염분도, 부유물질의 농도, 난류의 세기 및 점토광물의 함량이 세립질 부유물질의 응집과 침전특성에 미치는 효과를 규명하기 위하여 수조실험을 실시하였다. 염분도, 부유물질의 초기농도($C_o$) 그리고 난류의 세기를 변화시켜면서 시간에 따른 농도 및 침전속도의 변화를 관찰하였으며, 동시에 수조의 저층에서 일정간격으로 부유물질을 채취하여 입도분석 및 점토광물의 함량비 변화와 업자 덩어리(floc)의 형성과정을 관찰하였다. 일정한 부유물질의 $C_o$ 상태에서 염분도의 증가에 따라 중앙침전속도($W_{50}$)는 선형적언 증가를 보였다. 해수상태(33‰)에서 농도변화에 따른 침전특성은 $C_o$ 범위에 따라 3가지 경우로 다르게 나타났다. 200 mg/l 이하의 범위에서는 농도변화에 따른 침전속도의 변화가 거의 일어나지 않았으며, 200~13,000 mg/l 범위에서는 '$W_{50}=0.45C^{0.44}$' 의 상호관계식에 따라($W_{50}$이 농도의 증가에 비례하며 가속화되었다. 한편, 13,000 mg/l 이상의 높은 농도 범위에서는 농도가 증가할수록 침전속도는 오히려 감소함을 보였다. 난류의 세기가 부유물질의 침전과정에 마치는 영향은 부유물질의 농도에 따라 다르게 나타났다. 상대적으로 부유물질의 농도가 낮아(500 mg/l) 입자간의 상호간섭이 활발하지 않은 상태에서는 난류의 발생은 업자간의 충돌기회를 증가시켜 응집작용과 침전을 촉진시키는 한편, 자연적으로 입자간의 충돌이 충분히 이루어지는 높은 농도(800 mg/l)에서는 난류의 발생은 오히려 상호 입자간의 분산과 간섭침전(hindered settling)을 일으켜 침전을 지연시켰다. 부동 유체 및 난류 발생 상태에서 모두 시간이 경과함에 따라 부유물질의 입도분급이 일어나며 입도분포의 왜도는 감소하고 첨도는 증가하였다. 점토광물중에서 스멕타이트가 가장 빨리 침전되는 반면, 일라이트가 가장 느린 침전속도를 보였다.
조밀하게 채취된 한욱 근해 대륙붕 상의 표층퇴적물의 입도 자료 1.044 개를 재해 석하였다. 이들 표층퇴적물의 입도곡선은 31%가 단일 모르를, 54%가 두 개의 모드를 보이며 나머지는 세 개 이상의 모르를 가진다. 단일모드 퇴적물과 북모드 퇴적물의 각 구성모드의 입도곡선은 대체로 정규분포와 세립질화 한다. 군산 앞바다 및 남해 외대 륙붕의 단일모드 모래지역의 지리적 분포는 중금속 및 부유퇴적물 농도의 최저값지역 과 거의 합치한다. 이상의 사실들에서 퇴적물의 세립질 모드의 입도분포가 현세의 운 반 퇴적과정을 잘 반영한다는 것을 알게되었다. 동시에 모드분석수법이 퇴적물의 입도 자료를 해석하는데 유용한 방법임을 알게되었다.
The sediment of Shihwa Lake contains an abundant quantity of cohesive sediments. The transport processes of the cohesive sediments are complex and difficult to predict, quantitatively. The cohesive sediments are the primary reason for the pollution of the environment and water quality in the coastal region. In this study, a column test has been performed. In order to quantify the settling velocities of sediment from Shihwa Lake, an experiment was conducted using a specially designed 1.8m tall settling column. A series of settling tests and physico-chemical property tests on Shihwa Lake cohesive sediments has been conducted to investigate the correlation between settling properties and their physico-chemical properties, which are represented as grain size distribution, mineralogical composition, and percentage oj organic contents. Experimental results of physico-chemical property tests show that Shihwa Lake sediments are relatively large in average grain $size(74\mu m)$ contain very small organic $material(6\%)$, and are dominantly composed of Quarts, which has relatively low cohesion. Thus, Shihwa Lake sediments might be specified as those whose settling properties are more influenced by gravity than cohesion. It is concluded that the magnitude of settling velocities of muddy sediments can be quite different, regionally, and it implies that field or laboratory experiments for settling velocity measurement should be preceded over the numerical modeling of muddy sediment transport, in order to obtain the reliable prediction results for a given specific site.
