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Analysis of Hydrodynamic Change around the Saemangeum Area Using a Particle Tracking Method

입자추적방법을 이용한 새만금 해역의 수리특성 변화 분석

  • Suh, Seung-Won (Department of Coastal Construction Engineering, Kunsan National University) ;
  • Lee, Hwa-Young (Department of Ocean Science & Engineering, Kunsan National University)
  • 서승원 (군산대학교 해양건설공학과) ;
  • 이화영 (군산대학교 대학원 해양산업공학과)
  • Received : 2011.09.27
  • Accepted : 2011.10.26
  • Published : 2011.12.30

Abstract

A three dimensional random walk particle tracking method is applied to the Saemangeum area in order to find stepwise environmental changes according to long term construction. Flow regime around Mangyeong, Dongjin and Geum river estuary changed greatly due to dike construction. It is distinctive that reduction of Byeonsan area's flow field and stagnant change in the northern part of the inner reservoir. Similar characteristics are found through the tidal excursion analysis. By analysis of the vertical mixing structures according to density stratification based on temperature and salinity variation, a salt wedge and very strong stratification arises in the inner part of the reservoir after final closure, while it has been well mixed or partially mixed estuary during construction. Shrinking of horizontal dispersion and vertical mixing capability may cause adverse effect on water quality not only inner part but also outer region of the Saemangeum reservoir.

장기간 시행된 새만금 건설단계별 환경변화 분석을 위해 3차원 무작위 행보에 의한 입자추적 기법을 이용한 해석이 시도되었다. 방조제 공사로 만경 동진강 및 금강 하구역의 운동 양상이 크게 변화되었다. 변산반도 외해 부근 운동 감소와 호 내 북측구간의 흐름 정체가 특이하다. 조류 이동거리를 건설단계별로 평가한 결과도 유사한 결과를 보인다. 연직혼합형태의 변화 분석을 위해 수온, 염분을 고려한 밀도성층을 재현한 결과 방조제 착공 전 잘 혼합된 연직구조 형태는 공사 중 개방구간 존재 시 부분적으로 혼합된 구조로 변화되고, 완공 후에는 만경 동진강 하구 입구부에 염분쐐기 구역과 호소 측에는 강한 밀도성층이 발생한다. 해석결과 수평방향의 확산과 연직 방향의 혼합능력 감소로 새만금 내외측 수질환경에 부정적 영향으로 작용할 수 있음이 추론된다.

