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한강하구지역에서의 하상변화 기작연구
Studies on the Mechanism Variation of Bed Elevation for an estuary the Han. 원문보기

한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집, 2009 May 21, 2009년, pp.770 - 774  

변성준 (인천대학교 토목환경공학과) ,  최계운 (인천대학교 토목환경공학과) ,  구본진 (인천대학교 토목환경공학과) ,  김우진 (인천대학교 토목환경공학과)

초록
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한강하구 일대는 세계최대 규모의 갯벌이 조성되어 해양생태계에서 중요한 역할을 수행하는 곳이다. 육상기원의 퇴적물이 흐름이 완만한 하구 주변부에 퇴적되어 대규모의 갯벌을 생성하여 육상에서 유입되는 많은 유기물이 집중되고 탁도가 높아 대량의 플랑크톤과 같은 일차생산자가 상대적으로 부족한 대신에 담수 유입이 많아 하구와의 거리에 따른 일정한 염분 구배를 가지고 있어 더욱 다양한 환경이 조성되어 있음에도 1980년대 후반부터 각종 매립사업과 한강종합개발사업($1982{\sim}1986$)이 실시되어 한강하구의 습지가 줄어들고, 해안침식, 토사유입, 퇴적, 적조현상, 갯벌 및 해수오염과 같은 결과를 가져왔다. 1990년대에는 한강하구지역에서 퇴적으로 인한 홍수 예방과 건설골재 확보를 위한 준설이 활발히 이루어졌으나, 이로 인한 습지생물 서식처 파괴와 같은 환경영향이 우려되어 현재는 실시하지 않고 있다. 무차별적인 개발계획으로 매년 홍수 때마다 피해를 입는 김포일대, 한강과 임진강 지역의 수위 및 흐름 영향을 살펴보고 향후 대책 수립을 검토해야 한다. 이에 본 연구에서는 한강하구의 유사이송에 의한 수리학적 특성을 분석하기 위해 상류로부터 이송되어온 유사에 대하여 시간적 흐름특성을 통하여 조성된 한강하구의 특징을 분석하였고, 지형변화 분석을 위해 MIKE 21 프로그램의 이동상 해석모듈을 사용하여 지형변화에 따른 한강하구에서의 홍수기 하상변화와 유수 흐름 및 수위등의 변화를 모의하였다. 그 결과 예성강과 한강의 유수흐름은 청주초를 통하여 외해로 유출되고 이 흐름은 대부분 강화도와 교동도 사이의 교동수로로 유출되는 것으로 나타났으며, 염하수로 합류부 및 임진강 합류부에서는 침식 및 퇴적이 활발히 일어나는 것으로 모의되었다. 향후 수리학적 특성변화에 따른 유사의 퇴적 및 세굴에 의한 한강하구 지역의 지형변화를 분석하여, 주변 환경영향에 대한 대책 수립을 검토해야 할 것이다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이때 하천 유량은 각 하천의 하천정비기본계획의 200년 빈도의 계획홍수량과 평수량으로 설정하였다. 단, 예성강 유량의 경우는 북한지역에 위치하여 유량정보를 구할 수 없으므로 유역 면적비를 이용하여 임진강의 일유량으로부터 환산하여 적용하였다.
  • 또한, 본 모델에서는 경계조건(Boundary Condition)을 1개 조위, 3개의 하천유량(임진강, 예성강, 한강)을 입력하였다. 이때 하천 유량은 각 하천의 하천정비기본계획의 200년 빈도의 계획홍수량과 평수량으로 설정하였다.
  • 635m)을 채택하였다. 또한, 시간 간격은 600초로 하여 1일 동안 모델의 안정성만을 평가하였다. 해수 유동자에 대한 초기조건은 Cold start를 사용하여 수위는 0m이며 육지 경계면을 가로지르는 유속은 없다고 하였다.
  • 본 연구 지역인 청주초는 북한과 인접해 있는 지역으로 지형자료와 하상 자료 등의 정확한 값을 얻을 수 없기 때문에 정량적이 아닌 정성적인 분석을 통해 지형 변화와 유수의 흐름 및 수위 등 하상변화에 대한 환경기작을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 석모도와 교동도에 2차원 수치 모의를 실시하였고 청주초 지역의 지형변화와 유수의 흐름 및 수위 등의 변화를 모의하였다. 그림 5는 2차원 해석의 5개 지점을 보여주고 있다.
  • 수리분석과 지형 변화를 분석하기 위하여 해양해석 프로그램인 MIKE 21 FM(Flexible Mesh)의 유동해석 모듈과 유사이동 모듈을 사용하여 청주초에서의 홍수기 하상변화와 유수 특성 변화의 환경기작을 모의한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 유사이동 해석시 각 하천의 계획 홍수량을 입력하고 하상은 0.02mm의 비점착성 모래로 이루어졌다고 가정하여 1일 동안의 Bed Level의 변화를 비교하였다.
  • 이렇듯 한강하구에서의 하상변동 및 발생 가능한 유사의 이동 해석과 퇴적물의 제반 이동 특성에 관한 연구는 필수적 사항이다. 이를 위하여 한강하구의 지형변화를 통한 환경기작에 대한 면밀한 검토를 통한 한강유역-한강하구 경기만으로 이어지는 침식/퇴적 등의 환경기작을 연구하기 위하여 2차원 해석을 수행하였다.

대상 데이터

  • 한강하구의 지형을 표현 하고자 MIKE 21을 이용하여 Flexible Mesh를 구성하였다. 22,250 개의 노드를 이용하여 그림 2와 같은 2,226 3개의 Mesh를 구성하고 2,226개의 수심 자료를 통하여 그림 3과 같은 Bathymetry를 구성하였다.
  • 경기만 모델 격자망은 통상적으로 한강의 신곡수중보를 경계로 하여 육지 경계면을 처리하였으며 서해연안의 수심 자료는 해양수산부(2001,2002)의 수심 관측자료를 이용하여 선형 내삽하여 구한 수심자료를 모델 입력조건으로 사용하였다.
  • 본 모델의 경우 외해가 범위가 좁은 지역이므로 인천항 조위(모든 분조 포함된 조위)가 인천 연안에 지배적인 조위로 판단되어 현재는 인천항의 대조평균고조위를 감안하여 그림 4와 같이 Sine곡선(±4.635m)을 채택하였다.

이론/모형

  • 한강하구의 지형을 표현 하고자 MIKE 21을 이용하여 Flexible Mesh를 구성하였다. 22,250 개의 노드를 이용하여 그림 2와 같은 2,226 3개의 Mesh를 구성하고 2,226개의 수심 자료를 통하여 그림 3과 같은 Bathymetry를 구성하였다.
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