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유수지로부터의 담수 방류가 항 내 해수순환에 미치는 영향

Effect of Freshwater Discharge from a Water Reservoir on the Flow Circulation in the Semi-Closed Harbor

김종욱|이혜민|우승범|윤병일|최재윤
한국해안,해양공학회|2021.02|한국해안·해양공학회논문집 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)|제33권 제1호|pp. 1-12

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한강Han River담수 방류유수지잔차 순환freshwater dischargewater reservoirresidual circulation
주제분류토목공학

초록

담수 유입이 항만 내 해수순환에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 인천 남항의 남측에 위치한 신국제 여객터미널 해역에 3차원 유동 수치 모델을 구축 및 적용하였다. 수치 모델의 모의 기간은 경기만 지역의 평수기인 5월15일부터 6월 30일까지 약 45일이며, 모델 결과와 관측자료의 비교를 통하여 유동과 염분 변화에 관한 모델의 재현성을 검증하였다. 신국제 여객터미널에 영향을 미치는 담수 공급원은 한강과 항만 동쪽에 위치한 용현 갯골 유수지가 있다. 유수지의 유무에 따른 잔차류 결과를 분석해 보면, 한강과 유수지가 모두 고려된 실험안이 한강만을 고려한 실험안보다 염분 경사에 의한 2층 흐름 구조(표층은 외해 방향, 저층은 항 내를 향한 흐름 구조)가 수평적으로더 강하게 발달한다. 이는, 한강으로부터의 담수 영향보다 유수지로부터의 담수 영향이 신국제 여객터미널 해역에서더 크다는 것을 시사한다. 또한, 잔차류의 2층 흐름 구조는 북쪽에 위치한 인천 남항보다, 남쪽에 위치한 신국제 여객터미널에서 더 강한 2층 흐름 구조가 발생한다. 이 프로세스는 유수지로부터의 담수와 항 내로 전파된 조류가 만나 신국제 여객터미널 방향으로 회전되어 전파되면서, 남쪽에 위치한 신국제 여객터미널에 저염수가 전달됨에 따라형성된다. 이러한 흐름은 신국제 여객터미널 전면부에서 수평적인 염분 경사에 의한 성층을 강화시키며, 강화된 성층은 2층 흐름 구조를 형성 및 유지시킨다. 따라서, 항만 내의 경압 작용에 의한 해수순환과 물질이동을 재현하고자할 때, 유수지와 같은 국지적인 담수 유입원이라도, 항만 내의 해수순환에 지배적인 영향을 미치므로, 현장 관측 자료를 기반으로 유수지에서 방류되는 실시간 담수 유량에 따른 수치모델을 수행해야 한다.

Abstract

To investigate the effect of freshwater discharge on the seawater circulation in the semi-closed harbor, a 3-D hydrodynamic model was applied to the International Ferry Terminal (IFT). The model run is conducted for 45 days (from May 15 to June 30, 2020), and the reproducibility of the model for time-spatial variability of current velocity and salinity was verified by comparison with model results and observation data. There are two sources of freshwater towards inside of the IFT: Han River and water reservoir located in the eastern part of IFT. In residual current velocity results, the two-layer circulation (the seaward flow near surface and the landward flow near bottom)derived from the horizontal salinity gradient in only considering the discharge from a Han River is more developed than that considering both the Han River and water reservoir. This suggests that the impact of freshwater from the reservoir is greater in the IFT areas than that from a Han River. Additionally, the two-layer circulation is stronger in the IFT located in southern part than Incheon South Port located in northern part. This process is formed by the interaction between tidal current propagating into the port and freshwater discharge from a water reservoir, and flow with a low salinity (near 0 psu) is delivered into the IFT. This low salinity distribution reinforces the horizontal stratification in front of the IFT, and maintains a two-layer circulation. Therefore, local sources of freshwater input are considered to estimate for mass transport process associated with the seawater circulation within the harbor and It is necessary to perform a numerical model according to the real-time freshwater flow rate discharged.