Characterization of sediment in the riverbed is of importance for effective water quality management, yet have not been monitored sufficiently. This paper reports monitoring results of nutrient concentrations of sediments. Surface waters and sediments were sampled four times during rainy season at five monitoring points. Organics of overlying water were increased after high flow condition followed by decreasing tendencies. Soluble phosphorus fraction among total phosphorus was increased after high flow condition while total phosphorus was in decreasing tendencies. Monitoring result suggested that more extended monitoring scheme for flow rate, scouring velocity, and suspended material is required for analyzing relationship between water quality and sediment.
득량만의 20여개 지점에 대한 표층퇴적물 입도분포와 부유물총량을 해수에 의한 부유물이동 및 침전작용으로 해석하였다. 득량만의 표층퇴적물은 대부분 비대칭 단일 모드 입도분포를 보이며 거문고 욕지도간의 내대륙붕에 분포하는 뻘구역의 입도분포와 매우 유사하다. 입도분포자료의 분석에 의하면 득량만의 표층쾨적물은 황애쪽에서 동 진하는 부유이동 세립질퇴적물이 만으로 유입되어 퇴적된 것으로 보인다. 조립질퇴적 물의 함량과 계산에 의해 얻어진 조류의 유속(Lee, 1994)이 서로 유사한 공간적인 분 포를 나타내는 것으로 볼 때, 득량만내의 표층퇴적물은 강한 조류와 얕은 수심으로 인 하여 부유이동 및 침전작용을 거듭하는 것으로 판단된다. 이러한 작용이 퇴적물로 하 여 금 특징적인 비대칭 단일모드 입도분포를 가지게끔 하는 것으로 보인다. 또 이러한 작용은 부유물총량의 분포에도 큰 영향을 미치는 듯하다. 득량만에서 의 평균 부유물 농도는 표저층간의 차이는 하계가 동계에 비해 2배 정도크다. 이것은 득량만에서 하계 에는 수괴의 성층현상이 발달하는데 반해 동계에는 균질한 수괴가 발달하는데 원인이 있는 것으로 판단된다. 부유물질의 양적인 분포와 계절적인 변동특성을 종합해서 볼 때 득량만내의 부유물 총량을 크게 좌우하는 요인은 유속 및 성층변동과 같은 수괴의 물리적인 특성, 수심과 같은 지형적 특성 그리고 부분적으로 육지로부터 의 부유물질 의 공급등이다.
河口와 인접한 內 에서 海流에 의한 微細粒 堆積物質의 輸送, 擴散現象을 數値的으로 分析하였다. 사용된 모델은 水理實驗과 現場觀測의 최근 硏究結果를 근거로 開發되었으며 堆積物의 浮上, 堆積, 輸送過程을 보다 실제 상황에 근접하도 록 數値, 計算하였다. 江의 흐름과 潮汐에 의한 海水流動, 이에 따른 沿岸海域에서의 浮遊物質 濃度, 海底寢食 그리고 堆積分布에 대한 時間別 變化를 計算하였다. 初期 에는 浮上된 堆積物에 의해 浮遊物質의 濃度가 크게 增加되었으나, 時間이 경과됨 에 따라 外海로 輸送되어 江河口에서는 濃度가 크게 줄어들었다. 河口隣接 內 의 海底 堆積物의 寢食과 堆積狀態는 內 의 地形的 條件에 따른 海流의 流速分布와 堆積物 特性에 의해 주로 決定됨을 나타내었다.
The purpose of this study is to find the variation of sedimentation patterns before Saemangeum reclamation. Residual flow before Saemangeum reclamation was calculated diagnostically from the observed water temperature and salinity data in May 1992 by the Marine Development Institute of Kunsan National University and wind data which were obtained from spring 1969 through winter 1977 by the Gunsan Meteorological Observatory. Three dimensional movements of injected particles due to currents, turbulence and sinking velocity are tracked by the Euler-Lagrange method. Calculated sedimentation patterns of riverine materials are highly similar to the observed ones. When suspended sediments with the size of soil grain of 60 ${\mu}m$ are injected from the Mangyeong River, their dispersion range of sediment is about 25km for 24 hours after the injection, while about 35km for 72 hours after the injection. When suspended sediments with the size of soil grain of 200 ${\mu}m$ are injected, their dispersion range of sediment is about 18km for 24 hours after the injection, while about 21km for 72 hours after the injection.
