배수갑문을 통해 부분 개방된 하구호에서의 순환과 수질모의

국문 초록 (Abstract)

시화호의 수질을 개선할 목적으로 배수갑문을 통하여 외해수를 자유롭게 유통하는 방안이 고려되고 있다. 좁은 갑문을 통해 외해와 연결된 하구호는 갑문을 열고 닫는 것에 따라 희석 확산되고 상류 하천의 유입과 바람에 의해서 순환이 영향을 받는다. 이런 하구호의 수질예측목적으로 3타원 유한체적모형인 CE-QUAL-ICM을 3차원의 유한요소 동수역학모형인 TIDE3B와 연계 적응하였다. 서로 다른 두가지의 모형을 접합하여 이용할 때 발생될 수 있는 오차를 질량보존을 만족하면서 최소로 줄일 수 있는 방법을 제시하였다. 실제 관측치와의 비교검증을 통한 후 일년간 모델을 시험한 결과, 미 확정적인 초기조건의 영향을 받아 계산 초기의 60일간의 신뢰성은 의문시 되었다. 그러나 이후에는 부영양화 인자나 다른 수질 인자들이 준정상상태에 다다르는 결과를 보여 초기의 영향을 원만히 다를 수 있는 완화방안이 필요할 것으로 판단되었다. 수체와 저질사이의 반응도 모의하였지만 이 영향은 크지 않아 장기간의 모의에서는 저질의 영향을 고려하지 않아도 무난할 것으로 판단된다. 본 연구에서 새롭게 적용된 기법을 이용한 모의결과는 하구호의 수질개선을 위해 부영양화를 저감하는 것뿐만 아니라 능동적인 순환을 고려하는데 만족스럽게 응용될 수 있는 가능성을 보여주고 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To improve the water quality of the recently constructed Siwhaho, sluice gates were operated to allow free exchange of water with the sea. This estuarine lake connected to the outer sea through narrow gates is affected mainly by flushing by gate operation and river flows and wind forcing sometimes. As a predicting tool far the water qualities, a three-dimensional finite volume model CE-QUAL-ICM is incorporated into a finite element hydrodynamic model, TIDE3D. In coupling these two different modules, a new error minimization technique is applied by considering conservation of mass. Model tests for one year after calibration and validation using field observation show that eutrophication and other biological changes reach quasi-steady state after initial 60 days of simulation, thus it would be necessary to consider moderate ramp up option to remove initial uncertainties due to cold start option. Sediment-water interaction might not be a concern in the long-term simulation, since its effect is negligible. Simulated results show the newly applied scheme can be applied with satisfaction not only fur lessening of eutrophic processes in an estuarine lake but also looking for some active circulation to improve water quality.