Korean Journal of Ecology and Environment (생태와환경)

The Korean Society of Limnology (한국수생태학회)
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A Hydrodynamic Modeling Study to Analyze the Water Plume and Mixing Pattern of the Lake Euiam

의암호 수체 흐름과 혼합 패턴에 관한 모델 연구

  • Park, Seongwon (Department of Environmental Science and Engineering, Ewha Womans University) ;
  • Lee, Hye Won (Department of Environmental Science and Engineering, Ewha Womans University) ;
  • Lee, Yong Seok (Department of Health and Environment, Hallym Polytechnic University) ;
  • Park, Seok Soon (Department of Environmental Science and Engineering, Ewha Womans University)
  • 박성원 (이화여자대학교 환경공학과) ;
  • 이혜원 (이화여자대학교 환경공학과) ;
  • 이용석 (한림성심대학교 보건환경과) ;
  • 박석순 (이화여자대학교 환경공학과)
  • Received : 2013.07.17
  • Accepted : 2013.10.17
  • Published : 2013.12.31
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Abstract

A three-dimensional hydrodynamic model was applied to the Lake Euiam. The lake has three inflows, of which Gongji Stream has the smallest flow rate and poorest water. The dam-storage volume, watershed area, lake shape and discharge type of the Chuncheon Dam and the Soyang Dam are different. Therefore, it is difficult to analyze the water plume and mixing pattern due to the difference of the two dams regarding the amount of outflow and water temperature. In this study, we analyzed the effects of different characteristics on temperature and conductivity using the model appropriate for the Lake Euiam. We selected an integrated system supporting 3-D time varying modeling (GEMSS) to represent large temporal and spatial variations in hydrodynamics and transport of the Lake Euiam. The model represents the water temperature and hydrodynamics in the lake reasonably well. We examined residence time and spreading patterns of the incoming flows in the lake based on the results of the validated model. The results of the water temperature and conductivity distribution indicated that characteristics of upstream dams greatly influence Lake Euiam. In this study, the three-dimensional time variable water quality model successfully simulated the temporal and spatial variations of the hydrodynamics in the Lake Euiam. The model may be used for efficient water quality management.

본 연구에서는 상류 댐 및 유입 지류의 물리적, 지형적 특성을 고려하여 의암호 수체의 혼합 거동을 해석하고 수질 분포에 미치는 인자로 수체간 혼합 과정을 파악하기 위하여 3차원 시변화 모델, GEMSS 모델 시스템을 구축하였다. 실측 자료를 바탕으로 적용 모델의 재현성을 검토한 결과 본 연구에서 적용된 GLLVHT 모델은 상이한 강우 및 유량 조건에서 의암호 내 열수지 및 수체 혼합 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단되었으며, 모델 보정 결과를 바탕으로 의암호의 수온, 전기전도도 그리고 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 의암호는 상이한 목적을 가진 소양강댐과 춘천댐의 방류량과 유입 지류의 큰 변동폭에 수리 및 수질이 영향을 많이 받고 있다. 의암호는 봄과 여름철에는 수온이 높은 춘천댐의 방류량에 상대적으로 영향을 크게 받아, 전체적으로 높은 수온 분포를 나타낸다. 반면 가을과 겨울철에는 소양강댐의 방류 유량이 많고 수온이 높고, 춘천댐의 유량이 매우 적어 상대적으로 전기전도도가 낮은 소양강댐 방류수의 수온이 의암호의 온도 분포에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 전기전도도는 춘천하수처리장과 공지천의 높은 유입으로 하류 의암댐 부근까지 높은 전기전도도의 분포를 나타낸다. 의암호의 체류시간은 춘천댐과 소양강댐의 방류수가 유입되는 상류 수역은 체류시간이 비교적 짧게 나타나며 의암댐 부근의 하류에서 점차 증가하는 것으로 분석되었다. 중도 부근의 낮은 수심으로 인해 소양강댐 방류량이 많은 시기에는 역류현상이 발생하여 체류시간이 일시적으로 증가한다. 또한 하중도의 우안에서 공지천과 춘천하수처리장이 유입되는 수역, 중도의 우안에서는 연중 20일 이상의 체류시간을 보이고 있다. 이러한 정체수역에서는 지류들의 혼합률이 저하되고 유속이 낮은 특징을 가지기 때문에, 식물성 플랑크톤의 과대성장 우려가 있어 수질관리에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 여름철 집중 강우시에는 유입 및 유출의 급격한 증가로 체류시간은 크게 감소하며, 춘천댐과 소양강댐의 방류수는 약 10일 이하의 짧은 체류시간으로 의암호로 유입되는 것으로 예측되었다. 의암호 내 표층에서는 소양강댐의 방류가 많은 비중을 차지하며, 특히 중도의 우안의 상류부까지 소양강댐의 방류수가 역류하는 현상이 나타나며, 중도의 좌안과 붕어섬 상류부에서 소양강댐 방류수가 흐르는 것을 알 수 있다. 춘천댐의 방류량이 큰 경우에는 소양강댐의 방류수가 중도 좌안에 거의 영향을 주지 않으며 우안을 따라서 그대로 방류되는 특징을 보인다. 또한 붕어섬 상류부를 통하여 춘천댐의 방류수가 중도 좌안 및 소양강댐 방류 합류지점까지 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 공지천의 방류수는 소양강댐의 방류수가 많은 시기에 동시에 증가하여 공지천과 의암호 합류부의 상류로 역류하는 현상을 보이고 있다.

Keywords

References

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