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문제 정의
- 본 연구에서는 영산강 하구언 배수갑문의 개방으로 대량의 담수가 방류될 경우 목포항 인근 해역의 해수유동 변화와 이와 동반되는 부유물질/염분 농도의 시공간적인 변화를 파악하기 위해 12 가지의 계산 시나리오를 구성하고 하구언 방류의 영향을 살펴보았다. 2000년 이후 하구언 방류자료를 종합하여 우기시(6월 ~ 9월)와 비우기시(1월 ~ 5월, 10월 ~ 12월)로 구분하여 방류조건을 선정하였고, 더불어 선행연구(박선중 등, 2007)에서 계산된 영산호의 100년 빈도 홍수량 유입시 방류조건과 배수갑문 확장시 방류조건에 대한 변화도 살펴보았다.
- 본 연구에서는 하구언 배수갑문의 개방에 따른 담수 방류시 목포항 인근해역의 해수유동 변화와 부유물질/염분 농도의 시공간적인 변화를 다양한 방류조건을 설정하여 살펴보았다.
제안 방법
- 계산 시나리오를 구성하고 하구언 방류의 영향을 살펴보았다. 2000년 이후 하구언 방류자료를 종합하여 우기시(6월 ~ 9월)와 비우기시(1월 ~ 5월, 10월 ~ 12월)로 구분하여 방류조건을 선정하였고, 더불어 선행연구(박선중 등, 2007)에서 계산된 영산호의 100년 빈도 홍수량 유입시 방류조건과 배수갑문 확장시 방류조건에 대한 변화도 살펴보았다.
- 6일에 1회 꼴로 평균 154분 동안 10, 402, 259xl03ton이 방류되었다. 비우기시의 방류량과 방류시간은 크게 감소되어 약 7.4일에 1회 배수갑문을 평균 123분 동안 개방하여 2, 616, 779xl03ton의 담수를 방류하였다. 2000년 이후 1회 배수갑문 개방시 최대 방류량은 2002년 8월 15일 217분 동안 총 268,828×103ton(20, 647.
- 본 연구에서는 덴마크 DHI사 MIKE21 모형의 13개 모듈 중 여러 차례의 선행연구(강주환 등, 2004; 2005a; 2005b)를 통해 실제 해역에 대한 적용성이 검증된 바 있는 HD(Hydrodynamic, 해수 유동) 모듈과 AD(Advection Dispersion, 오염확산) 모듈을 사용하여 수치모의를 수행하였으며, 각 모듈의 자세한 내용은 생략하였다. 적용된 수심도 및 외해경계조건 등은 선행연구(강주환 등, 2005a)를 통해 검증된 X, Y 양방향 180m의 광역모형(600x600)과 경계조건을 적용하였으며, 시간 간격(At)은 15sec, Courant 수는 2.
- 자세한 내용은 생략하였다. 적용된 수심도 및 외해경계조건 등은 선행연구(강주환 등, 2005a)를 통해 검증된 X, Y 양방향 180m의 광역모형(600x600)과 경계조건을 적용하였으며, 시간 간격(At)은 15sec, Courant 수는 2.12로 설정하여 15일간 모의하였다.
- 해수유동 및 부유물질/염분 농도의 시공간적 변화에 미치는 담수방류의 영향을 고찰하기 위 해표 2의 방류현황을 토대로 표 3과 같은 12가지의 시나리오를 구성하였다. 담수방류는 하구언 전면에 두 개의 Source 격자를 지정하고 낙조시 조위가 평균해면 이상일 때 방류가 시작되도록 설정하였으며, 담수의 방류속도는 실제 배수갑문의 폭(240m)과 수치모형의 Source 격자(180mX2)와의 차이를 감안해 설정하였다.
- 2의 방류현황을 토대로 표 3과 같은 12가지의 시나리오를 구성하였다. 담수방류는 하구언 전면에 두 개의 Source 격자를 지정하고 낙조시 조위가 평균해면 이상일 때 방류가 시작되도록 설정하였으며, 담수의 방류속도는 실제 배수갑문의 폭(240m)과 수치모형의 Source 격자(180mX2)와의 차이를 감안해 설정하였다. 부유물질 농도는 담수방류에 따른 확산양상 파악이 용이하도록 고하도 북단(P4)을 기준으로 내부수역에만 lOOppm의 초기농도를 부여하였으며, 염분의 초기치는 해양은 30psu, 방류담수는 Opsu로 설정하였다.