Heavy metal contamination and biological toxicity of mine drainages and sediments in abandoned mines were studied. Mine drainages had pH at a range of 2.94~7.86, and contained heavy metals at a toxic level. For coal mines, toxicity of mine drainage to Daphnia magna was attributable to acidic pH. In addition to the low pH, suspended heavy metals such as Zn and Cu contributed to toxicity of mine drainages at abandoned metalliferous mines. All mine sediments studied in this work showed biological toxicity to Chironomus riparius, having mortality at a range of 15~60%. However, its relationship with physicochemical properties including heavy metal content of the sediments was not statistically explained. Exceptionally clay ($< 2{\mu}m$ particle) content was negatively correlated with the biological toxicity for sediment samples collected at the same abandoned mines.
한반도 남해안에 위치하는 마산만의 퇴적환경을 파악하기 위해 표층퇴적물과 부유퇴적물의 조사를 실시하였다. 마산만에서 채취된 표층입도 분석결과 표층퇴적물은 펄(Mud), 자갈이 약간 함유된 펄(slightly gravelly Mud), 자갈펄(gravelly Mud)등 총 3개의 퇴적상으로 구분되었다. 전반적으로 펄이 우세한 퇴적상이며 만 중앙부의 수로 지역에서 약간의 자갈이 함유된 펄이 나타났다. 준설전과 준설후의 퇴적상은 큰 차이가 없이 실트가 우세한 펄이 주로 분포한다. 계절별로 1조석 주기동안 관측된 자료에 의하면, 수온과 염분은 지형의 영향으로 약한 조류로 인하여 계절에 상관없이 성층을 이루고 있으며, 수직적인 혼합은 발생하지 않았다. 육상에서 유입되는 담수와 외해수의 영향은 작은 것으로 보여 진다. 최강유속은 봄과 가을에는 낙조시에 나타나며, 여름과 겨울에는 창조시에 나타난다. 그리고 여기에서 발생하는 잔류유속에 의해 부유물질의 순이동률과 순이동량의 방향이 결정되는 것으로 나타났다. 부유퇴적물의 순이동량은 봄과 가을에 각각 $62.02{\times}10^3kgm^{-1}$, $31.84{\times}10^3kgm^{-1}$의 양이 외해쪽으로 향하며, 여름과 겨울에 각각 $18.23{\times}10^3kgm^{-1}$, $3.22{\times}10^3kgm^{-1}$의 양이 내만쪽으로 향하였다.
Sedimentation tanks are essential structures to filter the suspended sediments in the inlet flow which are constructed at the inlet of the basins forked from rivers and irrigation canals. The larger the constructed tank, the better the sedimentation process is conducted. However, the construction and dredging costs increase. In this regard, improving the performance and sedimentation efficiency seem necessary by alternative methods. One of these effective methods is using baffle plates. Most of the studies carried out in this field are on the use of these baffles in the primary and secondary sedimentation tanks. Hence, this study is carrier out with the objective of increasing the retention efficiency in the irrigation sedimentation tanks using baffles. To reach this goal, the experiments were carried out in a flume with length 8 meters, width 0.3 meters, and height 0.5 meters, considering a sedimentation tanks with a length of 3 meters, in three different inlet concentration, three flow rates and three Froude numbers. The baffles were mounted at the bottom of the tank and the effects of the angle, height and position in the tanks were investigated. The results showed that on average, employing the baffles increased the sedimentation efficiency 5 to 6% and the highest value was obtained for angle 60 with respect to the flow direction. According to the results of this study, the most favorable height and position of these baffles were obtained to be in 40% of the depth of the flow and 50% of the length of the sedimentation tank, respectively. Also, by increasing the number of baffles, the sedimentation efficiency decreased. Regarding the sedimentation regions in this case, more than 80% of the settled sediments were observed in the middle of the tank measured from the inlet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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