Plume Rise and Initial Dilution Determination Reflecting the Density Profile over Entire Water Column

해수 전체 컬럼에서 밀도 분포를 반영한 플룸 상승과 초기 희석도 결정

A number of ocean outfalls are located around coastal area over the United States and discharge primary treated effluent into deep water for efficient wastewater treatment. Two of them, the Sand Island and Honouliuli municipal wastewater outfalls, are located on the south coast of Oahu. There have been growing interests about the plume dynamics around the ocean outfalls since plume discharged from the multiport diffuser may have significant impacts on coastal communities and immediate consequence on public health. Among the studies of plume dynamics performed in the vicinity of both outfalls, Project MB-4 in the Mamala Bay Study recently made with the funding in the $ 9 million amount statistically dealt with the near-field behavior of the plumes at the Sand Island and Honouliuli outfalls. However, Project MB-4 predicted much higher surfacing frequency than the realistic value obtained by model studies by Oceanit Laboratories, Inc.. It is suggested that improvements should be made in the application of the plume model to more simulate the actual discharge characteristics and ocean conditions. In this study, it has been recommended that input parameters in plume models reflect realistic density profile over the entire water column since. in the previous Mamala Bay Study, the density profiles were measured at 5m depth increments extending from 13 to 63 m depth (the density profile on the upper portion of water column was not included, Roberts 1995). It is proved that the density stratification is the important parameter for the submergence of the plume. In this study, as one of the important parameters, plume rise and initial dilution reflecting the density profile over the entire water column have been taken into account for more reliable plume behavior description.

미국에서는 오래 전부터 보다 효율적인 폐수 처리를 위해 1차 처리된 폐수를 연안의 폐수처리장으로부터 긴 관을 통해 심해저로 흘러 보내고 있고 큰 효과를 보는 것으로 알려져 있다. 그러나, 십해저 확산배출구률 통해 흘러 나와 형성된 플룸이 근접한 연안에 간접적으로는 인간의 건강에 해를 줄 수가 있기 때문에 바다의 물리적인 조건과 지형적인 조건을 고려한 심해저 확산배출구의 적절한 수심에서의 배치가 필수적이라 하겠다. 미국의 세계적인 관광 도시 호놀룰루시가 위치해 있는 오하우섬 남쪽에서는 위치의 중요성과 다량의 배출 폐수 때문에 중요시되는 샌드 아일랜드 배출구와 호노울리우리 배출구가 관심의 대상이 되었으며 현재까지 화산배출구의 배치에 적합한 수십선정에 대한 타당성 연구가 진행되어져 왔다. 최근에는 9백만 불의 지원을 받아 행한 마말라 만에 대한 이전의 연구(프로젝트MB-4)에서는 샌드아일랜드의 확산 배출구 주위예서 플룸의 표면수도달 빈도가 실질적인 값보다 훨씬 높은 값으로 계산되었는데 본 논문에서는 마말라 만에 대한 연구의 단점을 보완하고 마말라 만 연구에서와 같은 모델을 이용하여 플룸의 표면수 도달 빈도와 초기 회석도를 실질적인 값에 거의 근접시키는데 성공했다. 본 논문에서 중요시한 것은 마말라 만 연구에서 선택된 특정 모델의 입력 변수 중에서 배출구 주위의 해수 컬럼에서 상층과 전체적인 밀도분포를 고려하지 않은 데서 오는 단점을 보완하여 1미터 간격으로 측정된 상충을 포함한 현실적인 밀도분포를 이용하고 플룸의 상승과 초기 희석도를 계산할 때 상층의 밀도 분포를 고려하였다. 앞으로의 연구에서 상층파 전체적인 밀도 분포를 고려함으로써 예측 수치를 더욱 현실 값에 접근시킬 수 있음을 입증하였다.