 월평균 -2.
10b). 해저면의 고도변화를 통해 한 조석주기 동안의 침식 및 퇴적 양상을 파악한 결과, 창조 때에는 약 18 ㎜의 퇴적이 일어나고, 낙조 때에는 그보다 더 많은 침식이 일어나 한 조석주기 동안 약 0.15 ㎜의 순침식이 일어나는 것으로 나타났다(Table 1).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하구는 어떻게 형성되는가?
하구(estuary)는 강과 바다가 만나 담수와 해수가 섞이는 곳으로 최후 빙하기 이후 해수면 상승에 의해 하곡(river valley)이 침수되어 형성된다. 자연 하구의 경우 대부분 담수와 해수의 주요 이동통로가 되는 주조류로(main tidal channel) 와 그 주변에 넓은 갯벌이 발달하는 지형적 특징을 보이는데, 특히 넓은 하구 갯벌은 자신의 침·퇴적 과정을 통해 강과 바다의 유·출입 물질을 조절하는 매우 중요한 역할을 한다.
현재 영산강 하구의 갯벌은 대부분 하부조간대의 좁은 갯벌로 남아있으며 점토-부족, 실트-우세의 특성을 보이는데, 이 이유는 무엇인가?
전체 갯벌의 82 %가 연안개발에 의해 사라진 영산강 하구의 갯벌은 현재 대부분 하부조간대의 좁은 갯벌로 남아있으며, 대부분 점토와 실트로 구성된 퇴적물은 전체의 70 ~ 94 %를 실트가 차지할 정도로 점토-부족, 실트-우세의 특성을 보인다. 이는 개발에 따른 점토퇴적 공간(즉 조상대와 상부 조간대)의 상실과 낙조류 우세의 조류 특성 변화에 기인된 것으로 판단된다. 또한 하구의 갯벌 퇴적물은 바람이 강한 가을부터 봄까지 실트가 많아져 조립해지고, 바람이 약하고, 방류량이 많은 여름에 점토가 많아져 상대적으로 세립해지는 계절적 변화를 보임으로써 하구 갯벌에서 퇴적물 입자의 거동이 실트 입자의 경우 풍파에 의해서, 점토 입자의 경우 주로 담수 방류와 조석작용에 의해 영향 받고 있음을 보여준다. 하구 갯벌에 대한 6년 동안(2005~2011)의 침·퇴적 모니터링 결과는 영산강 하구 조간대에서 연평균 -2.
하구 갯벌의 점토 부족 현상이 일어나는 이유는?
개발사업 에 의해 전체 갯벌의 82 %가 사라진 영산강 하구의 갯벌은 현재 대부분 하부 조간대(lower intertidal zone)의 좁은 갯벌로 서 존재하며, 퇴적물은 대부분 점토와 실트로 구성되고, 전 체의 70∼94 %를 실트가 차지하여 점토 부족, 실트 우세의 특성을 보인다. 하구 갯벌의 점토 부족 현상은 점토의 주요 수용공간이던 상부 갯벌(조상대, 상부 조간대)이 대규모 개발사업에 의해 사라졌고, 하구의 물 흐름(주로 담수유출과 조석작용) 특성이 대규모 개발에 의해 낙조류가 우세한 방향으로 크게 변화하여 현재의 갯벌(대부분 하부 조간대)에서 점토 퇴적이 어렵게 되었기 때문이다. 또한 영산강 하구의 갯벌 퇴적물은 풍속이 강한 가을부터 봄까지 실트가 많아져 조립해지고, 풍속이 약하고, 방류량이 많은 여름에 점 토가 많아져 상대적으로 세립해지는 계절적 변화를 보인다.
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