대조차 조간대 지역의 유속 특성을 조사하기 위하여 궁평 해변 조간대 및 인근 조하대에서 하계와 동계 정점 유속관측을 수행하였다. 조간대 잔차류의 분포는 하계 시에는 북향의 잔차류가 지배적이었고, 반면에 동계에는 북향과 남서향의 이분화된 잔차류 패턴이 지배적으로 나타났다. 동계의 잔차류 방향과 크기는 유의파고와 상관성이 높게 나타났고, 탁도 역시 유의파고와 상관성이 높게 나타났다. 동계의 고파랑에 의한 저층 퇴적물의 부유가 많이 발생되고 남서향의 잔차류에 의해 퇴적물이 이동되어 해변 침식이 주로 발생한다. 하계는 파랑의 강도가 약하고 북향의 잔차류가 지배적이며, 저층 퇴적물의 부유가 상대적으로 낮게 발생하여 퇴적물 이동이 낮게 발생된다. 또한 인공 구조물에 의해 남쪽 방향으로의 퇴적물 이동이 인위적으로 차단되어 선착장 남측에서 침식이 더 강하게 발생할 것이다. 서해안 대조차 조간대에서의 침식 현상에 대한 주요 인자는 계절적인 파랑에 지배적으로 조절되며, 인공구조물에 의한 퇴적물 차단이 중요하게 영향을 미치고 있다.
대조차 조간대 지역의 유속 특성을 조사하기 위하여 궁평 해변 조간대 및 인근 조하대에서 하계와 동계 정점 유속관측을 수행하였다. 조간대 잔차류의 분포는 하계 시에는 북향의 잔차류가 지배적이었고, 반면에 동계에는 북향과 남서향의 이분화된 잔차류 패턴이 지배적으로 나타났다. 동계의 잔차류 방향과 크기는 유의파고와 상관성이 높게 나타났고, 탁도 역시 유의파고와 상관성이 높게 나타났다. 동계의 고파랑에 의한 저층 퇴적물의 부유가 많이 발생되고 남서향의 잔차류에 의해 퇴적물이 이동되어 해변 침식이 주로 발생한다. 하계는 파랑의 강도가 약하고 북향의 잔차류가 지배적이며, 저층 퇴적물의 부유가 상대적으로 낮게 발생하여 퇴적물 이동이 낮게 발생된다. 또한 인공 구조물에 의해 남쪽 방향으로의 퇴적물 이동이 인위적으로 차단되어 선착장 남측에서 침식이 더 강하게 발생할 것이다. 서해안 대조차 조간대에서의 침식 현상에 대한 주요 인자는 계절적인 파랑에 지배적으로 조절되며, 인공구조물에 의한 퇴적물 차단이 중요하게 영향을 미치고 있다.
In order to investigate current characteristics at the Gungpyung beach, which is a macrotidal flat, field measurements were carried out in the summer and winter at the intertidal and the subtidal zones. The distribution of residual current at intertidal flat was dominant in the northward direction i...
In order to investigate current characteristics at the Gungpyung beach, which is a macrotidal flat, field measurements were carried out in the summer and winter at the intertidal and the subtidal zones. The distribution of residual current at intertidal flat was dominant in the northward direction in the summer and dominant in the northward and southwestern directions in the winter. The direction and speed of the residual current in the winter are highly correlated with the significant wave height, and the turbidity is also highly correlated with the significant wave height. Therefore, in the winter, high sediment rates are suspended by high waves, and sediments are transporting due to the residual current in the southwest direction. On the other hand, it is expected that the northward residual current is predominant due to the small wave in the summer, and sediment transport does not occur largely due to less suspended sediments. In addition, sediment transport in the southern direction is blocked by the dock, which is the artificial structure, and the erosion occurs in the south side of the dock. The erosion pattern in the macrotidal zone of Yellow sea is dominated by seasonal waves, and blocking of sediments by artificial structure is very important.
