실용적 해안선 후퇴 반영 알고리즘

Abstract

일반적 형태의 해안영역에서의 퇴적물이동, 퇴적 및 지형변화를 예측하는 수치모형에서 전빈의 침식으로 인한 해안선 후퇴가 가능한 알고리즘을 제시한다. 평균해수면 기준의 해안선 인근 영역에서는 저면 경사가 저면 퇴적물의 종류, 조석과 조류, 파랑, 연안류 등 외력의 영향을 받는다. 그러나, 해안선에서의 저면경사는 어느 정도 안정된 범위내의 값을 가지는 것으로 보고된 바 있으며, 연중 변화 또한 거의 일정 범위 내에 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 경사의 변동 한계값을 이용하여, 해중 침식이 지속되어 해안선에서의 저면 경사가 계속 증가하는 경우, 이러한 한계 경사를 넘게 되면, 이를 조정하기 위한 방법으로서 저면경사가 한계값 내로 돌아오도록 해안선 인근에서의 저면 형상을 조정하도록 하였다. 이렇게 함으로써 침식이 지속되는 경우 해안선이 지속적으로 후방으로 후퇴하는 현상을 수치모형에서 재현할 수 있게 된다. 개발한 알고리즘을 우물함수형의 침식 상황, 즉 한 점에서 일정 플럭스로 준설을 지속할때 주변 지형이 우물함수 분포 형상으로 침식되어 가는 과정을 잘 재현하였다. 발달하는 해안선의 형태가 거의 원형의 동심원으로 나타나므로 알고리즘의 유용함을 확인하였다. 또 개발한 알고리즘을 침식지역이 일정속도로 하강하는 가상상황에 적용하여 보았으며, 동심원적 지형 변화를 잘 재현하였다. 본 알고리즘을 기존의 수치모형 CST3D 시스템에 채택하여, 등경사 평판형 해안에 이안제가 놓여 있을 경우에 대한 지형변화 수리모형실험의 조건과 동일한 조건을 대상으로 모형실험을 수행한 결과, 해안선의 변화를 정성적으로 만족스럽게 재현하였다.

An algorithm to allow shoreline movement during numerical experiment on sediment transport, deposition or resuspension for general coastal morphology is proposed here. The bed slope near shoreline, i.e. mean sea level, is influenced by bed material, tidal current, waves, and wave-induced current, but has been reported to remain within a stable range. Its annual variation is not large, either. The algorithm is adjusting the bathymetry, if the largest bed slope within shoreline band exceeds a given bed slope due to continuous erosion at zones below the shoreline. This algorithm automatically describes retreat of shoreline caused by erosion, when used within a numerical system. The algorithm was tested to a situation which includes a continuous dredging at a point, and showed satisfactory development of concentric circle contours. Next, the algorithm was tested to another situation which includes sinking of eroded part of bed plate, and produced satisfactory results, too. Finally, the algorithm was tested to a movable-bed laboratory experimental conditions. The shoreline movement behind detached breakwater was reasonably reproduced with this algorithm.