준 폐수로로 유입되는 점착성 퇴적물의 침강속도 산정을 위한 실험적 연구

김동호(Kim, Dong-Ho),양수현(Yang, Su-Hyun),황규남(Hwang, Kyu-Nam) 한국해안해양공학회 2014 한국해안해양공학회 논문집 Vol.26 No.5

본 연구에서는 침/퇴적특성 예측/평가를 위한 기초자료 확보를 목적으로 대표적인 준 폐수로인 경인 아라뱃길 주운수로와 연결된 3개 수역(인천해역, 굴포천, 한강수역)에서의 점착성 퇴적물 각각에 대한 침강속도가 실내실험을 통하여 정량적으로 산정되었다. 침강속도 측정결과, 전체적인 농도구간(0.1 < C < 90 g/L)에 걸쳐 굴포천(0.01 < W_s <3.07 mm/s)과 한강수역(0.01 < W_s < 2.97 mm/s) 하상의 점착성 퇴적물은 대체적으로 거의 유사한 크기의 침강속도 분포를 갖는 것으로 나타났으나, 인천해역 표층 점착성 퇴적물은 이들과는 크게 다른 침강속도(0.01 < W_s < 0.92 mm/s) 분포를 갖는 것으로 나타났다. 한편, 각 수역별 퇴적물의 물리화학적 특성 및 해수(혹은 담수)의 특성들의 비교/분석 결과에 따르면, 이러한 인천해역 점착성 퇴적물의 침강속도 분포의 상이함은 주로 유체의 염도 차에 의해 비롯된 것으로 추정되었다. This study aims to estimate settling velocity (W_s) for cohesive sediments from water bodies (Incheon Coast, Kulpo Stream and Han River) mainly connected to the Kyeongin Ara-waterway through the laboratory settling experiments. Results of settling tests for these sediments show that W_s values for sediments are quite different each other: W_s values of Kulpo Stream sediments (0.01 < W_s < 3.07 mm/s) are quite similar with those of Han River sediments (0.01 < W_s < 2.97 mm/s) over the whole range of suspension concentration C (0.1 < C < 90 g/ L), while they are quite different with those for Incheon Coast sediments (0.01 < W_s <0.92 mm/s). Qualitative analyses on test results for physico- chemical properties of sediments and waters with respect to settling velocities show that these differences in settling velocities are mainly due to the salinity difference in the water.

남양호 퇴적물에서 영양염류 용출 특성 분석

조영철(Young Cheol Cho),정세웅(Se Woong Chung) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.12

퇴적물로부터 용출되는 영양염류가 인공호수인 남양호의 수질에 미치는 영향을 예측하기 위하여, 실험실에서 퇴적물의 조건을 호기 및 혐기조건으로 설정한 후 영양염류의 용출속도를 측정하였다. 퇴적물로부터 유기물과 질소의 용출은 일어나지 않는 것으로 판단된다. 인산염 인과 총인의 경우 수체 내 산소조건에 따라 용출 양상이 달랐는데, 혐기조건에서는 인이 용출되지 않은 반면, 호기 조건에서는 많은 양의 인이 용출되었다. 실험 결과를 기초로 호기조건에서 인의 용출 속도를 계산한 결과 인산염 인의 경우 1.01~2.48 mg-P/m2/day이며, 총인의 경우는 2.14~3.54 mg-P/m2/day로 나타났다. 상류에서 채집한 퇴적물에서 인의 용출 속도가 가장 빨랐는데, 이는 유입수에 쉽게 분해 가능한 유기물이 다량 포함되어 있기 때문으로 사료된다. 남양호의 경우 가장 깊은 하류의 수심이 7~14m로 성층화가 이루어지지 않기 때문에, 대부분의 퇴적물 환경이 호기성 상태이다. 본 연구의 결과 남양호 퇴적물 중에 포함된 인이 호기성 상태에서 다량 용출되고 있기 때문에 인의 용출에 의한 수질 오염 문제에 대한 적절한 대책이 필요할 것으로 판단된다. To predict the effects of nutrient releasing on the water quality of Namyang Reservoir, nutrient releasing rates from sediments in oxic and anoxic conditions were estimated in a small microcosm. Organics and nitrogens were not released. The releasing pattern of inorganic phosphate and total phosphorus was depend on the oxygen concentration. The releasing rate of inorganic phosphate and total phosphorus in oxic condition was 1.01~2.48 and 2.14~3.54 mg-P/m2/day, respectively. It was high in the upstream sediments indicating the particles containing easily degradable organic compounds are flowed into the area. Because the depth of Namyang Reservoir at the downstream adjacent to the Dam is 7~14 m, the condition of most area of sediment surface will be oxic. Based on these results, the appropriate counterplans are required to reduce phosphorus release in oxic conditions to control water pollution.