In order to investigate current characteristics at the Gungpyung beach, which is a macrotidal flat, field measurements were carried out in the summer and winter at the intertidal and the subtidal zones. The distribution of residual current at intertidal flat was dominant in the northward direction in the summer and dominant in the northward and southwestern directions in the winter. The direction and speed of the residual current in the winter are highly correlated with the significant wave height, and the turbidity is also highly correlated with the significant wave height. Therefore, in the winter, high sediment rates are suspended by high waves, and sediments are transporting due to the residual current in the southwest direction. On the other hand, it is expected that the northward residual current is predominant due to the small wave in the summer, and sediment transport does not occur largely due to less suspended sediments. In addition, sediment transport in the southern direction is blocked by the dock, which is the artificial structure, and the erosion occurs in the south side of the dock. The erosion pattern in the macrotidal zone of Yellow sea is dominated by seasonal waves, and blocking of sediments by artificial structure is very important.
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문제 정의
본 연구에서는 궁평 해변의 조간대와 조하대에서 하계와 동계에 유속 관측을 실시하여 계절별 유동 특성을 분석하였다. 이를 통해 인위적 구조물에 의해 차단된 대조차 연안 해변의 잔차류 특성을 제시하고 퇴적물 이동을 잔차류 관점에서 예상하고자 한다.
가설 설정
9). 잔차류의 크기에 따라서 하계와 동계에 각각 북쪽과 외해쪽으로 향하는 퇴적물 이동이 예상된다. 유의파고와 퇴적물 부유를 살펴보면 궁평 해변의 하계 퇴적물은 상대적으로 낮은 파고로 인해 부유되는 양이 적을 것으로 예상되고 이동이 많이 발생하지 않을 것으로 판단된다(Fig.
제안 방법
궁평 해변 인근 조하대의 해저면에 ADCP(acoustic Doppler current profiler, sentinel 600 kHz)를 설치하여 해수면 방향 으로 수층별 0.5 m 간격의 유속과 유향을 10분 간격으로 관측하였다. 관측은 19일~34일 동안 진행되었고, 동계와 하계에 각각 2정점, 1정점에서 수행되었다.
이는 서해안에서 동계에 강하게 부는 북서계절풍의 영향 과 높은 파고의 영향으로 판단되며, 하계에 비해 3배 이상 많이 나타났다. 본 연구 관측에서는 채수를 통한 부유사 농도의 측정이 이루어지지 않아 탁도계에서 측정된 전기적 신호 NTU 값을 이용하여 부유사 농도의 높고 낮음을 정성적으로 파악하였다. 유의파고는 유속 성분과 탁도와 모두 결정 계수가 0.
본 연구에서 측정된 유속에는 조류, 취송류 및 연안류 성분이 모두 포함되어 있다. 본 연구 지역의 대조차 특성상 조류에 의한 흐름이 우세하겠지만 계절적 바람에 의한 흐름도 무시할 수 없으므로 이를 고려하기 위해 계절적 특성을 비교하였다.
해변 침식이 지속적으로 발생하여 생태학적 문제와 경제 적인 피해가 나타나고 있으므로 원인 규명이 시급하다. 본 연구에서는 궁평 해변의 조간대와 조하대에서 하계와 동계에 유속 관측을 실시하여 계절별 유동 특성을 분석하였다. 이를 통해 인위적 구조물에 의해 차단된 대조차 연안 해변의 잔차류 특성을 제시하고 퇴적물 이동을 잔차류 관점에서 예상하고자 한다.
하계와 동계 잔차류의 크기와 방향을 바탕으로 예상되는 퇴적물 이동 모식도를 제시하였다(Fig. 9).
대상 데이터
관측 데이터 간격은 20분 간격이다. 선착장 남쪽 해변은 Recording Current Meter(RCM)을 고정시킨 프레임을 설치하여 해저면 약 0.3 m 수층에서의 유속 데이터와 탁도(Turbidity) 자료를 함께 취득하였다. 동계에 RW1 정점은 26일, RW2 정점은 26일, RW3 정점은 36일, RW4 정점은 19일 동안 관측을 수행하였고, 하계에 RS1 정점은 16일, RS2 정점은 16일, RS3 정점은 16일, RS4 정점은 16일, RS5 정점은 19일 동안 관측을 수행하였다.