- 담수방류는 하구언 전면에 두 개의 Source 격자를 지정하고 낙조시 조위가 평균해면 이상일 때 방류가 시작되도록 설정하였으며, 담수의 방류속도는 실제 배수갑문의 폭(240m)과 수치모형의 Source 격자(180mX2)와의 차이를 감안해 설정하였다. 부유물질 농도는 담수방류에 따른 확산양상 파악이 용이하도록 고하도 북단(P4)을 기준으로 내부수역에만 lOOppm의 초기농도를 부여하였으며, 염분의 초기치는 해양은 30psu, 방류담수는 Opsu로 설정하였다.
- 8) 조건은 14 조석주기에 1회 방류되도록 설정하여 모의기간 동안 총 2회 방류되도록 설정하였다. 최대 방류량(CASE-4, 10)은 1회만 방류하여 방류 영향을 살펴보았다.
- 6일에 1회 꼴로 방류되는 것을 감안하여 3 조석주기에 1회 방류되어 모의기간 동안 총 9회 방류되도록 설정하였고, 비우기시 평균 방류량(CASE-3, 8) 조건은 14 조석주기에 1회 방류되도록 설정하여 모의기간 동안 총 2회 방류되도록 설정하였다. 최대 방류량(CASE-4, 10)은 1회만 방류하여 방류 영향을 살펴보았다. 100년 빈도 홍수량 유입시 방류량(CASE-5, 11) 및 갑문증설시 방류량(CASE-6, 12)은 이전연구(박 선 중등, 2007)에서 구축된 영산강 하류부의 홍수추적모형 (HEC-RAS)에 외조위 조건을 평균 고조 위로 설정한 후 방류량을 산정해 적용하였다(그림 2 생략).
- 35m로 설정하여 모의하였다. 배수갑문 확장시 방류량은 수위 하강효과와 계획홍수위 초과시간 등을 감안하여 현재 240m(8련)인 배수갑문을 420m(14련)로 확장하였을 경우 산정된 방류량을 적용하였다.
이론/모형
- 최대 방류량(CASE-4, 10)은 1회만 방류하여 방류 영향을 살펴보았다. 100년 빈도 홍수량 유입시 방류량(CASE-5, 11) 및 갑문증설시 방류량(CASE-6, 12)은 이전연구(박 선 중등, 2007)에서 구축된 영산강 하류부의 홍수추적모형 (HEC-RAS)에 외조위 조건을 평균 고조 위로 설정한 후 방류량을 산정해 적용하였다(그림 2 생략). 여기서 방류량 산정시 배수갑문의 개폐는하구둑 관리규정을 토대로 하구둑 내.
성능/효과
- 부유물질 확산모의 결과, 목포 기준검조소를 기준으로 목포항 내부수역은 원활한 해수 순환이 이루어지지 않아 각종 오염원 유입시 외해로 쉽게 확산되거나 희석되지 못하고 계속 정체되는 것으로 나타나 항내 오염이 심각하게 우려되며, 특히 연속적인 담수 방류와 방류량의 크기가 내부수역의 부유물질 농도 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 판단됨에 따라 방류량이 작고 연속 방류가행해지지 않는 비우기시의 오염은 더욱 심해질 것으로 판단된다. 방류조건별 염분농도 역시 방류량이 크고, 연속적인 담수 방류가 행해질 경우 농도가 크게 감소하며 확산면적도 증가하였다.
- 연간 최대 방류량은 2003년에 2, 870, 613xl()3ton이 방류되었으며, 1회 배수갑문개방 시 최대 평균 방류량은 2002년의 23, 841xl03ton이었다. 표 2(생략)는 장마전선과 태풍의 영향을 받는 6월~9월까지를 우기 시 로 구분하고, 나머 지 기 간을 비 우기 시 로 구분하여 2000년 이후의 방류현황을 나타낸 것으로, 방류량의 80%가 우기시에 방류되었으며, 약 1.6일에 1회 꼴로 평균 154분 동안 10, 402, 259xl03ton이 방류되었다. 비우기시의 방류량과 방류시간은 크게 감소되어 약 7.