퇴적물속도측정기를 이용한 대한해협 사질퇴적물의 음향특성

서영교,김대철 한국음향학회 2000 韓國音響學會誌 Vol.19 No.3

사질퇴적물의 함량이 높은 대한해협 퇴적물에 대해 새로운 음파전달속도 측정 장비(sediment sound velocimeter)를 이용 음파전달속도와 물리적 성질을 측정하여, 연구지역의 지음향 및 물리적 특성을 제시하였다. 연구지역 퇴적물의 물성 및 음파전달속도 변화는 조직의 변화에 의해 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 연구결과 음향 및 물성 값을 바탕으로 연구지역을 3개 지역(provinces; mid-shelf, shelf margin and trough)으로 구분할 수 있었으며, 이러한 결과는 탄성파 단면 분석을 통해 시스템 트랙과 퇴적계로 지역구분한 기존의 결과[14]와 잘 일치한다. 연구를 통해 새롭게 제시된 3개 지역의 지음향모델은 Briggs and Fischer[5]가 제시한 기존의 대한해협 지 음향모델의 수정모델로 제시한다. Laboratory determinations of acoustic and physical properties in Korea Strait sediment were carried out. Sediment sound velocimeter(SSV) was employed to measure the sound velocity of sandy sediment. Distribution patterns of the acoustic and physical properties are controlled by sediment texture. The study area is divided into three provinces(mid-shelf, shelf margin and enough) based on the acoustic and physical properties. This classification matches well with the previous result[14] based on the systems tracks and depositional systems. We suggest a geoacoustic model of the Korea Strait that replacing the old model of Briggs and Fisher[5].

금강 하구역 미세-점착성 퇴적물의 침강특성에 관한 연구

류홍렬(Ryu, Hong-Ryul),천민철(Chun, Min-Chul),황규남(Hwang, Kyu-Nam) 한국해안해양공학회 2006 한국해안해양공학회 논문집 Vol.18 No.3

본 연구의 목적은 금강 하구역 미세-점착성 퇴적물의 침강속도를 정량적으로 산정하고, 그 침강특성의 금강 하구 내에서의 지엽적 변화 및 계절적 변화와 타 지역 침강속도 결과와의 비교/분석을 통한 공간적 변화를 해석하는데 있다. 또한 실험분석을 통하여 점착성 퇴적물의 물리 화학적 특성 즉, 입경분포, 유기물함량, 광물질구성 등의 공간적 변화를 정량적으로 조사한 후, 이러한 특성들과 침강속도간의 상관관계 및 침강속도의 정량적 변화에 미치는 영향에 대해서도 해석하였다. 침강실험의 결과로서, 금강 하구역 미세점착성 퇴적물은 부유사 농도 값이 0.1 < C < 80 g/L에서 0.01<W_s<1mm/sec의 침강속도 값을 갖는 것으로 확인되었으며, 산정된 침강 속도는 다른 지역(새만금, Tampa만, Severn하구, Okeechobee호)과 비교해 정량적으로 상당한 차이를 보였으나 금강 하구역 내에서의 지엽적 변화 및 계절적 변화는 미미한 것으로 나타났다. The purpose of this study is to quantitatively estimate the settling property for fine-cohesive sediments in Keum Estuary and to evaluate the spatial variation by analyzing and comparing the local and seasonal variation of the settling properties in Keum Estuary with that of the settling properties in the other sites. After the spatial variation of physico-chemical properties such grain size distribution, the percentage of organic contents, mineralogical composition etc is investigated through experiments and analyses, interrelation between the physico-chemical properties and settling velocities and effect that the physico-chemical properties have on the quantitative variation of settling velocities were also analyzed in this study. Experimental results of settling tests shows that settling velocities of Keum Estuary mud vary in the range of two orders of magnitude (from 0.01 to 1mm/sec) over the corresponding concentration range of 0.1 to 80 g/L, and a feature of settling velocity profile is quite different in quantity as compared to those of previous studies with mud of other regions: Saemankuem, Tampa Bay, Sevem Estuary and lake Okeechobee. However, their local and seasonal variabilities within Keum Estuary appear to be insignificant.

