본 연구는 본류와 지류의 하상경사 및 유사 유입조건이 다르며, 하폭이 넓고 수심이 상대적으로 얕은 합류부에서 흐름 및 하상변동에 관하여 수치모의를 수행하여 그 특성을 파악하는데 목적이 있다. 적용 대상지역은 금강과 미호천의 합류부로서, 흐름특성 및 하상변동을 모의하기 위하여 RMA-2와 SED2D를 이용하였다. 유량의 증가에 따라 흐름에 대한 유속과 전단층의 길이가 증가하고, 합류부의 우안의 정체수역에서 발생하는 와(vortex)의 크기도 증가하였다. 부유사의 농도는 실제 상황에 맞도록 비평형 유입조건을 사용하였으며, 미호천에서 유입되는 유사의 농도에 영향을 받아, 합류직후에도 유사의 농도가 높고, 전단층을 경계로 하여 농도 띠가 하류로 유지되었으며, 합류 후에는 우안에서 하상이 상승되었다.
A surface-piercing barrier model is presented for understanding morphological development in the sheltered region and investigating the main factors causing the severe accumulation. Surface-piercing structures like vertical barriers, surface docks and floating breakwaters are recently favored from the point of view of a marine scenario since they do not in general partition the natural sea. The numerical solutions are compared with experimental data on wave profiles and morphological change rates within a rectangular harbor of a constant depth protected by surface-piercing thin breakwaters as a simplified problem. Our numerical study involves several modules: 1) wave dynamics analyzed by a plane-wave approximation, 2) suspended sediment transport combined with sediment erosion-deposition model, and 3) concurrent morphological changes. Scattering waves are solved by using a plane wave method without inclusion of evanescent modes. Evanescent modes are only considered in predicting the reflection ratio against the vertical barrier and energy losses due to vortex shedding from the lower edge of plate are taken into account. A new relationship to relate the near-bed concentration to the depth-mean concentration is presented by analyzing the vertical structure of concentration. The numerical solutions were also compared with experimental data on morphological changes within a rectangular harbor of constant water depth. Through the numerical experiments, the vortex-induced flow appears to be not ignorable in predicting the morphological changes although the immersion depth of a plate is not deep.
Changes of suspended sediment concentration in the Seomjin river estuary located in south sea of the Korea peninsula were investigated during the spring tide in autumn (i.e. 25 hours in October) 2000 and winter (i.e. 25 hours in February) 2001. The changes of temperature and salinity during the spring tide in October 2000 showed larger variations than the those in February 2001. During the spring tide in October 2000, currents at bottom layer were observed to be stronger than during the spring tide in February 2001, showing that both of the two periods had ebb currents-predominant tide asymmetries. The suspended sediment concentrations in October 2000 were larger than the those in February 2001. At the time of the maximum of tide currents or after about one hour of the maximum during the autumn months, the suspended sediment turbidity was observed to be maximum. Another observation station at Hadong upstream from the Seomjin river estuary showed about one hour delay in tide phase, Thereby, the suspended sediment concentration showed high turbidity after two hours at bottom and three hours at surface layer, in particular, in October 2000. This results can be explained by the facts that river discharge increased significantly after the summer rainy season, causing also increase of erosion processes by strong current velocity at bottom layer.
본 연구는 알루미늄 식각액(PWF100)이 응집제로서의 성능을 가지고 있는가를 평가하고 시중에서 판매되고 있는 응집제(PAC17)와의 물성을 비교하였다. PWF100을 이용하여 제조된 BKN-100, BKR-110, 그리고 BKR-120의 농도에 따른 침전층의 높이를 측정하였는데 농도가 낮은 범위에서는 첨가제의 농도가 증가할수록 침전층의 높이가 감소하지만 일정농도 이상에서는 침전층의 높이가 일정해졌다. BKN-100의 농도에 따른 침전층의 밀도를 조사하였는데 BKN-100의 농도가 증가에 따라 침전층의 밀도가 감소하는 경향이 있었다. BKN-100, BKR-110, 그리고 BKR-120 응집제의 첨가량에 따른 침강속도의 변화를 조사하였는데, 첨가량이 증가함에 따라서 침강속도가 빨라지지만 일정한 농도 이상에서는 침강속도가 둔화되었다. BKN-100, BKR-110, 그리고 BKR-120의 농도에 따른 침전층 형성시간의 변화를 측정하였는데, 저농도 영역에서는 농도가 증가함에 따라 침전층 형성시간이 감소하지만 일정농도 이상에서는 침전층 형성시간이 증가하였다. 위의 실험결과로부터 PWF100은 응집제로서의 효과가 있는 것으로 판정되었다.