Keywords

References

  1. 국립수산과학원 한국해양자료센터 국가해양환경측정망. http://portal.nfrdi.re.kr/envirodata.
  2. 국토해양부 한국해양과학기술진흥원 (2011). 새만금 해양환경보전 대책을 위한 조사연구.
  3. 김경옥 (2000). 유한요소모형을 이용한 황해 및 동중국해의 조석산정. 석사학위논문, 성균관대학교.
  4. 김영도, 강시환, 서일원, 오병철 (2000). 3차원 입자추적 모형에 의한 수중방류 하수의 이송확산 예측. 대한토목학회논문집, 20(6-B), 843-852.
  5. 김창수, 이상호, 손영태, 권효근, 이광희, 김영배, 정우진 (2006). 새만금 4호 방조제 완성 전후의 HF 레이다로 관측된 표층조류의 변화. 한국해양학회지(바다), 11(2), 37-48.
  6. 김태인, 이형래, 장경일 (2006). 새만금해역에서 밀도성층의 계절변동. Ocean and Polar Research, 28(3), 339-352. https://doi.org/10.4217/OPR.2006.28.3.339
  7. 류청로, 김종규, 설동관 (1998). 조류에 의한 내만의 해수교환율 산정 모델 -입자추적모델의 응용-. 한국해양공학회지, 12(4), 76-82.
  8. 서승원, 이화영 (2007). 병렬클러스터 시스템 구축 및 유한요소모형을 이용한 황해 조석재현. 한국해안.해양공학회지, 19(1), 1-15.
  9. 서승원, 조완희 (2007). 새만금호 완공 전후의 수동역학 변화 해석. 대한토목학회논문집, 27(3B), 361-369.
  10. 서승원, 이화영 (2008). 새만금호 완공에 따른 수질변화 모의. 대한토목학회 논문집, 28(1B), 79-93.
  11. 서승원, 이화영, 유상철 (2010). 방조제 완공에 따른 호내부 수질변화 모의. 한국해안.해양공학회 논문집, 22(8), 258-271.
  12. 정연철 (2002). 입자추적법을 이용한 해양방류구 모델링. 한국항해항만학회지, 26(5), 563-569.
  13. 정태성, 김태식 (2008). 목포해역의 해수유동 및 담수확산 예측 시스템. 한국해양환경공학회지, 11(1), 13-23.
  14. 조재권, 김대권, 이문옥, 오태권 (2010). 입자추적기법을 이용한 바다숲 조성지의 확장에 관한 수치예측. 한국마린엔지니어링학회지, 34(6), 922-934.
  15. 최병호, 민병일, 김경옥, 육진희 (2010). 유한요소 황동중국모형과 입자추적모형에 의한 2010년 3월 26일 해난사고의 실시간적 추적. 2010년도 한국해양과학기술협의회 공동학술대회, 14-17.
  16. 한국농어촌공사. www.seamangeum.or.kr.
  17. 한국해양연구원 (1996). 한반도 조석조화상수집.
  18. Baptista, A.M., Adams, E. and Stolzenbach, K. (1984). Eulerian- Lagrangian analysis of pollutant transport in shallow water. Technical Report 296, R.M. Parsons Lab., MIT, Cambridge, USA.
  19. Baptista, A.M. (1987). Solution of advection-dominated transport by Eulerian-Lagrangian methods using the backward methods of characteristics. Ph.D. dissertation, MIT, Cambridge, USA.
  20. Craig, P. M. (2011). User's Manual for EFDC_Explorer: A Pre/Post Processor for the Environmental Fluid Dynamics Code. Dynamic Solutions-International, LLC, Knoxville, TN, USA.
  21. Dimou, K.N. (1989). Simulation of estuary mixing using a 2- dimensional random walk model. MS thesis, MIT, Cambridge, USA.
  22. Dimou, K.N. (1992). 3-D hybrid Eulerian-Lagrangian/particle tracking model for simulating mass transport in coastal water bodies. Ph.D. dissertation, MIT, USA.
  23. Dimou K.N. and Adams E.E. (1993). A random-walk, particle tracking model for well-mixed estuaries and coastal waters. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 37, 99-110. https://doi.org/10.1006/ecss.1993.1044
  24. Dunsbergen, D.W. and Stelling G.S. (1993). The combination of a random walk method and a hydrodynamic model for the simulation of dispersion of dissolved matter in water. Transactions on Ecology and the Environment, 2, 235-242.
  25. Dynamic Solutions (2009). Implementation of a Lagrangian particle tracking sub-model for the environmental fluid dynamics Code. Knoxville, TN and Hanoi, Vietnam.
  26. Hamrick, J.M. (1992). A three-dimensional environmental fluid dynamics computer code : theoretical and computational aspects. Special Report 317. The College of William and Mary, Virginia Institute of Marine Science.
  27. Hunter, J.R. (1987). The application of Lagrangian particle-tracking technique to modeling of dispersion in the sea. Numerical Modelling: Application to Marine Systems, North-Holland.
  28. Kang, S.K., Lee, S.R., Jung, K.T., Chang, C.J. and Kang, H.W. (2003). Tidal regime change of the Yellow and East China Seas due to the construction of Saemankeum tidal barrier. International Symposium for PEACE, 121-141.
  29. Kim, K.J., Lee, M.H., Jeong, H.J., Kim, W.J., Park, J.G. and Yang, J.S. (2009). Enhanced benthic nutrient flux during monsoon periods in a coastal lake formed by tideland reclamation. Estuaries and Coasts, 32, 1165-1175. https://doi.org/10.1007/s12237-009-9217-1
  30. Schroeder, W.W., Dinnel, S.P. and Wiseman W.J. Jr. (1990). Salinity stratification in a river-dominated estuary. Estuaries, 13, 145-154. https://doi.org/10.2307/1351583
  31. Smith, R. and Scott, C.F. (1997). Mixing in the tidal environment. Journal of Hydraulic Engineering 123(4), 332-340. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1997)123:4(332)
  32. Suh, S.W. (2006). A hybrid approach to particle tracking and Eulerian-Lagrangian models in the simulation of coastal dispersion. Environmental Modelling & Software, 21, 234-242. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2004.04.015

Cited by

  1. Consideration on Changes of Density Stratification in Saemangeum Reservoir vol.18, pp.2, 2015, https://doi.org/10.7846/JKOSMEE.2015.18.2.81
  2. Comparison of Seawater Exchange Rate of Small Scale Inner Bays within Jinhae Bay vol.19, pp.1, 2016, https://doi.org/10.7846/JKOSMEE.2016.19.1.74
  3. Residence Time Variation by Operation of Sihwa Tidal Power Plant in Outer Sea of Sihwa Lake vol.29, pp.5, 2017, https://doi.org/10.9765/KSCOE.2017.29.5.247