굴포천 유역 내 수질 및 퇴적물의 오염물질 특성 파악에 관한 연구

안태웅(Tae Woong Ahn),정재훈(Jae Hoon Jung),김태훈(Tae Hoon Kim),김세원(Sea Won Kim),최이송(I Song Choi),오종민(Jong Min Oh) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.7

본 연구의 대상지인 굴포천은 산업화와 도시화로 인한 생활하수 및 공장폐수의 유입, 느린 유속과 하천 복개 등과 같은 유입오염원과 하천 구조적 문제로 인하여 수질이 악화되어 왔다. 특히 하천변의 소규모 영세 공장, 중·상류에 형성된 대규모 공업단지, 지역개발에 따른 인구증가로 인한 생활하수 등은 굴포천의 주오염원이다. 따라서 본 연구에서는 굴포천에 영향을 주는 다양한 수질 및 퇴적물의 오염원에 대하여 조사하고, 수체내에서의 오염현황을 모니터링하며, 퇴적물의 용출량을 평가하고 하천의 수질 및 퇴적물의 문제점 파악을 통한 합리적인 개선방향을 제시하고자 한다. 본 연구에서 오염부하량 조사결과, 굴포천 상류에서 하류로 향할수록 유량은 평균 72.8배 증가하였으며, 오염부하량은 평균 SS 111배, BOD 150배, COD 145배, T-N 222배, T-P 312배의 오염부하가 증가함을 알 수 있었다. 퇴적물의 오염 농도 범위는 강열감량의 경우 1.29~12.43%, COD는 4,015~37,547 kg/day의 범위로 나타냈다. 영양물질인 T-N, T-P는 각각 94.8~352.5 kg/day, 81.8~372.3 kg/day의 범위를 나타냈다. 퇴적물의 용출속도의 경우, T-N은 -14.46~156.61 mg/m2/day의 용출속도를 보였으며, T-P의 경우 -11.53~26.10 mg/m2/day의 용출속도를 보임으로서 퇴적물 용출에 의한 내부오염의 가능성이 있음이 나타났다. 본 연구의 결과를 통해 굴포천 유역을 효율적으로 관리하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. The water quality of Gul-po Stream, the subject of this study, has been deteriorating because of the inflow of domestic sewage and the industrial wastewater due to industrialization and the problems relating to the structure of river including slow flow rate and the covering of river. In particular, the domestic sewage from small-medium sized factories by the river and large-scale industrial complex by the upper and middle streams of the river, and the domestic sewage from increasing population due to the regional development are the main pollution sources. Thus, this study aims to survey the water quality and the sediment affecting Gul-po Stream; monitor the state of pollution in water body; assess the yield of sediment and investigate the water quality of river and the problems arising from sediment; and then suggest reasonable ways to improve the situation. The findings from surveying pollution load shows the discharge increases up to average 72.8 times from the upper stream to the downstream of Gul-po Stream, and pollution load increases up to: SS 111 times, BOD 150 times, COD 145 times, the nutrient T-N 222 times and T-P 312 times on an average basis. As for the pollution concentration range, ignition loss is 1.29~12.43%; COD is 4,015~37,547 kg/day; T-N and T-P 94.8~352.5 kg/day and 81.8~372.3 kg/day, respectively. As for the releasing rate of sediment, T-N is -14.46~156.61 mg/m2/day; T-P is -11.53~26.10 mg/m2/day, indicating the likelihood of internal contamination due to the elution of sediment. This study is expected to be used as basic data to manage Gul-po Stream basin.

점착성 변화에 따른 미세입자의 퇴적거동

최인호,김종우 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.4

The purpose of this paper is to examine the effect of their cohesiveness on the deposition behavior of fine-grained sediments with varying cohesiveness, through laboratory experiments. Laboratory studies are realized in a small annular flume with a free water surface, where the flow is driven by the rotating inner cylinder. Sediment material is using silica particle, which is the main mineral components of clay that affect sedimentation. Results show that the deposition rate of silica increases more rapidly at pH4.2 than at pH6.8 with decreasing bed shear stress due to the effect of the cohesiveness. Silica particle is not deposited above the bed shear stress of 0.022 N/m 2 in distilled water. The minimum shear stress of silica occurs under the bed shear stress of 0.008 N/m 2 . Thus, the settling velocity ranged from approximately 0.0003~0.006 mm/s under variable pH value and shear stress. 본 논문의 목적은 실험을 통해 점착성 변화에 따른 미세유사의 퇴적거동을 연구하는 것이다. 실험연구는 내부 실린더의 회전에 의해흐름이 구동되며 자유 수면이 존재하는 소형환형수조에서 실시되었다. 유사재료는 퇴적에 영향을 주는 점토의 주성분인 실리카 미립자가 사용되었다. 점착성영향 때문에 바닥전단응력이 감속할 경우 실리카의 퇴적률이 pH6.8보다 pH4.2에서 빠르게 증가하는 결과를나타낸다. 실리카의 입자의 경우 증류수에서 바닥전단응력 0.022 N/m 2이상일 때 퇴적이 발생하지 않았다. 실리카의 최소전단응력은바닥전단응력 0.008 N/m 2이하에서 나타났다. 이때 침강속도는 pH와 전단응력이 변화할 경우 0.0003~0.006 mm/s범위이다.

