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수로의 복원으로 인한 동빈내항에서의 오염확산 양상의 해석
Analysis of pollutant dispersion mechanism by restored canal at Dongbin harnor 원문보기

한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회, 2008 Feb. 28, 2008년, pp.187 - 190  

박성수 (한양대학교 토목공학과) ,  조용식 (한양대학교 토목공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The water quality at the Dongbin Harbor at Pohang city, is getting worse due to the sewage and the wastewater from communities. In this syudy, RMA2 and RMA4, which is two-dimensional depth-averaged finite element numerical model, were employed to simulate the improvement of water quality from inflow...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 먼저, RMA2를 사용하여 각 절점에서의 유속 및 수위성분을 결정한 후, RMA4를 통해 오염물 이송확산을 모의하였다.
  • 내륙수로는 형산강과 동빈내항을 연결하고 있으며, 수로를 통해 흐르는 형산강의 유수가 동빈내항의 수질오염을 개선할 것이라 기대하고 있다. 복원 전 지형과 복원 후 지형에서의 수치모의를 각각 실시하여 저감효과를 비교분석하였다.
  • 복원될 내륙수로는 형산강에서 동빈내항 끝부분의 죽도펌프장까지 약 1.3km의 길이이며 하폭은 20m, 하상경사는 1:1로 설계하였다.
  • 포항시에서는 동빈내항의 수질 개선을 위해 매년 준설작업을 실시하고 있지만, 근본적인 수질 개선이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 동빈내항의 수질오염개선의 대안으로서 송림천의 복원을 통한 내륙수로를 설계하여 오염물의 거동을 RMA4 로 수치모의 하였다. 내륙수로는 형산강과 동빈내항을 연결하고 있으며, 수로를 통해 흐르는 형산강의 유수가 동빈내항의 수질오염을 개선할 것이라 기대하고 있다.
  • 본 연구에서는 동빈내항의 오염된 수질이 송림천의 복원을 통해 수질개선이 되는 양상을 RMA4로 수치 모의 하였다.
  • 동빈내항과 형산강에서 관측된 COD농도를 근거로 대상지역의 오염물질 거동특성을 재현하였으며, 오염물 유입지점은 동빈내항 주오염원인 양학천수문과 칠성천수문으로 각각은 그림 2에서의 Source point 지점과 같다. 수치모의에서 복원 전의 지형과 복원 후 지형에서의 오염물 유입 경계조건은 같으며, 수로를 통해 흐르는 형산강의 유수로 인한 동빈내항의 COD 농도 변화를 검토하였다.

대상 데이터

  • 오염농도 변화예측을 위한 RMA4 모델은 RMA2 모델에서 구한 유속 및 수위데이터를 입력자료로 사용하여 구성하였다. 동빈내항과 형산강에서 관측된 COD농도를 근거로 대상지역의 오염물질 거동특성을 재현하였으며, 오염물 유입지점은 동빈내항 주오염원인 양학천수문과 칠성천수문으로 각각은 그림 2에서의 Source point 지점과 같다. 수치모의에서 복원 전의 지형과 복원 후 지형에서의 오염물 유입 경계조건은 같으며, 수로를 통해 흐르는 형산강의 유수로 인한 동빈내항의 COD 농도 변화를 검토하였다.
  • 본 과업의 대상구역은 포항시 동빈내항으로 지리적으로 영일만과 형산강의 영향을 받고 있다. 따라서, 모형의 적용구간은 형산강에 위치한 신형산교에서부터 영일만 근해에 이르는 구간으로 모식도는 그림1과 같다.
  • 형산강과 영일만의 단면자료는 1/15,000의 수치해도를 참고하였으며, 동빈내항의 단면자료는 직접 측정한 수심자료를 이용하여 구성하였다. 수치모의에 사용된 유한요소의 절점개수는 19,481개이며 요소개수는 7,112로 구성하였다. 복원될 내륙수로는 형산강에서 동빈내항 끝부분의 죽도펌프장까지 약 1.
  • 오염농도 변화예측을 위한 RMA4 모델은 RMA2 모델에서 구한 유속 및 수위데이터를 입력자료로 사용하여 구성하였다. 동빈내항과 형산강에서 관측된 COD농도를 근거로 대상지역의 오염물질 거동특성을 재현하였으며, 오염물 유입지점은 동빈내항 주오염원인 양학천수문과 칠성천수문으로 각각은 그림 2에서의 Source point 지점과 같다.
  • 따라서, 모형의 적용구간은 형산강에 위치한 신형산교에서부터 영일만 근해에 이르는 구간으로 모식도는 그림1과 같다. 형산강과 영일만의 단면자료는 1/15,000의 수치해도를 참고하였으며, 동빈내항의 단면자료는 직접 측정한 수심자료를 이용하여 구성하였다. 수치모의에 사용된 유한요소의 절점개수는 19,481개이며 요소개수는 7,112로 구성하였다.

이론/모형

  • RMA2는 2차원 수심 평균한 유한요소 수리동역학적 수치모델(WES, 1996; King, 1997)로서 상류 (sub-critical) 및 자유수면 흐름의 수위와 수평 방향의 2차원 유속 성분을 계산한다. 마찰력은 Manning 방정식의 조도계수나 Chezy 방정식의 평균유속계수로 계산되며, 정상류 뿐만 아니라 부정류에서도 모의 가능하다. 모형의 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 수심적분한 2차원 천수방정식으로 다음과 같다.
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