Numerical Hydrodynamic Modeling Incorporating the Flow through Permeable Sea-Wall

The Inner Port Phase 2 area of the Pyeongtaek-Dangjin Port is enclosed by a total of three permeable sea-walls, and the disposal site to the east of the Inner Port Phase 2 is also enclosed by two permeable sea-walls. The maximum tidal range measured in the Inner Port Phase 2 and in the disposal site in May 2010 is 4.70 and 2.32 m, respectively. It reaches up to 54 and 27%, respectively of 8.74 m measured simultaneously in the exterior. Regression formulas between the difference of hydraulic head and the rate of interior water volume change, are induced. A three-dimensional numerical hydrodynamic model for the Asan Bay is constructed incorporating a module to compute water discharge through the permeable sea-walls at each computation time step by employing the formulas. Hydrodynamics for the period from 13th to 27th May, 2010 is simulated by driving forces of real-time reconstructed tide with major five constituents($M_2$, $S_2$, $K_1$, $O_1$ and $N_2$) and freshwater discharges from Asan, Sapkyo, Namyang and Seokmoon Sea dikes. The skill scores of modeled mean high waters, mean sea levels and mean low waters are excellent to be 96 to 100% in the interior of permeable sea-walls. Compared with the results of simulation to obstruct the flow through the permeable sea-walls, the maximum current speed increases by 0.05 to 0.10 m/s along the main channel and by 0.1 to 0.2 m/s locally in the exterior of the Outer Sea-wall of Inner Port. The maximum bottom shear stress is also intensified by 0.1 to 0.4 $N/m^2$ in the main channel and by more than 0.4 $N/m^2$ locally around the arched Outer Sea-wall. The module developed to compute the flow through impermeable seawalls can be practically applied to simulate and predict the advection and dispersion of materials, the erosion or deposion of sediments, and the local scouring around coastal structures where large-scale permeable sea-walls are maintained.

투수성 호안의 해수유통을 고려한 유동 수치모델링

평택 당진항 내항 2공구 수역은 3개의 투수성 호안으로, 그리고 내항 2공구 동측의 투기장 수역은 2개의 투수성 호안으로 둘러싸여 있다. 2010년 5월에 관측된 내항 2공구 외곽호안 내측 수역과 내항 2공구 투기장 내측 수역의 최대조차는 각각 4.70 m와 2.32 m로서, 동시에 호안 외측에서 관측된 최대조차 8.74 m의 54%와 27%에 달한다. 호안 내 외수위차와 내측 수용적 변화율간의 회귀식을 도출하고, 이 식을 이용하여 투수성 호안의 해수 유통량을 매 계산시간마다 산정하는 모듈을 EFDC 모델에 추가하여 아산만의 3차원 해수유동 수치모형을 구축하였다. 2010년 5월 13~27일의 모의기간에 대하여 주요 5개 분조($M_2$, $S_2$, $K_1$, $O_1$, $N_2$)의 합성조석과 아산, 삽교, 남양, 석문방조제의 담수방류량을 실시간으로 입력하여 해수유동을 모의하였다. 2공구 내측과 2공구 투기장 내측에서 평균고조위, 평균해면과 평균저조위의 실측치에 대한 모델치의 skill score는 96~100%로서 매우 양호한 재현율을 보인다. 투수성 호안의 해수유통을 차단한 모의결과와 비교하면, 최강유속은 주수로를 따라 0.05~0.10 m/s 증가하고, 2공구 외곽호안 외측에서 국지적으로 0.1~0.2 m/s 증가한다. 해저면 전단응력은 유속이 강한 주수로에서 0.1~0.4 $N/m_2$의 범위로 증가하고, 2공구 외곽호안 우각부 주변에서 국지적으로 0.4 $N/m_2$ 이상 증가한다. 본 연구에서 적용한 투수성 호안의 해수유통 모의기법은 대규모 투수성 호안이 유지되는 해역에서 물질의 이류 확산과 해저지형의 침식 퇴적 및 호안 주변의 국부 세굴 등을 모의 예측하는데 유용하게 적용될 수 있다.