A Numerical Prediction of Nutrient circulation in Hakata Bay by Sediment-Water Ecological Model(SWEM)

수-저질생태계모델에 의한 박다만의 물질순환예측

In order to predict nutrient circulation in Hakata bay, we have developed an ecosystem model named the Sediment-Water Ecological Model (SWEM). The model, consisting of two sub-models with hydrodynamic and biological models, simulates the circulation process of nutrient between water column and sediment, such as nutrient regeneration from sediments as well as ecological structures on the growth of phytoplankton and zooplankton. This model was applied to prevent eutrophication in Hakata bay, located in western Japan. The calculated results of the tidal currents by the hydrodynamic model showed good agreement with the observed currents. Moreover, SWEM simulated reasonably well the seasonal variations of water quality, and reproduced spatial heterogeneity of water quality in the bay, observed in the field. According to the simulation of phosphorus circulation at the head of the bay, it was predicted that the regeneration process of phosphorus across the sediment-water interface had a strong influence on the water quality of the bay.

저질로부터 용출되는 영양염부하가 내만의 수질오염에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수층과 저질간의 물질순환과정을 고려한 수-저질생태계모델(SWEM)을 개발하였다. SWEM모델은 유동을 예측하는 수리역학모델과 수층의 생태계순환 및 저질로부터의 영양염용출과정을 고려하여 수-저질간의 물질순환과정을 예측하는 생태계모델의 2개의 서브모델로 구성되어 있으며, 수치모형실험은 실시간에 의한 유동과 수질예측 계산을 실시하였다. 본 모델을 일본 博多灣에 적용하며 대상해역의 부영양화과정 및 영양염의 물질순환과정을 수치예측하고, 저질로부터 용출되는 영양염이 만내의 수질변화에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 모델에 의한 博多灣의 유통계산견과는 조류, 수온ㆍ염분의 관측치와 잘 일치하였으며, 물질순환예측의 계산치는 만내 수질관측치를 양호하게 재현하였다. 또한, 博多灣의 영양염 플럭스의 예측결과로부터 저질로 부터 용출하는 영양염 플럭스는 수질변화에 크게 영향을 미치고 있는 것 으로 나타났다.