• 제목/요약/키워드: 밀도류

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낙동강 합류부에서 밀도차가 수체 혼합에 미치는 영향 분석 (An investigation of effect of density difference on mixing at confluence channel in the Nakdong River)

  • 이민재;박용성
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.94-94
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    • 2022
  • 본류와 지류가 만나는 하천 합류부에서 발생하는 복잡한 흐름 구조는 하상변동에 영향을 주며, 본류와 다른 특성을 보이는 지류의 유입은 수질과 수생태계에도 영향을 준다. 합류부는 하천 변화의 다양성을 보이기 때문에 하천 관리 측면에서 중요한 구간으로, 흐름 및 혼합 특성 이해가 중요하다. 합류부에서의 흐름 및 혼합은 본류와 지류의 유량비, 밀도차, 단차, 합류각, 하도형상 등의 영향으로 그 양상이 달라지며, 흐름장 및 두 수체에 의한 이송물질의 혼합이 이루어졌다고 간주하는 혼합거리는 지류가 본류에 미치는 영향 범위 분석을 위한 중요한 매개변수이다. 본 연구에서는 합류부 흐름에 미치는 주요 인자 중 유량비와 밀도차가 합류부 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하고, 조건의 변화에 따른 혼합거리를 예측해 보고자 한다. 본 연구의 대상 지역인 낙동강-황강 합류부는 다기능보와 댐의 운영에 따라 유입 유량 및 유량비가 조절되며, 여름철에는 황강의 수온이 낙동강보다 평균 4℃ 이상 낮으며, 9℃(지류 20℃; 본류 29℃) 이상의 수온차가 발생하기도 한다. 이 경우 밀도비는 0.998로 밀도류가 발생할 수 있는데, 밀도류가 발생할 경우 수표면과 저층이 분리되어 흐르기 때문에 동일 유량 조건에서도 혼합 양상은 달라진다. 밀도류가 발생하기 위해서는 수표면과 저층이 분리되는 성층이 발달해야 하는데, 이는 유속 또는 유량의 범위에 따라 성층의 발달 여부가 달라질 수 있다. 이러한 현장 조건을 반영한 수치해석을 통해 다양한 유량 조건(유량비)에서 밀도의 차이(수온차)가 합류부의 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 분석해 보고자 하며, 합류부에서 밀도차에 의한 흐름의 변화 조건을 무차원수(Richardson number, Densimetric Froude number 등)를 통해 정량화해보고자 한다. 이는 지류가 본류에 미치는 영향의 정도와 범위를 파악함으로써 하천 관리를 위한 관측망 및 현장 조사의 범위 선정의 기초자료 마련뿐 아니라 본류의 수온 변화가 발생할 수 있는 범위의 파악을 통해 수생태계에 미치는 영향 파악을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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광양만의 환경오염과 해조군집 변화 연구

  • 김정하;박성우
    • 한국환경생물학회:학술대회논문집
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    • 한국환경생물학회 2002년도 학술대회
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    • pp.72-80
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    • 2002
  • 광양만 지역 수직군집구조는 최상부는 해조류가 거의 분포하지 않으며, 상층 하부부터 Ulva spp.가 우점하고 있으며, 저서동물은 최상부지역에는 따개비류가 우점하며, 하부로 갈수록 Oysters가 우점하였다. 그리고 층별군집구조는 상층부는 Biofilm이, 중ㆍ하층부는 Ulva spp.가 우점하며, 하층부로 갈수록 Turf algae의 밀도가 높다. 따개비류는 상층부와 중층부에서 우점하고 있으며, 중하층부로 갈수록 Oysters가 우점하며 총알고동은 상층부에서 중하부에서는 삿갓조개류의 밀도가 높았다. 남해 서상지역의 수직군집구조는 8월 조사결과 상부는 Brown crustose algae가 중부부터는 지층이, Ulva spp. 등이 하부에서는 유절산호조류, 개서실 등이 우점하였으며, 10월 조사에서 상부에는 해조류가 거의 발견되지 않았으며, 중부이하에서 지층이, 개서실, 유절산호조류 등이 하부에는 가시명불 등이 우점하였다. 저서동물은 말미잘, 삿갓조개류, 고둥류 등이 높이와 관계없이 균일한 밀도를 보였다. 그리고 층별군집구조는 상층부는 지층이, 무절산호조류 등이, 중층부는 개서실, ULva spp. 유절산호조류, 지층이 등이, 하층부는 개서실, 유절산호조류, 가실덤불 등이 우점하였다. 저서동물은 전층에서 따개비류, 말미잘 등이 우점하였다. 상주지역의 수직군집구조는 상부는 해조류가 거의 대부분 분포하지 않으며, 중부는 Biofilm, 우뭇가사리가, 하부에서는 지충이, 패, Brown crustose algae, 무절산호조류, 톳 등이 밀도가 높게 나타났다. 저서동물은 상부에는 총알고둥과 따개비류, 중ㆍ하부는 삿갓조개류, 말미잘이 우점하였다. 그리고 수평군집구조는 Biofilm이 상층부의 일부 지역에서 조사되었으며, 중층부는 Biofilm, Brown crustose algae, 무절산호조류, 패, 지층이 등이 우점하며, 하부는 지충이, 톳, 유절산호조류, 무절산호조류, Brown crustose algae 등이 우점하였다. 저서동물은 상층부는 총알고둥이 중층부는 삿갓조개류, 말미잘, 군부, 해면류가 하층부는 해면류, 삿갓조개류, 말미잘 등이 우점하였다.