본 연구의 목적은 급경사지 사면에서 토석류 재해가 발생했을 때, 토석류 저감 구조물의 효과를 조사한 실험연구이다. 제어 구조물로는 베플 형태를 취하였고, 베플의 설치 기수와 각 제원에 따라서 하류에서의 토석류에 의한 토사퇴적면적과 토사도달거리를 조사한 것이다. 수로의 경사가 급할수록 토사의 퇴적면적과 도달거리가 증가하였고, 토사체적농도가 감소할수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리가 증가하였다. 토사농도가 작은 경우(Cv = 0.5)는 토석류의 액성이 크기 때문에 수로 경사에 따른 차이가 나타났고, 전반적으로 토사체적농도가 클수록 토사퇴적면적과 토사의 도달거리 감소율이 크게 나타났다. 베플의 수를 증가할수록 토사퇴적면적과 도달거리를 약 5~10% 이상 감소하는 것으로 나타남으로서 베플의 토석류 제어능력이 있음을 보여주고 있다. 본 연구의 결과는 급경사지에서 토사재해가 발생할 때 감쇠 또는 제어 구조물을 설치할 때 중요한 정보를 제공할 것이다.
유사량 계측 기술의 발달로 초음파 도플러 유속계(ADCP)의 산란도가 부유사 농도와 관계가 있다는 특성을 이용해 부유사의 농도를 짧은 시간 간격으로 계측하여 부유사 관측의 비용과 위험 문제를 극복하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 국내에는 자동 유량 관측소에 횡방향 ADCP (H-ADCP)가 설치되어 있어 실시간으로 부유사 농도를 계측하는 기술의 적용이 가능하지만 자동 유량 관측소와 부유사 관측소의 위치가 항상 일치하지는 않아 모든 관측소에서의 모형 개발은 불가한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소 9개소에 대해 부유사 농도를 계측하는 H-ADCP-SSC 관계식을 개발하고 그 결과의 적용성에 대해 고찰하였다. 그리고 부유사 관측소별로 나타나는 특징에 대해 알아보기 위해 한국 하천의 부유사 관측소 44개소의 유역면적, 부유사와 하상토의 입도분포, 유량-유사량 관계식 등의 유사특성 자료를 이용해 비지도 기계학습 기법인 가우시안 혼합 모형(GMM)으로 군집분석을 수행하였다. 군집화 결과, 유사량 관측소를 공간적으로 구분해낼 수 있었으며, 특히 하천의 본류와 지류의 유사 특징을 구분해낼 수 있었다. 결과적으로, H-ADCP-SSC 관계식과 부유사 관측소의 군집분석 결과를 종합해 H-ADCP-SSC 관계식이 개발되지 않은 자동 유량 관측소에서 관계식을 적용하는 부유사 농도를 실시간으로 계측할 수 있도록 하는 프로토콜을 제안하였다.
