초록 ▼

I. 서 론
염료 추적자 실험 및 확산 모델링 연구는 환경수리학 분야에서 비교적 오래 동안 연구된 주제이다. 일반적으로 조사 구간 상류에서 염료를 주입한 후 하류 주요 지점에서 시간별 농도 변화를 관측한 후, 수치모델을 이용하여 이를 재현 하는 과정에서 대상 하천 구간에 대한 이송-확산 특성이 결정된다. 한편, 하천에서 용존성 오염물질의 혼합 특성은 대상 구간 내로 물질이 유입되는 방식, 즉 순간 주입(instantaneous injection)과 연속 주입(continuous injection) 조건에 따라 서로 다르게 분석

I. 서 론
염료 추적자 실험 및 확산 모델링 연구는 환경수리학 분야에서 비교적 오래 동안 연구된 주제이다. 일반적으로 조사 구간 상류에서 염료를 주입한 후 하류 주요 지점에서 시간별 농도 변화를 관측한 후, 수치모델을 이용하여 이를 재현 하는 과정에서 대상 하천 구간에 대한 이송-확산 특성이 결정된다. 한편, 하천에서 용존성 오염물질의 혼합 특성은 대상 구간 내로 물질이 유입되는 방식, 즉 순간 주입(instantaneous injection)과 연속 주입(continuous injection) 조건에 따라 서로 다르게 분석된다. 특히 관심 물질이 동일한 부하량을 가지고 연속적으로 유입되는 경우, 정상상태 조건에서 하류 특정 지점에서의 농도는 시간이 지나면 정상상태에 도달하게 되는 이론적인 특성을 보인다. 따라서 기존에 수행된 대부분의 연구들은 특정 유량 조건에서 오염물질의 유입 조건과 부하량을 정확하게 통제하면서 추적자 실험 또는 모의 연구를 수행하였다. 하지만 현실적으로 오염물질의 부하는 일정하지 않고 대상 구간의 물 흐름도 시시각각 변화 하기 때문에 확산 특성도 시공간적으로 모두 달라지기 마련이다.

확산 특성을 지시하는 염료 추적자로는 일반적으로 형광염료(rhodamine WT)를 사용하나, 리툼이나 브롬 이온 농도 등을 이용하기도 한다. 다만 국내 공공수역과 같이 상수원수로 활용되는 하천 구간에서는 염료 추적자 사용에 제약이 있기 때문에 대체 추적자를 활용하기도 한다. 예를 들어 GPS 부자를 활용하여 부유성 오염물질의 이송-확산 특성을 조사하는 연구가 북한강 의암호 및 낙동강 합천창녕보 구간에서 최근 수행된 바 있다. 이외에도 미량 용존 이온 농도를 이용하거나 환경동위원소 등을 사용하기도 하는데 이 경우 분석 시간과 비용과 많이 드는 단점이 있다.

(출처 : 본문 I. 서론 8p)

Abstract ▼

The study objectives are (1) to improve the prediction accuracy of a 3-D solute transport model using continuous data on electrical conductivity collected from a 3-D monitoring network, located at the main channel of the Nakdong River, Korea and (2) gain some insight into the optimal application of

The study objectives are (1) to improve the prediction accuracy of a 3-D solute transport model using continuous data on electrical conductivity collected from a 3-D monitoring network, located at the main channel of the Nakdong River, Korea and (2) gain some insight into the optimal application of dispersion coefficients with respect to changes in model grid size. As a natural tracer, the vertical characteristics of electric conductivity (EC) are continuously monitored at ten sites within the downstream area of Gangjeong-Goryeong Weir where Geumho River and Jincheon Stream merge for about two months. The spatio-temporal variations are modeled using dye tracer option of a 3-D EFDC model with eleven vertical layers. Data analysis results on flow and water quality for the last five years show that Geumho River occupied about 23% of annual inflow and about 39% of annual TP loading. The EC ranges of Geumho River (400〜1,000 μ S/ cm) and Jincheon Stream (700~1,100 μ S/cm) were much higher than those of water released from the upstream weir (200~400 μ S/cm). The periods of two events with higher EC at the bottom layers of the main channel corresponded to those of lower water temperature at Geumho River due to extreme diurnal variation of air temperature ranging from 15 to 20℃. Four numerical models with different horizontal grid sizes from 20 to 160 m were developed using EFDC and tested against the observed EC profiles. The modeling results show that it was helpful for reducing the simulation errors to apply smaller dispersion coefficients as the model grid size increases under same flow condition. This modeling study suggest that background values of horizontal eddy viscosity should be smaller than 0.1 m²/s for numerical models with rectangular grid size ranging from 80 to 160 m, particularly during flooding and the following recession period.

(출처 : Abstract 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 7
• I. 서 론 ... 8
• II. 연구내용 및 방법 ... 11
• 1. 문헌조사 ... 11
• 가. 용존성 오염물질 이송-확산 개요 ... 11
• 나. 대하천 본류 용존성 오염물질 이송-확산 모델링 연구사례 ... 12
• 2. 수심별 전기전도도 연속 모니터링 ... 13
• 가. 연구지역 선정 및 예비조사 ... 13
• 나. 입체적 관측 네트워크 ... 15
• 다. 고빈도 연속 모니터링 자료 생산 ... 17
• 3. 3차원 확산모델 정확도 제고 ... 17
• 가. 3차원 이송-확산모델 구축 ... 17
• 나. 염료 모의를 통한 시공간적 전기전도도 변화 재현 ... 18
• 다. 수평·수직 확산계수 산정 및 민감도 분석 ... 18
• 4. 격자 해상도 최적화 ... 19
• 가. 격자 크기 변화에 따른 수치모델 오차 특성 분석 ... 19
• 나. 격자 해상도 변화에 따른 최적 확산계수 산정 ... 20
• III. 연구결과 및 고찰 ... 21
• 1. 수심별 전기전도도 연속 모니터링 ... 21
• 가. 과거 관측자료 분석 ... 21
• 나. 전기전도도의 시·공간적 변화 ... 23
• 2. 3차원 확산모델 정확도 제고 ... 26
• 가. 시공간적 전기전도도 변화 재현 ... 26
• 나. 수평 확산계수 민감도 분석 ... 27
• 다. 수평 확산계수 산정 ... 29
• 3. 격자 해상도 최적화 ... 29
• 가. 격자 크기 변화에 따른 수치모델 오차 특성 ... 29
• 나. 격자 해상도 변화에 따른 최적 확산계수 산정 ... 32
• 4. 3차원 확산모델 최적 운용방안 마련 ... 33
• 가. 수치모의 오차 최소화 ... 33
• IV. 결 론 ... 34
• 1. 주요 연구결과 요약 및 의의 ... 34
• 가. 3차원 EFDC 모형을 이용한 확산 모의 ... 34
• 나. 한계 및 제언 ... 35
• 참 고 문 헌 ... 36
• 끝페이지 ... 38