The mud deposit located to the south of Cheju Island, the East China Sea, is characterized by an upwelling system or, on occasions, a combined upwelling-downwelling system. The water mass here is associated with relatively high suspended matter concentrations. In the present study, a vertical I-D model is used to undertake numerical experiments for evaluating the upwelling and downwelling effects on the suspended particulate matter distribution patterns within the water column. The results show that: (1) because the upwelling or downwelling velocity tends to be of the same order of magnitude as the settling velocity of suspended particles, a number of different patterns of suspended matter concentration distribution are possible, depending on the relative importance of the velocities; (2) the presence of upwelling can enhance the suspended particulate matter concentration; and (3) in an upwelling-downwelling system, maximum concentrations may or may not lie in the middle of the water column, depending on, once again, the interrelationships between the opwelling/downwelling velocities and the settling velocity. Hence, the physical processes associated with upwelling/downwelling appear to be relevant to the suspended material distribution over shelf mud areas.
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.
Laboratory settling experiments (column, recirculating flume) were conducted for further understanding of the physical processes of cohesive sediment transport. \In still water experiments, the growth rate of flocculation is dependent upon the initial suspended concentration. Consequently, the settling velocity increases with concentration of flees. In flocculation settling regime, the exponent n in the settling velocity, $w_s=kC^n$, for Nakdong estuary mud was obtained empirically. The exponents were found to be 1.33, and 1.06 for the initial suspended concentrations of 1 g/i and 3 g/t, respectively. In flowing water, experiments for the median settling velocity with Nakdong mud in a recirculating flume were conducted. Settling velocity was found to depend much more strongly on the current velocity than initial concentrations. The temporal variation of suspended concentration increases as current velocity decreases.
This study employed field measurements and biogeochemical analysis to examine the effects of seasonal conditions (e.g., temperature and precipitation) and human intervention (e.g., dam or weir construction) on the chemical composition of dissolved organic matter, flocculation kinetics of suspended particulate matter, and formation of the fluid mud layer on riverbeds. The results indicated that a water environment with a substantial amount of biopolymers offered favorable conditions for flocculation kinetics during an algal bloom period in summer; a thick fluid mud layer was found to be predominated with cohesive materials during this period. However, after high rainfall, a substantial influx of terrigenous humic substances led to enhanced stabilization of the particulate matter, thereby decreasing flocculation and deposition, and the reduced biopolymer composition served to weaken the erosion resistance of the fluid mud on the riverbed. Moreover, a high-turbulence condition disaggregated the flocs and the fluid mud layer and resuspended the suspended particulate matter in the water column. This study demonstrates the mutual relationship that exists between biogeochemistry, flocculation kinetics, and the formation of the fluid mud layer on the riverine area during different seasons and under varying hydrological conditions. These findings are expected to eventually help inform the more optimal management of water resources, which is an urgent task in the face of anthropogenic stressors and climate change.
연안 및 하구지역은 퇴적물의 침식, 부유, 이동이 활발하게 이루어지며, 이로 인해 유성머드와 같은 고농도의 부유퇴적물 환경이 조성된다. 유성머드는 주로 실트, 점토와 같이 매주 작은 입자들로 이루어져 있는 10 g/l 이상의 고농도 환경으로써, 유성머드의 분포 및 특성 파악을 위해 초음파와 같이 분해능이 우수한 높은 주파수 특성을 이용한 연구가 필요하다. 음파가 부유퇴적물에 의해 산란될 때, 부유퇴적물의 농도가 높아질수록 후방산란강도의 세기가 증가하지만, 점성 및 산란에 의한 감쇠도 함께 증가하기 때문에 농도에 따른 올바른 감쇠계수 보상이 요구된다. 본 논문에서는 5 MHz 주파수 특성을 바탕으로 간이 수조에서 농도에 따른 가상의 유성머드 환경을 조성한 뒤, 후방산란강도를 측정하였다. 또한 Richards의 감쇠계수 모델을 이용하여 부유물의 특성 및 농도에 따른 감쇠계수를 계산하였고, 이를 후방산란강도를 계산하는 소나방정식에 적용하여 부유물 농도에 따른 후방산란강도를 예측하였다. 그 결과 부유물에 의한 감쇠를 보상하지 않았을 경우 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도 값이 함께 증가하는 경향을 보이다가 일정 농도(20 g/l) 이후부터는 부유물의 농도가 증가하여도 후방산란강도가 더 이상 증가하지 않았다. 반면, 농도에 따른 감쇠계수를 보상해 주었을 경우는 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도가 연속적으로 증가하였다. 이러한 결과는 고농도의 부유퇴적물 환경에서 음파에 의한 산란강도를 정확히 예측하기 위해서는 부유물 농도에 따른 감쇠효과 고려가 필요함을 보여준다.
