초록

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해안방조제에서 해수가 강물에 유출되는 현상은 생태계의 변화를 초래하고 강물을 농업에 이용할 수 없게 한다. 이런 현상을 방지하기 위하여 해수의 유출수량을 예측할 필요가 있다. 해수와 강물 사이의 지하수 흐름은 염도에 따른 밀도의 차이를 고려하여 연구되어야 한다. 또한, 담수와 염수의 혼합에 따른 물질의 이송 및 분산도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 염도에 의한 밀도 차이에 따른 지하수의 흐름을 나타내는 지배방정식을 이용하여, 해안방조제에서의 해수가 강물로 유출되는 현상을 수치모사하였다. 수치모사 결과, 밀도 차이를 고려하지 않았을 때 발견할 수 없었던 지하수의 흐름이 생겼고, 밀도 차이로 인하여 해수의 유출 수량이 증가하였다. 따라서, 해안방조제의 해수의 유출수량 연구에서는 반드시 밀도 차이를 고려하여야 한다.

해안방조제에서 해수가 강물에 유출되는 현상은 생태계의 변화를 초래하고 강물을 농업에 이용할 수 없게 한다. 이런 현상을 방지하기 위하여 해수의 유출수량을 예측할 필요가 있다. 해수와 강물 사이의 지하수 흐름은 염도에 따른 밀도의 차이를 고려하여 연구되어야 한다. 또한, 담수와 염수의 혼합에 따른 물질의 이송 및 분산도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 염도에 의한 밀도 차이에 따른 지하수의 흐름을 나타내는 지배방정식을 이용하여, 해안방조제에서의 해수가 강물로 유출되는 현상을 수치모사하였다. 수치모사 결과, 밀도 차이를 고려하지 않았을 때 발견할 수 없었던 지하수의 흐름이 생겼고, 밀도 차이로 인하여 해수의 유출 수량이 증가하였다. 따라서, 해안방조제의 해수의 유출수량 연구에서는 반드시 밀도 차이를 고려하여야 한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구에서는 해수와 강물의 높이가 같은 경우와 해수가 강물보다 높은 경우에 대하여 수치 모사 하였다. 해수와 강물의 높이가 같은 경우에는 지하수가 해수 쪽에서 강물 쪽으로 지하수의 흐름이 관찰된다.

제안 방법

• 있다. 먼저, 지하수 흐름 방정식을 정리하였다.
• 본 연구에서는 밀도 차이에 의한 지하수의 흐름을 모사하고, 이를 바탕으로 해안방조제에서 유출수량을 계산하여, 기존의 밀도 차이를 고려하지 않은 경우와 차이를 비교 및 분석하였다.
• 본 연구에서는 새만금 방조제의 기본 설계도를 기준으로 수치 모델을 구성하였다.<그림 1>은 본 연구에서 사용된 방조제의 모식도이다.
• 그러나, 이러한 방식은 계산이 오래 걸리고, 수치계산을 위해서 기억 공간을 많이 요구하여 실용성이 떨어진다. 본 연구에서는 자유면 경계 조건를 고려한 향상된 유한요소법을 사용하여, 계산 공간을 적게 사용했고 계산 시간이 적게 걸렸다.
• <그림 2>의 요소 망은 배경 요소망이고 이를 바탕으로 새로운 요소망을 형성되었다. 해안방조제의 해수와 강물의 높이는 새만금 지역의 평균 해수면과 강물의 높이에 기초하여 설정하였다.

대상 데이터

• 해안방조제의 각 부분은 구성 물질이 다르므로 서로 다른 수리전도도를 가진다. 연구에 사용된 수리전도도는 사석은 K = 364.6 m/day, 성토제는 K = 6.912 m/day, 그리고 바닥보호층은 K = 5.421 m/day의 입력자료를 사용하였다. 계산에 사용된 요소망은<그림 2>에 도시하였다.

성능/효과

• 만일, 밀도 차이를 고려하지 않는다고 수치모사를 행하면, 해수 쪽에서 강물 쪽으로의 지하수 흐름은 나타나지 않는다. 해수가 강물보다 높은 경우에는, 밀도 차이를 고려하였을 경우의 유출수량이 밀도 차이를 고려하지 않았을 경우보다 18% 증가하였다. 따라서, 해안방조제에서 지하수의 흐름을 모사하는 경우에는 반드시 밀도차이에 의한 효과를 고려하여야 한다.

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