Development of Three-Dimensional Cohesive Sediment Transport Model and Diffusion of Suspended Sediment at Suyoung Bay

3차원 점성토(粘性土) 운송(運送) 모델의 개발(開發)과 수영만(水營灣)의 부유물질 확산

Three-dimensional cohesive sediment transport model, COSETM-3, is develpoed using a finite difference method. The model results are compared with the physical experimental results for the relative concentration with time at the mid-depth of the recirculating flume and are found to be in good agreement. This model is applied to Suyoung Bay in Pusan of Korea to verify the field applicability of the model and to investigate on the SS (suspended solids) diffusion phenomena at the bay. Behaviors of discharging SS from Suyoung River at normal river flow and flood river flow are predicted. The numerical results appear to be reasonable and qualitative agreement with field data. The influence of settling velocity on the concentration distribution of SS is also investigated. In case of not considering settling velocity, SS concentration at surface layer is higher than that at lower layer, but in case of considering settling velocity, SS concentration at lower layer is higher than that at surface layer. The fluctuation of SS concentration at surface layer is large due to the strong mixing, but the fluctuation of the concentration at lower layer is small due to the weak mixing. SS diffusion patterns at flood river flow are similar to those at normal river flow, while the concentration at that flow is so much higher than that at this flow. SS concentration increases with time until the peak discharge occurs, but the concentration decreases with time with decreasing river flow after the peak discharge.

유한차분법으로 3차원 점성토 수송 모델 COSETM-3을 개발하여 개수로의 중층에서 시간에 따른 부유니의 상대농도에 관한 실험결과(實驗結果)와 비교하였으며, 그 결과 잘 일치하였다. 모델의 현지(現地) 적용성(適用性)과 수영만(水營灣)의 SS(Suspended Solids) 확산을 조사하기 위해 대조기(大潮期) 수평시(平水時)와 홍수시(洪水時)에 모델을 수영만에 적용하여 수영강(水營江)에서 유출되는 SS의 거동(擧動)을 해석하였으며, 그 결과 현지의 SS 거동을 정성적으로 잘 예측하였다. 침강속도가 SS의 농도분포에 미치는 영향에 대해서도 검토하였다. 침강(沈降)을 고려하지 않은 경우 SS 농도는 표층이 저층보다 높게 나타났으나, 침강(沈降)을 고려했을 경우에는 저층이 표층보다 높게 나타났다. 그리고, 표층에서는 활발한 해수교환으로 인해 SS의 변동폭이 크게 나타났으나, 저층에서는 해수교환(海水交換)이 약하기 때문에 SS의 변동폭이 상대적으로 작게 나타났다. 홍수시(洪水時) SS 확산패턴은 평수시(平水時)와 유사하게 나타났으나, SS 농도는 평수시(平水時)보다 훨씬 높게 나타났다. 첨두유량이 발생할 때까지 SS 농도는 점차 증가하였으나, 첨두유량이 발생한 이 후부터 SS 농도는 유출량(流出量)의 감소로 인해 점차 감소하였다.