- 5km 이내인 목포 기준 검조소(P3 지점) 내측수역에서만 10cm 이상으로 수위가 상승했을 뿐 그 외 지점에서는 10cm 이내로 작게 나타났다. 반면 최대 방류량 조건과 100년 빈도 홍수량 유입시 및 갑문증설시 방류량 조건에서는 수위가 크게 증가하여 내부수역의 주요 지 점별로 배수갑문과의 거리에 따라 20.7 ~ 144.5cm의 수위 상승이 나타났다. 특히 영암(P10) 및 금호방조제(P11) 전면과 청계만 해역(P17~ 19)까지도 수위가 크게 상승하고 있는데, 이는 목포항 수역의 해수 유.
- 출입 수로인 목포구(P7), 중구(P13), 북구(P15)의 세 곳의 수로단면이 대량의 방류량을 감당하기에는 협소해 내부수역에 정체됨으로써 나타나는 현상으로 판단된다. 유속 또한 배수갑문과의 거리에 따라 최대 175.6cm/sec 까지 증가하였으며, 세 곳의 수로에서의 유속상승이 뚜렷이 나타나고 있으며, 수로를 벗어날 경우 유속 증가 양상은 크게 둔화되었다. 특히 북항(P20)을 기준으로 청계만 수역에서는 방류시기에낙조시 유속이 34.
- 7ppm) 감소하는데 그쳤다. 그러나 초기농도를 부여한 고하도 북단(P4) 수역에서는 14일 후 13.9ppm까지 농도가 낮아져 대부분의 부유물질이 확산되는 것으로 나타나 목포 기준검조소 부근을 기준으로 해수교환율은 크게 떨어져 해수순환이 거의 이루어 지지 않아 부유물질이 내부수역에 계속 정체되는 것으로 나타났다. 그 외 목포구 내부지점에서의 농도는 lOppm이하로 낮게 나타났으며, 목포구를 벗어날 경우 부유물질은 거의 나타나지 않았다.
- 2psu의 농도분포를 보일 뿐 그 외 수역에서는 거의 변화가 나타나지 않았다. 최대 방류시(CASETO, 그림 6 생략) 1회 방류 완료 후 목포구 내부수역에서 1~ 25psu의 농도분포가 나타났으나, 연속되는 방류가 없으므로 방류 완료 후 농도는 점차 증가하여 모의 완료 후 배수갑문 부근에서 평균 6.2psu, 목포 기준검조소 인근에서는 평균 19.7 psu, 그 외수역에서는 27.0psu의 농도분포가 나타났다. 100년 빈도 홍수량 유입시(CASE-11, 그림 7 생략) 및 갑문증설시 방류량 조건(CASE-12, 그림 8 생략)의 경우 다른 방류조건에 비해 상대적으로 크게 감소되었으며, 압해도 남측 수역까지 평균 20psu의 농도분포를 보이고 있다.
- 100년 빈도 홍수량 유입시(CASE-11, 그림 7 생략) 및 갑문증설시 방류량 조건(CASE-12, 그림 8 생략)의 경우 다른 방류조건에 비해 상대적으로 크게 감소되었으며, 압해도 남측 수역까지 평균 20psu의 농도분포를 보이고 있다. 두 시나리오는 지점별로 농도의 차이는 거의 없었으며, 분포양상도 거의 유사하게 나타나고 있다.
- 해수유동 모의결과 배수갑문과의 거리에 따라 방류조건별로 수위와 유속이 최대 144.5cm, 175.6cm/sec까지 상승하였다. 특히 청계만 수역에서는 방류시기에 낙조시 유속이 최대 68.
- 않는 비우기시의 오염은 더욱 심해질 것으로 판단된다. 방류조건별 염분농도 역시 방류량이 크고, 연속적인 담수 방류가 행해질 경우 농도가 크게 감소하며 확산면적도 증가하였다.
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