조위자료는 해변에서 약 6.8 km 떨어진 지점에서 국립해양 조사원이 운영하는 안산 조위 관측소 1시간 조위자료를 수집하였고, 바람자료는 해변에서 약 59 km 떨어진 지점에서 기상청이 운영하는 덕적도 해양기상부이 1시간 자료를 수집하여 사용하였다. 유속관측기간과 동일한 기간 수집한 자료를 분석하여 계절별 바람의 크기와 방향을 유속 자료와 비교하였다.
데이터처리
1A). 동일한 위치에서 유속자료와 함께 10분 간격으로 취득한 파랑자료는 RDI사에서 제공하는 Wavemon 프로그램을 이용하여 1시간 간격으로 앙상블 평균하여 유의파고, 파향, 파주기를 계산하였다.
8 km 떨어진 지점에서 국립해양 조사원이 운영하는 안산 조위 관측소 1시간 조위자료를 수집하였고, 바람자료는 해변에서 약 59 km 떨어진 지점에서 기상청이 운영하는 덕적도 해양기상부이 1시간 자료를 수집하여 사용하였다. 유속관측기간과 동일한 기간 수집한 자료를 분석하여 계절별 바람의 크기와 방향을 유속 자료와 비교하였다.
성능/효과
(1) 궁평리 조간대에서 유속의 분포는 창조와 낙조의 일반 적인 왕복성 조류 특성보다 일방향 유속이 우세하게 나타났 다. 이러한 일방향의 유속은 하계에는 북쪽으로 향하는 유속이 지배적으로 나타났고, 동계에는 북쪽으로 향하는 유속뿐만 아니라 남서쪽으로 향하는 유속이 지배적이었다.
(2) 모든 정점에서 남서쪽 방향의 잔차 유속의 방향은 하계에는 10%인 반면에, 동계에는 30% 이상으로 하계에 비하여 3배 이상 크게 나타났다. 동계 잔차류와 탁도는 파랑에 의한 유의파고와 상관성이 높게 나타났다.
(3) 하계 궁평 해변은 낮은 파고로 인해 부유 퇴적물 농도가 낮고, 그에 따른 퇴적물 이동이 많이 발생하지 않을 것으로 예상된다. 반면에, 동계에는 상대적으로 높은 파고에 의해 저층 퇴적물이 많이 부유되어 외해쪽 방향의 잔차류와 함께 퇴적물이 유출되어 해변에서 집중적인 침식이 발생될 것으로 예상된다.
(2) 모든 정점에서 남서쪽 방향의 잔차 유속의 방향은 하계에는 10%인 반면에, 동계에는 30% 이상으로 하계에 비하여 3배 이상 크게 나타났다. 동계 잔차류와 탁도는 파랑에 의한 유의파고와 상관성이 높게 나타났다.
본 연구 관측에서는 채수를 통한 부유사 농도의 측정이 이루어지지 않아 탁도계에서 측정된 전기적 신호 NTU 값을 이용하여 부유사 농도의 높고 낮음을 정성적으로 파악하였다. 유의파고는 유속 성분과 탁도와 모두 결정 계수가 0.5 이상으로 상관성이 크게 나타나고, 특히 남북 방향 유속과 결정 계수는 0.71로 가장 크게 나타났다(Fig. 7).
잔차류의 크기에 따라서 하계와 동계에 각각 북쪽과 외해쪽으로 향하는 퇴적물 이동이 예상된다. 유의파고와 퇴적물 부유를 살펴보면 궁평 해변의 하계 퇴적물은 상대적으로 낮은 파고로 인해 부유되는 양이 적을 것으로 예상되고 이동이 많이 발생하지 않을 것으로 판단된다(Fig. 9A).
후속연구
(5) 관측기간의 평균 잔차류 분석을 통해 부유된 퇴적물의 이동이 계절별도 차이가 있음을 간접적으로 제시하였지만 보다 면밀한 침식과 퇴적 원인분석을 제시하기 위해서는 해변 퇴적물을 재부유 시키는 외력(파랑과 유속에 의한 저면 전단 응력)이 얼마나 길게 자주 발생하는지 여부를 파악해야 한다. 본 연구에서는 조간대 파랑 관측이 수행되지 않아 유속, 부유사농도와의 시계열 분석이 수행되지 못해 한계성이 존재한다.
