초록
기존의 한강 감조구간 수치모의에 대한 연구는 단면자료 획득의 어려움이나 유도의 조위자료가 없으므로 하류 경계단을 전류지점으로 하여 모의한 논문이 대부분이나 본 연구에서는 수치해도를 바탕으로 곡릉천 합류부 이후와 임진강 하구부의 단면을 가정하고 인천검조소의 조위자료를 유도지점으로 전이시켜 서해안 조위에 의한 한강하류부에서의 수리학적 거동을 해석하였다. 모형의 적용구간은 신곡수중보로부터 한강의 법적 하류단인 김포시 유도까지 총 36.8 km에 이르는 구간으로 흐름 및 혼합거동 해석은 RMA-2 모형과 서일원(2008)이 개발한 2차원 이송-분산 해석모형인 RAM4를 이용하였다. 전류지점에서의 수위 및 종횡방향 유속 실측자료와 수치모의 결과를 비교하여 흐름해석 결과를 검증하였다. 수위 관측소의 자료가 양호하고 인천검조소에서 높은 조차가 발생하는 2006년 6월 23일~25일 동안 모의한 결과 유도지점의 조위에 따라 총 5회의 역방향 흐름이 관찰되었고 최대 역류 길이는 장항 IC까지 총 32.9 km에 이르렀다. 최대 역방향 흐름의 발생 및 소멸 과정, 최고 유속선을 따른 수위 및 유속을 분석하였으며 이에 따른 비보존성 오염물질의 혼합거동을 해석하였다. 굴포천으로부터 유입된 오염물질은 하폭방향 퍼짐이 두드러지게 일어났지만 곡릉천에서 유입된 BOD는 곡릉천 합류부를 전후하여 중앙 및 좌안측 수심이 급격히 깊어지고 최대유속선이 곡릉천 방향인 우안에서 발생하고 있으므로 횡방향 혼합이 빠르게 완료되어 오염운의 반경이 상대적으로 좁은 것을 확인할 수 있었다. 또한 1차원 이송-분산방정식의 해석해를 적용해 유도지점의 염도 값을 인천검조소로부터 추산하여 한강 하류부에서의 수평 2차원 염수 혼합거동을 해석하였다.
Previous studies on the numerical simulation at the tidal reach of Han River tend to restrict downstream boundary as Jeon-ryu station due to difficulties in gaining cross section data and tidal elevation values at Yu-do. But, in this study, geometries beyond the confluence of Gok-reung stream and Im-jin River are constructed based on the numerical sea map; tidal elevation at the downstream boundary, Yu-do is estimated by harmonic analysis of In-cheon tide gage station so that hydrodynamic and diffusion behavior have been analyzed. The domain ranging from Shin-gok submerged weir to Yu-do is selected (which is 36.8 km in length). RMA-2 and RAM4 developed by Il Won Seo (2008) are applied to simulate flow and diffusion behavior, respectively. Numerical results of flow characteristic are compared with the measured data at Jeon-ryu station. Simulation is carried out from June 23 to 25 in 2006 on the ground that hydrologic data is satisfactory and tidal difference is huge during that period. The result shows that reverse flow occurs 5 times according to the tidal elevation at Yu-do and the maximum reverse flow is observed up to Jang-hang IC, which is 32.9 km in length. Also analysis is focused on the process of generation and disappearance of reverse flow, the distribution of water surface elevation and velocity along the maximum velocity line, and the transport of nonconservative pollutant. Pollutant injected from Gul-po stream spreads widely across the river; however, the size of BOD cloud entering from Gok-reung stream is relatively small because water depth at the mid and left side becomes deeper and maximum velocity occurs along the right bank so that transverse mixing is completed quickly. Finally, mixing characteristic of horizontal salinity distribution is obtained by estimating the salinity input with analytical solution of 1D advection-dispersion equation.