하구와 연안은 육지와의 근접성으로 인해 강이나 하천 등에 의한 퇴적물 공급이 외해에 비해 활발하게 이루어지는 지역으로서 때로는 고농도의 부유퇴적물이 조성되기도 한다. 부유퇴적물은 외부 작용으로부터 쉽게 환경이 변하는 특성을 가지기 때문에 부유물층 탐지 및 연구를 위해 주로 음향 장비를 이용하지만 고농도 부유물 환경에서는 음파감쇠가 심하고, 이로 인해 음파의 이동 거리가 크게 감소한다. 따라서 부유물 환경에 대한 연구를 하기 위해서는 부유물 환경 특성과 주파수 변화에 따른 감쇠계수 특성을 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 간이수조 내에서 고령토 가루를 이용하여 다양한 농도의 부유물을 조성한 후, 초음파 대역 (3.5, 5, 7.5 MHz)에 대한 감쇠계수를 측정하였으며, 감쇠계수 모델과 비교하였다. 감쇠계수 모델의 입력인자인 부유물의 평균입자 크기를 다양하게 변화시키며 실측값과 비교한 결과 평균 입자크기 (D50)을 기준으로 약 ${\pm}20%$ 범위 내에서 비교적 일치하였다. 이러한 오차 발생 원인은 부유물은 다양한 크기의 입자들로 구성되어 있으며, 음파 감쇠는 특정주파수에 우세한 영향을 미치는 크기의 입자분포에 영향을 받기 때문으로 판단된다.
Several field surveys were conducted to investigate changes of water quality with time in a tidal river. Results indicated that nitrification process were dependent on the change of salinity and suspended solids concenttration. Therefore laboratory batch experiments were conducted, using suspended solids and sediment taken from a tidal river, to study the effect of salinity on nitrification and to estimate kinetic parameters of it in the tidal river. suspended solids and sediment were sampled at a point in the middle stream. Sediments were collect from the aerobic layer of mud. The change of nitrogen concentration with time was clearly explained with Monod groth model and kinetic parameters were obtained by curve fitting method. Changes in NH4-N, NO2-N, and NO3-N concentrations in the river ROKKAU with time were simulated well using Lagrangian reference frame and parameter values obtained in the laboratory tests. T도 mechanism of nitrification by suspended solids and sediment in a tidal river is shown to depend on tidal effects.
Concentrations of suspended particulate matters (SPM) and their distribution patterns were monitored three times in the East China Sea during the winter season in 1998 and 1999. SPM concentrations showed significant temporal variations controlled by the atmospheric conditions and sea states. In coastal area, SPM values were about 10-20 mg/l in fair weather conditions, but exceeded 100mg/l during the storm periods. Turbid waters were distributed widespread in the continental shelf of the East China Sea and the coastal area of the Korean Peninsula, and these two areas were connected along a NE-SW direction. The distribution patterns of turbid waters were interpreted as representing the transport behavior of suspended matter. Although the primary source of inner shelf mud deposits of Korea seems to be the Korean Peninsula, contribution from the East China Sea to the coastal area of Korea increases especially during the winter season.
The mud shrimp Upogebia major (Upogebiidae: Decapoda: Crustacea) is a common species on muddy and sandy mud tidal flats in the west coast of Korea. They reside in Y-shaped burrows that can extend up to more than 2 meters below the sediment surface. They feed on suspended detritus carried into their burrow by the beating of their pleopods and captured by their hairy first two pairs of thoracic legs. Mud shrimp burrows provide a habitat for a variety of small organisms such as crabs, shrimps, polychaetes, and mollusks. Ovigerous females are observed from December to May. Females deposit eggs only once per breeding season. They start hatching in March and the pelagic larvae of first zoea appear in March and April, followed by benthic settlement in May. Growth over the first year is rapid, and females deposit their first eggs in the third breeding season, 31 months after their settlement. Adult shrimps live for 4~5 years. Depth of the burrow increases with body length. The deep burrows provide refuge from predators and physical stress, allowing the shrimps to survive for a long time. The mud shrimps supply oxygen-rich water to their deep burrows, and exert a great influence on the structure and metabolism of the tidal flat benthic community. However, recently this type of mud shrimp has posed a serious threat to the Korean clam industry along the west coast of Korea. The extensive burrowing shrimp populations suddenly invaded the tidal flats from 2010 where the clams (Ruditapes philippinarum) are raised. As a consequence, clam production has decreased by about 10% over the past three years in some Korean clam beds. Therefore, the objective of this study is to review the biology of this mud shrimp in order to seek solutions to control the burrowing of these shrimps.
파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상특성을 연구하기 위해 조파수조에 흐름발생장치를 설치하며 파낭만 존재하는 경우, 순류 및 역류가 존재하는 경우에 대해서 장적물의 부상실험을 하였다. 역류가 작용할 때가 순류가 작용할 때보다 부상량이 훨씬 많았는데 이는 역류가 작용할 때는 저면에 난류성분이 발달하지만, 순류가 작용할 때는 진동류 효과가 감소하기 때문이다. 파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상양계저면전단응력은 $ au$$_{c}$~0.045 N/$m^2$인 것으로 추정되었다. 초기부상률과 저면전단응력과의 관계식 및 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계식이 도출되었는데, 초기부상률과 저면전단응력과의 관계는 상당히 분산되어 나타났으나, 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계는 상관성이 양호하게 나타났다. 파동하에서 장적물의 농도가 거의 평형상태에 도달했을 때에 농도의 연직경사로부터 산정된 장적물의 연직확산계수는 저면에서 수심의 1/2 지점까지는 지수형태로 증가하는 양상을 나타냈으나, 그 이상부터는 수심에 관계없이 거의 일정하게 나타났다.다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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