In this study, we analyzed the behavior of discharged materials in the offshore spillway area, which were collected from the dredging work in the waterway at Busan New Port. Due to the characteristic of the spill site, the rate of initial diffusion and settling of the discharged materials was so fast.
연구의 배경
외해에 준설토를 투기함으로써 발생하는 영향은 인근 어장 수질오염, 항만 및 해안 침식을 초래할 수 있으며, 해양생태계 변화의 위험성을 증가시키는 중요한 요소라고 할 수 있다. 따라서 이러한 해상 굴착지 건설 과정에서 발생하는 폐기재의 거동을 평가하기 위해서는 보다 정확한 예측기법을 활용한 현장 관찰과 분석이 더욱 필요하다. 인근 해양지역에 미치는 영향을 조사하고 실제 관측자료와 비교하여 향후 결과를 판단하며, 굴착토양 투기 시 평가지표로 활용되어야 한다.
연구의 목적 및 내용
본 연구에서 해수유량 수치모의를 위한 계산영역은 거제도 동부와 서산 일부를 포함하며 외해역에서는 약 30~40km에 달하며, 실험을 위해 70km×65km로 설정하였다. 투기지점에서의 경계효과를 최소화하기 위해 월간 부유사 관측자료와 투기 대상 SS 가진, 대상 해역의 조위계 기록의 조석 조화 분해를 외력으로 이용하여 오염 분포에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 필드. 또한, 실제 유출 후 현장에서 직접 샘플링한 후 현장에서 관찰된 유속값과 월간 부유물질 관측 데이터 및 수치 시뮬레이션 데이터를 비교하여 실제 유출로 인한 오염물질 분포 모델링의 정확도를 평가하였다.
해수유동
유동의 지배방정식
수치모델을 사용할 경우 수평 와류점도계수는 상수값을 사용하지만, 아래 식과 같이 그리드 크기와 유동장을 수평 와류점도계수에 연관시키는 스마고린스키형 계수가 좀 더 발전되어 있다(한국). 해양연구소, 1993). 본 논문에서는 수심 적분에 따른 분산 효과를 고려한 수평 와류 점도 계수로 스마고린스키형 계수를 사용하였고, 수평 와류 점도 계수와 동일한 값으로 수평 난류 확산 계수를 사용하였다.
격자구성
안정조건 및 경계조건
조석 매칭 함수로 시간별 해수면 경계조건을 설정하였고, 조석 매칭 함수 방정식에는 다음과 같은 4개의 주요 조석을 고려하였다. 조류의 개방 경계 조건은 다음과 같이 처리되었습니다.
준설물 투기 확산
- 확산의 기본방정식
- 부유사의 침강 및 재부유
- 부유사의 퇴적
- 침식율 및 확산 계수
침식률 는 다음과 같이 표현될 수 있다. 침식 상수는 모래 유형, 압축 및 염도에 따라 달라집니다.
준설토 투기지역
과거 파랑관측치의 분석
전년치 분석
계절별 분석
월별 분석
조석
조류
부유사
해류
지질 및 수심
중앙에는 중장년층부터 노년층에 해당하는 산들이 동서방향으로 발달하고 있으며, 산의 경계에서 바다를 향해 발원하는 작은 하천들의 직·간접적인 수원이 있다. 이 해양지역에는 안골지구와 녹산지구 개발의 공유수 간척사업이 진행되고 있으며, 섬지역에는 어패류 양식장이 산재해 있다. 송도 남해안에서 연도 북해안까지 수심은 양측 중앙 5.5m에서 10.5m로 점차 얕아진다.
가덕도 북서쪽 용원동 쪽으로 갈수록 수심이 10m 미만으로 점차 얕아진다. 한편, 발굴된 토양 투기 지역은 북섬의 동해역이다. 수심 약 80m의 평평한 바닥을 가지고 있으며, 해저에는 진흙과 조개껍질로 이루어져 있습니다. 목도와 남도, 북도 일대에 일부 암석층이 형성된 것으로 나타났다. .
모형의 개요
모형의 검증
부유사 확산 시뮬레이션
이는 일몰 시 유속이 다소 우세하다는 점에 반하는 결과로, 확산이 단지 조류에 의해서만 결정되는 것이 아니라 수심의 영향도 함께 고려해야 함을 시사하는 것으로 여겨진다. 또한, 조수간만의 방향 및 해상으로 확산되기 때문에 첨두농도 분포에 따른 영향을 비교하더라도 내륙퇴적 및 인근 양어장의 피해는 최소화될 것으로 예상된다.
부유사 확산 시뮬레이션 및 현장 관측값 비교
2월 2일의 경우 기상 및 파도조건이 좋은 관측일임에도 불구하고 분포 패턴을 보면 일출이나 일몰 방향으로 퍼지지 않는 것으로 나타났다. 해상 준설토양매립 건설 시 발생하는 투기물질의 거동을 추정하기 위해 유속 변화에 따른 확산과정을 예측하고, 매립대상 해역에서의 현장관측과 함께 수치모델 실험을 통해 비교하였다. 또한, 해수유동 및 부유사 확산에 대한 수치모의를 위해 한국해양수산연구소의 관측 결과를 바탕으로 4개의 대형 저수조인 M2, S2, K1, O2를 모델 입력으로 사용하였으며, 15일간 해수유량 수치모의 결과 외해에 준설토 투기로 인한 외해 부유모래의 분포를 모사하였다.
구축된 유사 확산 모델의 검증은 기존 모델의 안정성에 의존하였지만, 모델의 실험적 성능에 따라 결과가 크게 달라질 수 있기 때문에 실제 확산 데이터를 이용한 검증은 매우 드물고 중요하므로 본 연구는 이를 통해 수집된 데이터는 준설지 해양처리에 크게 활용될 것으로 예상된다. 즉, 외해역의 확산 양상은 해류 등의 외력보다는 수심의 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 그러나 수치 시뮬레이션 결과와 현장 관찰에는 차이가 있습니다.
면적을 넓히고 취수 간격을 단축하는 것이 필요하다고 생각합니다.
