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논문KCI 등재

경기만 한강 하구에서의 염 수송 메커니즘

Mechanisms of Salt Transport in the Han River Estuary, Gyeonggi Bay

김종욱|우승범|최재윤|윤병일|이혜민
한국해안,해양공학회|2021.02|한국해안·해양공학회논문집 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)|제33권 제1호|pp. 13-29

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decomposition method염 수송한강 하구담수 유입분해 기법salt transportHan River estuaryriver flow
주제분류토목공학

초록

본 연구에서는 해수의 유동에 관한 3차원 수치모델을 사용하여 경기만 한강 하구에서의 염 수송에 대한메커니즘을 분석하였다. 수치모델의 모의 기간은 갈수기와 홍수기를 포함하는 2020년 1월 20일부터 9월 20일까지약 245일이며, 모델 결과와 관측 자료의 비교를 통해 해수의 유동 및 염분 변화에 관한 수치모델의 재현성을 입증하였다. 한강 하구에서 염의 교환이 활발하게 이루어지는 염하수로의 북단과 남단 지역에 대해서 염 수송량(FS)을산출하였다. 염 수송에 대한 발생 기작을 세부적으로 분석하기 위해 FS를 담수 유입에 의한 염의 이류 수송(QfS0), 수평 및 수직적인 유속 차이에 의한 염의 확산 수송(FE), 조석 변동성을 가진 유속과 염분의 위상 차이에 의한 염의수송(FT)으로 분해하였다. 갈수기와 홍수기의 월 평균 염 수송량에 의하면, 두 기간 모두 외해로부터 한강 하구 지역으로 유입되는 염의 대부분은 FT에 의하여 강화도 남부 수로를 통해 수송된다. 반면에, 한강 하구로부터 외해로 유출되는 염의 대부분은 QfS0에 의하여 영종도 동부 수로를 통해 수송된다. 한강 하구에서 평균적인 염의 수송은 갈수기 동안 FT에 의하여 한강 하구의 상류 방향으로 수송되며, 홍수기 동안 QfS0에 의하여 외해 방향으로 수송된다. 결과적으로, 경기만 한강 하구에서의 염 수송은 외해 방향의 수송을 발생시키는 QfS0와 한강 상류 방향의 수송을 발생시키는 FT의 상호작용에 의하여 결정된다.

Abstract

A 3-D hydrodynamic model is applied in the Han River Estuary system, Gyeonggi Bay, to understand the mechanisms of salt transport. The model run is conducted for 245 days (January 20 to September 20, 2020), including dry and wet seasons. The reproducibility of the model about variation of current velocity and salinity is validated by comparing model results with observation data. The salt transport (FS) is calculated for the northern and southern part of Yeomha channel where salt exchange is active. To analyze the mechanisms of salt transport, FS is decomposed into three components, i.e. advective salt transport derived from river flow (QfS0), diffusive salt transport due to lateral and vertical shear velocity (FE), and tidal oscillatory salt transport due to phase lag between current velocity and salinity (FT). According to the monthly average salt transport, the salt in both dry and wet seasons enters through the southern channel of Ganghwa-do by FT. On the other hand, the salt exits through the eastern channel of Yeongjong-do by QfS0. The salt at Han River Estuary enters towards the upper Han River by FT in dry season, whereas that exits to the open sea by QfS0 in wet season. As a result, mechanisms of salt transport in the Han River Estuary depend on the interaction between QfS0 causing transport to open sea and FT causing transport to the upper Han River.

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