하구 사주 지형과 내부수위 변동 특성 연구

Abstract

본 논문은 낙동강 하구역 사주섬 중 진우도(Jinu-do)내 자연해빈에 현장 시험구를 구축하고 2012년 3월부터 2014년 9월까지 약 26개월(799일)간 해안선의 법선 방향에 약 40 m의 이격거리로 4정점 및 대조군 1정점에 CTD(Diver-CTD)계를 설치하여 내부수위를 계측하였다. 또한 주기적으로 시험구의 지반고를 측정하였으며 진우도 전면 천해역에 수압식 파고계(Compact-WH)를 설치하여 파랑 관측을 실시하였고 이를 이용하여 파랑변형 수치모델(STWAVE)을 구축하는 검증자료로 활용하였다. 수치모델에서 재현된 해빈전면의 수리학적 변동과 내부수위 변동, 지형 및 식생간의 상관성을 근거로 하여 하구 사주 지형 및 내부수위의 수리·화학적 특성을 연구하여 결과를 도출하였으며 주요 연구결과는 다음과 같다. (1) 관측기간 동안 관측된 평균 내부수위면은 평균해수면 보다 약 1.4 m 가량 상승하여 변동한다. 이는 시간 평균된 해안의 내부수위는 평균해수면 보다 1.0 ∼ 2.0 m 높다고 밝힌 강 등(1997)의 연구 결과에 부합되는 결과이다. 본 연구지역은 굉장히 평활한 해빈경사(tanß : 1/400)를 가졌으며 하구 사주 전면의 시간 평균된 내부수위면은 강우량에 의해 결정되어 지게 되며 특정 시기의 조위와 파랑에 의해 변동을 하였다. (2) 하구 사주 지반내의 평균 내부수위면과 조위와 파랑에 의한 해양의 수두차이가 가장 큰 내부수위 변동 요인이었다. 해안선에서의 이격거리에 따라 파랑에 의한 내부수위 변동은 다른 양상으로 나타나며 내측으로 갈수록 변동의 지연시간이 발생한다. 평균 내부수위면이 낮은 시기에 중조기 만조시 해빈 전면 파고가 0.05 m, 주기가 12 sec 이상의 파랑이 8시간 이상 지속될 때, 해안선에서 약 166.3 m 정점까지 파랑에 의한 수위 변동이 발생하며 약 125.0 m 정점까지 염수가 침입하였다. (3) 관측 시기인 2012 ∼ 2014년 동안 내부수위 계측 정점들이 위치한 시험구 인근의 식생대선(Vegetation line)은 큰 폭으로 변동하지 않았다. 시험구에는 해안 사구(Sand dune, Maximum E.L. : 2.97 m)가 존재하며 해빈 모래의 저장고, 내부수위(지하수위)의 저장고, 생태 서식지 등으로서 역할을 수행한다. 대조구 정점과의 비교를 통하여 해안선에서 이격거리 및 해빈경사에 따라 내부수위 변동이 공간적으로 동일하다는 것을 입증하였으며, 이 결과는 해안 사구의 유무가 염수 침입시에 안정적으로 식생이 생육할 수 있는 지반(모래)조건 및 내부수위를 제공한다는 점을 시사한다.

In this paper, the study area is Jinu-do which is one of the sandbars in The Nakdong River Estuary and internal-watertable elevations in the natural beach of Jinu-do were measured at 4 observation points which were perpendicular to the shoreline with about 40 m distance between adjacent points and at 1 observation point for comparison using CTD(Diver-CTD) for about 26 months(799days, from March, 2012 to September, 2014). Also, ground height of the study area was measured regularly, and wave conditions in shallow water of the foreshore were observed with subsurface pressure gauge(Compact-WH), and then these observed data were used to verify numerical model for wave transformation(STWAVE model). The results of this study were produced by analyzing topography of the estuary sandbar and hydraulic and physical characteristics of internal water-table on the basis of correlation among hydraulic fluctuation and internal water-table fluctuation in the foreshore region, topography and vegetation which were represented by numerical model. The main results are as follows. (1) During the observation period, the average internal-watertable fluctuated with the elevation about 1.4 m higher than mean sea level, which corresponds with the result that time-averaged internal water elevations in the coast are 1.0 ∼ 2.0 m higher than mean sea level(Kang et al., 1997). This study area has a very gentle beach slope(tanß : 1/400) and the time-averaged internal-watertable in the foreshore region was affected mainly by the precipitation, and tidal level and waves at the particular time affected internal-watertable. (2) The difference of water head between the average internal-watertable and sea level responding to tidal forcing and wave forcing was the biggest factor of internal-watertable fluctuation. The internal-watertable fluctuation by wave forcing occurred differently according to the distance from the shoreline. And the farther the distance from the shoreline was, the longer it took the lag-time in fluctuation. When waves over 0.05 m high and 12 sec came to the foreshore consistently during more than 8 hours at high tide at which the internal-watertable was low, water-table fluctuation by wave forcing occurred to the point which is about 166.3 m from the shoreline, and salt-water infiltration occurred to the point which is about 125.0 m from the shoreline. (3) During the observation period(2012～2014 year), the vegetation line near the study area where there were observation points was largely unchanged. In the study area, there is the sand dune(Maximum E.L. : 2.97 m), and it plays a role as a sand and internal water storage and ecology habitat. The result shows that the existence of coastal sand dune gives stable ground(soil) condition and internal water-table for vegetation to grow well. This paper is a study on the characteristic of internal-watertable in the foreshore of sandbar in The Nakdong River Estuary. As a paper analyzing internal-watertable measured for so long as 26 months, this will be able to play a significantly important role for making hydraulic and ecological index of natural beach by analyzing additional fluctuations of internal-watertable and spatial variations of vegetation.