EFDC를 이용한 군산항의 유사 퇴적고 계산에 관한 연구

이동주,박영기 한국수자원학회 2013 한국수자원학회논문집 Vol.46 No.5

This paper was considered on the applicability of EFDC KUNSAN_SEDTRAN MODEL(2012) to calculate Gunsan Port sediment deposition height efficiently and to use for grasping its aspects quantitatively and providing its prevention measures reasonably based on well-known 3-dimensional EFDC sediment transport module. This model was calibrated and verified with various measured field data of A Report of Hydrological Variation on Kum River Estuary(2004). Due to the model calibration and relevant literature investigation for cohesive sediment parameters, settling velocity(WS), critical deposition stress(TD), reference surface erosion rate (RSE), critical erosion stress(TE) were identified as 2.2E-04m/s, 0.20N/m2, 0.003g/s·m2, 0.40N/m2 respectivly on this model. In order to examine the applicability and precision of the model computation, the calculated model data of sediment deposition height at 13 stations for 71 days and suspended-sediment concentration at 2 stations, inner port and outer port for 15 days were compared and analyzed with the measured field data. As a result, the model applicability for sediment deposition height simulation was evaluated as NSE coefficient 0.86 and the precision for suspended-sediment concentration computation was evaluated as time averaged relative error(RE) 23%. 본 논문은 군산항의 유사퇴적 현상을 정량적으로 파악하고 그에 합리적인 대책을 마련하는데 활용하기 위해, 잘 알려진 EFDC 3차원 유사이송모형을 기초로 군산항의 퇴적고를 효율적으로 계산하기 위한 EFDC KUNSAN_SEDTRAN MODEL (2012)의 적용성에 대해 고찰하였다. 본 모형은 금강하구수리현상변화조사 보고서(Gunsan Regional Maritime Affairs and Port Office, 2004)의 여러 현장 관측치를 가지고 검정 및 검증을 수행했다. 검정 및 문헌조사를 통해, 본 모형의 점착성토사 침강속도(WS, Settling velocity), 퇴적한계전단응력(TD, Critical deposition stress), 기준침식률(RSE, Reference surface erosion rate), 침식한계전단응력(TE, Critical erosion stress)은 각각 2.2E-04m/s, 0.20N/m2, 0.003g/s·m2, 0.40N/m2으로 확인되었다. 그리고 모형의 적용성을 검토하기 위해, 군산항의 13정점의 퇴적고(71일) 및 내항과 외항 정점의 부유사농도(15일)의 모형 계산치와 현장 관측치를 비교 검토했다. 그 결과 퇴적고 계산을 위한 모형의 적용성은 NSE계수가 0.86, 부유사농도 시간평균 상대오차(RE)가 23%로 평가되었다.

퇴적층들의 전단파 속도 평가를 위한 수신함수와 표면파 위상 속도의 통합 역산

흑수건 ( Takeshi Kurose ),산중호명 ( Hiroaki Yamanaka ) 한국지구물리·물리탐사학회 2006 지구물리와 물리탐사 Vol.9 No.1

퇴적물 입자의 침강 속도

양우헌 ( Woo-hun Ryang ) 전북대학교 과학교육연구소 2018 과학과 과학교육 논문지 Vol.43 No.1

Equations were introduced for calculating settling velocity of a sphere particle in fluid. The settling velocity changes in water according to the size of a sinking particle, which equations are derived using gravitational force of a sinking sphere and resisting force of the stagnant fluid. The derivation comprises explanation figures and experiment data for intuitive understanding. This will help to understand quantitative characteristics of fluid and settling velocities of sediment particles among educational contents of the Earth science in undergraduate course of education college.

논문 : 지구환경과 교육 ; 니질조간대의 퇴적학적 특성

오재경 ( Jae Kyung Oh ),도종대 ( Jong Dae Do ) 한국지구과학회 2004 지구과학 교육심포지엄 및 춘계학술발표회 Vol.2004 No.-