경기만 염하수로에서의 비정규 격자 수치모델링을 통한 조간대 조수로의 고려에 따른 Mass Transport 특성
Characteristics of Mass Transport Depending on the Feature of Tidal Creek at Han River Estuary, Gyeong-gi Bay, South Korea
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초록
경기만 한강 하구역에 대한 지속적인 연안개발에 따른 해양 환경변화의 예측 및 평가에 수치모델이 사용되어 왔지만 기존의 연구들은 조간대의 불규칙한 지형 재현의 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 비정규 격자 체계의 수치모델을 적용하여 강화남단 조간대에서 조수로 지형에 따른 해상도의 조절이 한강 하구역의 조석과 잔차 수송량 변화특성 산정에 어떠한 영향을 미치는지 파악하였다. 이를 위하여 격자 구성 시 조수로의 해상도를 주변 해상도와 동일하게 재현한 실험 A와 조수로의 해상도를 주변의 해상도에 비해 높게 재현한 실험 B를 수행하였다. 각 실험 별 관측치와 모델치의 M2 분조의 진폭에 대해 평균제곱근오차와 절대상대오차를 계산해본 결과, 두 평균제곱근오차의 차이와 절대상대오차의 차이가 한강 상류와 석모수로 해역에서 약 40% 이상으로 나타났다. 이를 통해 격자 구성 시 조수로의 지형에 따라 해상도를 조절하는 것이 한강 하구역에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 잔차 수송량의 변화특성을 파악하기 위하여 염하수로 입구(초지대교 인근: Line 1)와 염하수로 남단(영종대교 남단: Line 2)에서 관측한 단면유속자료로부터 계산된 잔차 수송량을 모델 별로 비교하였다. 각 실험 별로 산정된 Lagrangian 순 질량 수송량은 각 항마다 정도의 차이는 보이지만 전반적으로 조수로의 지형에 따라 해상도를 조절하지 않은 실험 A가 해상도를 조절한 실험 B보다 약 2배 이상 과다산정 된 경향을 볼 수 있었다. 이 연구를 통하여 조간대의 조수로 지형이 조간대 모의 뿐만 아니라 수치모델의 전반적인 해수 유동장에도 큰 영향을 미치고 넓은 조간대 및 수심경사가 큰 조수로 지형을 가진 지역에서의 잔차 수송량 특성을 이해하기 위해서는 수치모의 시 조간대의 조수로 지형을 충분히 반영할 수 있도록 격자를 구성해야 한다는 것을 알 수 있었다.
Abstract
The tidal creek dependent mass transport characteristic in Gyeong-Gi Bay (west coast of Korea) was studied using field measured data and numerical model. Gyeong-Gi Bay consists of 3 main tidal channels and contains a well-developed vast tidal flat. This region is famous for its large tidal difference and strong current. We aim to study the effect of tidal creek in the tidal flat on the mass exchange between the estuary and the ocean. For numerical application, the application of unstructured grid feature is essential, since the tidal creek has complicated shape and form. For this purpose, the FVCOM is applied to the study area and simulation is performed for 2 different cases. In case A, geographic characteristics of the tidal creek is ignored in the numerical grid and in case B, the tidal creek are constructed using unstructured grid. And these 2 cases are compared with the field measured cross-channel mass transport data. The cross-channel mass transport at the Yeomha waterway mouth and Incheon harbor was measured in June, 9~10 (Spring tide) and 17~18 (Neap tide), 2009. CTD casting and ADCP crosschannel transect was conducted 13 times in one tidal cycle. The observation data analysis results showed that mass transport has characteristic of the ebb dominance Line 1 (Yeomha waterway mouth), on the other hand, a flood dominant characteristic is shown in Line 2 (Incheon harbor front). By comparing the numerical model (case A & B) with observation data, we found that the case B results show much better agreement with measurement data than case A. It is showed that the geographic feature of tidal creek should be considered in grid design of numerical model in order to understand the mass transport characteristics over large tidal flat area.
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