A Modeling Study of Lake Thermal Dynamics and Turbid Current for an Impact Prediction of Dam Reconstruction

This paper presents a modeling study of thermal dynamics and turbid current in the Obong Lake, Kangreung. The lake formed by the artificial dam in 1983 for agricultural water supply, is currently under consideration of reconstruction in order to expand the volume of reservoir for water supply and flood control in downstream area. The US Army Corps of Engineers' CE-QUAL-W2, a two-dimensional laterally averaged hydrodynamic and water quality model, was applied to the lake after reconstruction as well as the present lake. The model calibration and verification were conducted against surface water levels and temperature of the lake measured during the years of 2001 and 2003. The model results showed a good agreement with fold measurements both in calibration and verification. Utilizing the validated model, an impact of dam reconstruction on vertical temperature and hydrodynamics were predicted. The model results showed that steep temperature gradient between epilimnion and hypolimnion would be formed during summer, along with extension of cold deep water after reconstruction. During winter and spring seasons, however, the vertical temperature profiles was predicted to be quite similar both before and after reconstruction. This results indicated that thermal stratification would become stronger during summer and stay longer after dam reconstruction. From the examination of predicted water movements, it was noticed that the upstream turbid current would infiltrate into the interface between metalimnion and hypolimnion and then suspended solids would slowly settle down to the bottom before reconstruction. After reconstruction, however, it was shown that the upstream turbid current would stay longer in metalimnion with similar density due to strong stratification. The model also predicted that dam reconstruction would make suspended solids near the dam location significantly decrease.

댐 재개발이 호수 수온 및 탁수 거동 변화에 미치는 영향 예측을 위한 모델 연구

강릉 오봉호의 수온 및 탁수 거동에 관한 모델 연구 결과가 본 논문에 제시되었다. 농업용수 공급을 위해 1983년 만들어진 이 호수는 현재 하류 지역의 수자원 확보와 홍수 방지를 위하여 저수용량을 확대하는 재개발이 검토되고 있다. 횡방향 평균화 2차원 수리 수질 모델인 미공병단의 CE-QUAL-W2를 현재 상태와 재개발 후의 호수에 적용하였다. 2001년과 2003년에 관측된 수위와 수온 측정 자료를 이용하여 모델을 보정하고 검증하였으며, 측정 값과 모델 값이 적절한 일치를 보였다. 검증된 모델을 이용하여 댐 재개발이 수온과 수체 흐름에 미치는 영향을 예측한 결과 재개발 후에는 표층과 심층의 수온 구배가 강하게 나타나고, 낮은 수온을 가진 심층이 확대되나, 겨울과 봄에는 수직 수온 분포 형태가 재개발 전과 후 모두 비슷한 것으로 나타났다. 이는 댐 재개발이 여름철 호수 수온 성층현상을 더욱 강하게 만들고 지속시간을 길게 할 것임을 의미한다. 예측된 수체 이동현상을 관찰한 결과 재개발 전에는 상류의 탁수는 호수의 중층과 심층사이에 유입되어 부유물질이 천천히 침강하는 것으로 나타났다. 그러나 재개발 후에는 강한 성층현상이 나타나기 때문에 밀도가 비슷한 중층에 유입 탁수가 오래 머물 것으로 예측되었다. 또한 재개발로 인하여 댐 부근의 부유물질 농도가 크게 감소할 것이 예측되었다.