본 논문에서는 파랑이 존재할 때 모래결위에서의 흐름과 부유사의 거동에 관하여 기술한다. 새로운 수치모형시스템을 구축하였으며 이를 규칙파랑을 이용한 기존 실험실 실험조건과 가상적불규칙파랑조건에 적용하였다. 흐름장 계산은 SMAC 방법에 근거한 프로그램 SOLA를 Kim 등(1994)이 일부 수정하여 제시한 프로그램을 사용하였다. 흐름계산 부모형은 x-z 면에서의 연속방정식과 Reynolds의 운동방정식을 기본방정식으로 한다. 흐름부모형으로 파랑궤적도, 전단응력, 압력의 분포를 계산하였다. 모형실험결과 중 수직방향궤적도는 관측자료와 잘 일치하였다. 퇴적물이동 부모형은 부유사의 이류확산을 나타내는 식을 기본방정식으로 한다. 수치기법은 분리기법을 이용하며, 모래결 표면으로부터 퇴적물이 연행되어 유체내로 투입된다. 규칙파랑 실험조건에 수치모형을 적용한 결과, 부유사농도의 연직분포가 Deltaflume의 실험자료와 유사하게 재현되었다. 가상적인 불규칙 파랑조건에 모형을 적용한 결과 부유사농도의 높게, 부유사확산 범위가 더 넓게 예측되었다.
Chronic outbreaks of green tide in the Nakdong estuary toll a heavy socioeconomic cost. The paper investigates the influence of sediments on the nitrogen eutrophication, being claimed as the primary cause of green tide. To measure the flux of nitrate at the sediments-water interface, sediment cores were taken in Jan., Mar., May and Sep., 2000 at Noksan located in the West-Nakdong river estuary. The dissolved oxygen was profiled and then the pore water was extracted in situ. Core samples were analyzed for their textural characteristics. Cores were incubated by a novel technique to measure the fluxes of nitrate $(NO_3^-)$ and ammonia $(NH_4^+)$ at the sediment-water interface. The dissolved oxygen was depleted usually within several millimeters in the top sediments. Nitrate started to decrease drastically at the layer where dissolved oxygen was nearly depleted. Nitrate was also exhausted within several centimeters, followed by ammonia build up rapidly. The flux at the sediments-water interface calculated from the pore water concentrations revealed that nitrate was removed from the water column into the sediments. The sediment incubation experiment confirmed the above result. On the other hand ammonia were released from the sediment to the water column. As the incubation went on, however, the nitrate concentration in the overlying water was dropped below that of a top sediment. Then the flux is reversed, i.e., nitrate was released from the sediments to the water column. The implication is that the sediment can supply nitrate to the water column if it falls below a certain level. Thus it is likely that sediments in the eutrophicated river buffers the nitrate concentration in the water column, which leads to a prolonged green tide.
Chemical composition of fine sediments from Jeongdongjin area are analyzed with XRF method. The results are compared with previously reported results of sandstones of the nearest Simgok port. The weight percentage of $SiO_2$ of the samples are far lower than those of sandstones of Simgok. It is supposed to be happened by the selective elution of $SiO_2$ from the sediment layer of coastal terrace, as there's no evidence of selective input or precipitation of other elements from outside. As a result of chemical alteration or weathering of sediment at coastal terrace, weight percentage of $Al_2O_3$ and $Fe_2O_3$ of samples show far higher values than those of Simgok sandstone. In addition, the relative portion of $Al_2O_3$ and $Fe_2O_3$ are decreased to upward within outcrop of terrace sediment layers. It could be caused by the chemical weathering progress with time. However Chemical Index of alteration(CIA) of sediment samples are no larger than 90 and it could be interpreted that it would take over 100ka for total weathering of sediment in this area. Meanwhile the ratio of $SiO_2/Al2O_3$ of terrace sediment showed as 3.48~6.0 and it is far smaller than those of Simgok sandstones(23.9~49.0). The ratio of $SiO_2/Fe_2O_3$ of terrace sediment(19.19~55.85) showed similar pattern with $SiO_2/Al2O_3$ (Simgok sanstone: 119.6~601.8). The ratios have a weak trend of decreasing upwards within the outcrop, there also a huge difference in value among the samples. Chemical composition of reddish brown and gray layers which suspected as the result of psudogleization reveals that reddish brown parts have higher concentration of $Fe_2O_3$ than other parts, while there was no significant difference in concentration of $Al_2O_3$ and CaO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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