이처럼 조간대에서 해수 유동과 퇴적물의 침식, 퇴적과 관련된 연구는 매우 많이 있지만, 연안의 지형적 특징과 공학적인 특징은 지역마다 다르기 때문에 어떤 지역에서 연구된 결과가 다른 지역에서는 적용되지 않거나 잘못 적용될 수 있다(Gillie, 1997). 따라서 다양한 연안 조간대 지역에서 더 많은 연구가 필요하다.
(5) 관측기간의 평균 잔차류 분석을 통해 부유된 퇴적물의 이동이 계절별도 차이가 있음을 간접적으로 제시하였지만 보다 면밀한 침식과 퇴적 원인분석을 제시하기 위해서는 해변 퇴적물을 재부유 시키는 외력(파랑과 유속에 의한 저면 전단 응력)이 얼마나 길게 자주 발생하는지 여부를 파악해야 한다. 본 연구에서는 조간대 파랑 관측이 수행되지 않아 유속, 부유사농도와의 시계열 분석이 수행되지 못해 한계성이 존재한다. 추후 해변에서의 파랑을 추산할 수 있는 수치모델링 연구를 통해 다각적으로 분석한 연구를 제시할 예정이다.
반면에 바람 관련 변수 들은 모두 결정 계수가 낮게 나타났다(Table 2). 이는 바람이 궁평 해변에 직접적 영향을 크게 주지 않는다고 해석할 수 있지만, 바람 관측 결과가 해변과 약 59 km 떨어진 지역에서 관측된 결과이므로 인근 해역의 바람자료와 비교하는 연구가 추가적으로 필요하다.
본 연구에서는 조간대 파랑 관측이 수행되지 않아 유속, 부유사농도와의 시계열 분석이 수행되지 못해 한계성이 존재한다. 추후 해변에서의 파랑을 추산할 수 있는 수치모델링 연구를 통해 다각적으로 분석한 연구를 제시할 예정이다.
참고문헌 (12)
Anderson, F.E., Black, L., Watling, L.E., Mook, W. and Mayer, L.M. (1981). A temporal and spatial study of mudflat erosion and deposition. Journal of Sedimentary Petrology, 51(3), 0729-0736.
Christie, M.C., Dyer, K.R. and Turner, P. (1999). Sediment flux and bed level measurements from a macro tidal mudflat. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 49, 667-688.
Gillie, R.D. (1997). Causes of coastal erosion in Pacific Island nations. Journal of Coastal Research, Special Issue NO. 24, 173-204.
Ha, K.J., Heo, K.Y., Lee, S.S., Yun, K.S. and Jhun, J.G. (2012). Variability in the East Asian monsoon: a review. Meteorological Applications, DOI: 10.1002/met.1320.
Hwaseong-si (2015). Research project for Erosion-Sedimentation survey in the Gungpyeongri coastal beach, 227p (in Korean).
Janssen-Stelder, B. (2000). The effect of different hydrodynamic conditions on the morphodynamics of a tidal mudflat in the Dutch Wadden sea. Continental Shelf Research, 20, 1461-1478.
Le Hir, P., Roberts, W., Cazaillet, O., Christie, M., Bassoullet, P. and Bacher, C. (2000). Characterization of intertidal flat hydrodynamics. Continental Shelf Research, 20, 1433-1459.
Lee, H.J., Jo, H.Y., Chu, Y.S. and Bakh, K.S. (2004). Sediment transport on macrotidal flats in Garolim Bay, west coast of Korea significance of wind waves and asymmetry of tidal currents. Continental Shelf Research, 24, 821-832.
Pritchard, D. and Hogg, A.J. (2003). Cross shore sediment transport and the equilibrium morphology of mudflats under tidal currents. Journal of Geophysical Research, 108(C10), 3313, doi:10.1029/2002JC001570.
Silva, F.G., Oliveira Sousa, P.H.G. and Siegle, E. (2016). Longshore transport gradients and erosion processes along the Ilha Comprida (Brazil) beach system. Ocean Dynamics, 66:853-865.
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