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이중확산의 영향을 받는 염수침입의 혼합과정 연구 (Mixing Process of Double Diffusive Salt Wedge)

  • 황진환
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.92-97
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    • 2008
  • 일반적으로 해수가 강으로 침입하거나 담수가 해양으로 유입을 하면 두 유체간의 밀도차에 의한 밀도류의 성질을 가진다. 하지만, 염분과 온도가 동시에 밀도의 차를 결정하는 경우, 특히 이 중 하나가 중력과 불안정한 수직 분포를 갖게되면 이중확산이 혼합을 결정하는 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 고온, 고염의 수괴가 저온, 저염의 수괴로 진입할 때 기계적 혼합과 이중확산에 의한 대류가 혼합에 미치는 상대적 영향을 비교 연구하였다. 실험실에서 차갑고 염도가 없는 주 흐름에 온도가 높고 염분이 높은 밀도류를 조심스럽게 방류시켜 정상상태의 염수침입 형태를 유지하였다. 수평방향으로 따라 밀도율(Turner 1979)이 15정도 되면 온도와 염분의 유출입량비율이 가파르게 변화하였고, 전체적으로 방출구 부분에서 이중확산의 영향이 강하게 나타나게 되며 이 경우에는 총 방출량도 함께 증가하였다. 아울러 밀도율이 낮은 경우 밀도율이 높은 경우에 비해서 약 $6{\times}10$배의 높은 혼합율을 보였다.

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철원지역에서 월동하는 두루미와 재두루미의 인위적 요인에 의한 분포양상 (Distribution Aspects of the wintering Red-crowned Crane and White-naped Crane according to the Anthropogenic Factors in the Cheorwon, Korea)

  • 유승화;김진한;이기섭
    • 한국환경생태학회지
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    • 제28권5호
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    • pp.516-522
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    • 2014
  • 본 연구에서는 두루미류의 서식밀도에 영향을 주는 요인 중 인위적 요인에 의한 영향을 평가하고자 하였다. 대상지역은 강원도 철원군의 민간인통제지역이며 2009년부터 2014년까지 매년 1월의 두루미와 재두루미의 분포를 대상으로 하였다. 인위적 요인인 도로, 거주지 및 군사시설로 부터의 거리에 따른 두루미류의 밀도를 파악하였으며, 비닐하우스의 분포밀도 차이에 따른 두루미류의 서식밀도를 평가하였다. 두루미와 재두루미는 동일지점에서 서식밀도 상관관계가 있었기 때문에 인위적 요인에 대해 유사한 민감성을 보이는 것으로 나타났다. 거주지와 가까운 곳은 두루미와 재두루미 모두 낮은 서식밀도를 보였으며, 2.5km 구간까지 거리가 멀어질수록 밀도가 증가하는 양상을 보였다. 이는 군사시설 및 통행량이 높은 도로와 유사한 양상이었으며, 군사시설로 부터는 약 0.8km까지, 통행량이 높은 도로는 2km 구간까지 요인으로부터 멀어질수록 서식밀도가 증가하였다. 이러한 경향은 인가지역과 군사시설 및 통행량이 높은 도로가 두루미류의 서식밀도에 일정범위까지 악영향을 주는 것을 의미하였다. 통행량이 적은 도로와 인접한 곳은 간헐적 간섭으로 먹이자원이 보전되어 있어 밀도가 높은 것으로 판단되었다. 비닐하우스의 밀도가 낮은 곳에서는 밀도가 증가할수록 두루미류의 서식밀도가 감소하는 경향을 보였는데, 비닐하우스의 밀도가 40개/$km^2$ 미만인 경우에서 나타났다. 하지만 비닐하우스의 밀도가 40개/$km^2$ 이상인 지역에서는 뚜렸한 밀도의 감소가 나타나지 않았다.

경사정지수역으로 유입되는 2차원 밀도류의 거동 (Behavior of Two Dimensional Density Flow into a Reservoir with Sloping Bottom)

  • 윤태훈;전시영
    • 물과 미래
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    • 제20권3호
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    • pp.237-245
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    • 1987
  • 경사정지수역으로 유입되는 밀도류의 거동이 흐름의 지배방정식인 연속방정식 운동량보존식 및 추적물수송식에 의하여 수치적으로 해석된다. 최대여행거리와 안정 plunge point는 바닥경사와 유입밀도 Froude 수 $Fr_e$에 지배를 받는다. 또한 그들은 바닥밀도류의 상부나 plunge point의 하류에 형성된 와와 밀접한 관계가 있다. Plunge depth는 바닥경사와 $Fr_e$의 함수이고, 본 수치실험에서 얻은 plunge depth는 발표된 실험자료나 해석해와 비교적 잘 맞았으며 이에 관한 예측식이 유도되었다.

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홍수 규모별 대청호에 유입하는 하천 밀도류의 특성 변화 (Variation of Inflow Density Currents with Different Flood Magnitude in Daecheong Reservoir)

  • 윤성완;정세웅;최정규
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제41권12호
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    • pp.1219-1230
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    • 2008
  • 여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.