참고문헌 (23)

  1. 백승화, "인천항 주변 silt 이동에 관한 연구", 한국해안·해양공학회논문집, 22(3), pp.133~142 (2010), 한국해안,해양공학회
  2. Burchard, H., "Applied turbulence modelling in marine waters (Vol. 100)" (2002), Springer Science & Business Media
  3. Chen, C., "An unstructured grid, finite-volume, three-dimensional, primitive equations ocean model: application to coastal ocean and estuaries", Journal Atmospheric and Oceanic Technology, 20(1), pp.159~186 (2003)
  4. Chen, C., "A non-orthogonal primitive equation coastal ocean circulation model: application to Lake Superior", Journal of Great Lakes Research, 30, pp.41~54 (2004)
  5. Chen, C., "An unstructured grid, finite-volume coastal ocean model (FVCOM) system", Advance in Computational Oceanography, 19(1), pp.78~89 (2006)
  6. An unstructured grid, finite-volume coastal ocean model-FVCOM user manual, second edition, "Chen, C.", Sch. for Mar. Sci. and Technol., Univ. of Mass-Dartmouth, 318~, pp.Tech. Rep. SMAST (2006), UMASSD-06-0602
  7. Chen, C., "A finite-volume numerical approach for coastal ocean circulation studies: Comparisons with finite difference models", Journal of Geophysical Research, 112(C3) (2007)
  8. Cowles, G. W., "Parallelization of the FVCOM coastal ocean model", The International Journal of High-Performance Computing Applications, 22(2), pp.177~193 (2008)
  9. Ge, J., "A dike–groyne algorithm in a terrain-following coordinate ocean model (FVCOM): Development, validation and application", Ocean Modelling, 47, pp.26~40 (2012)
  10. Haidvogel, D. B., "Ocean forecasting in terrain-following coordinates: Formulation and skill assessment of the Regional Ocean Modeling System", Journal of Computational Physics, 227(7), pp.3595~3624 (2008)
  11. 강영승, "광양만과 진주만 해역에서 담수 유입으로 인한 밀도성층 변화", 한국해안·해양공학회논문집, 23(1), pp.126~137 (2011), 한국해안,해양공학회
  12. Kim, C.K., "A modeling study of water and salt exchange for a micro-tidal, stratified northern Gulf of Mexico estuary", Journal of Marine Systems, 96, pp.103~115 (2012)
  13. 김종욱, "방류 유무에 따른 영산강 하구역의 시공간적 잔차류 및 염분 변화", 한국해안·해양공학회논문집, 25(2), pp.103~111 (2013), 한국해안,해양공학회[DOI]
  14. Lee, G. H., "Field investigation of siltation at a tidal harbor: North Port of Incheon, Korea", Ocean Dynamics, 69(9), pp.1101~1120 (2019)
  15. Lerczak, J.A., "Modeling the lateral circulation in straight, stratified estuaries", Journal of Physical Oceanography, 34(6), pp.1410~1428 (2004)
  16. Mellor, G.L., "Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems", Reviews of Geophysics, 20(4), pp.851~875 (1982)
  17. Park, K., "Case study:mass transport mechanism in Kyunggi bay around Han river mouth, Korea", Journal of Hydraulic Engineering, 128(3), pp.257~256 (2002)
  18. Pietrzak, J., "A three-dimensional hydrostatic model for coastal and ocean modelling using a generalized topography following co-ordinate system", Ocean Modelling, 4(2), pp.173~205 (2002)
  19. Ralston, D. K., "Effects of estuarine and fluvial processes on sediment transport over deltaic tidal flats", Continental Shelf Research, 60, pp.S40~S57 (2013)
  20. Smagorinsky, J., "General circulation experiments with the primitive equations: I. The basic experiment", Monthly Weather Review, 91(3), pp.99~164 (1963)
  21. Warner, J. C., "Performance of four turbulence closure models implemented using a generic length scale method", Ocean Modelling, 8(1-2), pp.81~113 (2005)
  22. 유성재, "컨조인트분석을 활용한 신국제여객터미널 최적 항만운영 방안에 관한 연구-인천항을 중심으로", 한국항해항만학회지, 41(1), pp.17~24 (2017), 한국항해항만학회[DOI]
  23. 윤병일, "조석 전파 특성을 활용한 한강하구 주요 수로의 지형학적 수렴과 바닥 마찰 간의 관계에 대한 연구", 한국해안·해양공학회논문집, 23(5), pp.383~392 (2011), 한국해안,해양공학회

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