A Time Variable Modeling Study of Vertical Temperature Profiles in the Okjung Lake

A time variable modeling study was performed for seasonal variations of vertical temperature profiles in the Okjung Lake located in upstream of the Sumjin River. Based on the model structure of the US Army Corps of Engineer's CE-QUAL-W2, the lake was divided into 3 branches, 50 longitudinal segments and 49 vertical layers and vertical profiles of water temperature and current velocity were simulated over one year. The model results were calibrated and verified against vertical profiles of water temperature measured every month from March 1998 to February 1999 at 5 different locations. The model results showed a good agreement with the field measurements. The hydrologic balance during this period was validated by comparing the simulated values of surface elevation level with the measured data. There was some discrepancy in July data between the model results and the fleld measurements. This could be attributed partially to the inadequacy of the model to the highly hydrodynamic nature of water body and partially to the lack of accuracy in local atmospheric temperature data during summer monsoon period. The model results have shown that there was no seasonal over-turn in most part of the Okjung Lake, where water temperature maintained above $4^{\circ}C$ over one year. In the upstream shal-low area (depth<20 meter), however, temperature at surface layer fell below $4^{\circ}C$ and water was frozen such that slight over-turn would occur during winter period. From this study, we concluded that the Okjung Lake is oligomictic. This conclusionis significantly different from the general pattern that the lakes located from $20^{\circ}C$ to $40^{\circ}C$ latitude would be warm monomictic. From the examination of simulated current velocity distribution, it was found that the upstream inflows would infiltrate into mesolimnion of the lake during hydrodynamic summer monsoon periods due to the thermal density of water.

옥정호의 연직 수온분포에 관한 시변화 모델 연구

섬진강 상류에 위치한 옥정호의 연직 수온 분포 계절 변화에 대한 시변화 모델 연구를 수행하였다. 미공병단에서 개발한 CE-QUAL-W2모델 구조에 기초하여 호수를 3개의 지류, 50개의 상하류 구획 그리고 49개의 수층으로 구성하였으며 일년동안의 연직 수온 및 유속 분 포를 시뮬레이션하였다. 호수내 5개 지점에서 매월 측정된 연직 수온 분포 자료를 이용하여 보정하고 검증하였다. 또한, 시뮬레이션한 연중 수위 자료 변화를 관측된 자료와 비교하여 호수내 물수지를 확인하였다. 모델 예측값은 실측값과 적절한 일치를 보였으나 7월 관측 자료에서 다소 차이를 보였다. 이것은 우리나라에서 여름 장마동안 급격한 수리 현상 변화를 모델이 표현할 수없는 점과 이 기간동안 사용된 기온자료의 정확성이 부족하였기 때문인 것으로 사료된다. 모델 결과는 옥정호대부분 수역에서 연중 $4^{\circ}C$ 이상을 유지하여 계절에 따른 전도현상이 없는 것을 보여준다. 그러나 상류 얕은 수역 (수심 20미터 이내)에서는 수온이 $4^{\circ}C$ 이하로 떨어지며 겨울에 물이 얼어 흔합이 일어나는 것으로 나타났다. 본 연구로부터 옥정호는 빈혼합 호수라는 결론을 얻었다. 이러한 결론은 위도 $20^{\circ}C$ 부터 $40^{\circ}C$ 사이에 위치한 호수는 일회혼합이라는 일반적 경향과는 크게 다르다. 시뮬레이션한 유속 분포를 검토한 결과 여름 장마기간동안 상류에서 유입되는 물은 수온에 의한 밀도 차이로 인하여 호수 중층으로 유입되는 것이 확인되었다.