스와시

스왓시(Swash)는 밀려오는 파도가 부서진 후 해변에서 씻겨 올라오는 격동의 물 층이다. 이 급격한 작용은 해변의 재료들을 해변을 위아래로 움직일 수 있고, 이로 인해 육지간 침전물 교환이 이루어지게 된다.^[1] 스와시 동작의 시간 척도는 해변의 종류에 따라 초 단위에서 분 단위로 다르다(해수욕장 타입은 그림 1 참조). 보통 평탄한 해변에서 더 큰 피해가 발생한다.^[2] 스와시 모션은 형태학적 특징의 형성과 스와시 존의 변화에 주된 역할을 한다. 스와시 작용은 또한 넓은 해안 형태역학에서 즉각적인 과정 중 하나로 중요한 역할을 한다.

스매시 동작을 설명하는 두 가지 접근방식이 있다: (1) 비치페이스의 고주파 보어 붕괴로 인한 스매시(f>0.05Hz)와 (2) 서 있는 저주파(f<0.05Hz) 동작으로 특징지어지는 스매시(swash)이다. 파도 조건과 해변 형태학에 따라 어떤 유형의 스와시 모션이 우세하며 이는 파도 유사도 매개변수 bb를 계산하여 예측할 수 있다(Guza & Inman 1975).

${\displaystyle \epsilon b={\frac {4\pi ^{2}Hb}{2gT^{2}\tan ^{2}\2}\beta },}$

여기서 Hb는 차단기 높이, g는 중력, T는 입사파 주기, 황갈색 β는 비치 그라데이션이다. 값 εb>20은 대기 장파 운동으로 스와시가 특징지어지는 소멸 조건을 나타낸다. 값(2.5)은 스와시가 파도 보어에 의해 지배되는 반사 조건을 나타낸다.^[3]

업러시 및 백워시

스와시는 두 단계로 구성된다: uprush(해상 흐름)와 backwash(해상 흐름)이다. 일반적으로 업러시는 백워시보다 속도가 높고 지속시간이 짧다. 육지 속도는 상승 시작 시 최대치를 보인 후 감소하는 반면, 연안 속도는 역류 현상이 끝날 무렵에 증가한다. 상승의 방향은 풍향에 따라 달라지는 반면, 역류 방향은 항상 해안선에 수직이다. 이러한 비대칭적인 스플래시 운동은 육지간 침전물 수송뿐만 아니라 육지간 표류 현상을 유발할 수 있다.^[4][5]

스와시 형태학

스플래시 존은 백비치와 파도타기 존 사이의 해변 상부로 폭풍우 때 심한 침식이 발생한다(그림 2). 스플래시 존은 습기와 건조함을 번갈아 가며 한다. 수력학(수력학)과 배출(수상 아래)은 모래시류 흐름과 해변 지하수 테이블 사이에서 발생한다. 비치페이스, 버름, 비치 스텝 및 비치 쿠스는 스와시 모션과 관련된 전형적인 형태학적 특징들이다. 침식(수력학)과 퇴적물 이동은 해변의 경사를 좌우하는 중요한 요인이다.^[4]

비치페이스

비치페이스는 평면이며, 해변 프로필의 비교적 가파른 구간으로, 스와시 공정을 거쳐야 한다(그림 2). 해변의 면적이 만조에서 저조까지 뻗어 있다. 해변 표면은 급류와 역류시에 의한 침전물 수송량이 같을 때 급격한 움직임과 동적 평형을 이룬다. 해변 표면이 평형 구배보다 평평한 경우, 더 많은 침전물이 급류에 의해 운반되어 육지 침전물 운송이 이루어진다. 해변 표면이 평형 구배보다 더 가파른 경우, 침전물 수송은 역 세척에 의해 지배되며 이는 순 연안 침전물 수송을 초래한다. 평형 비치페이스의 구배는 파도 높이와 파장 기간뿐만 아니라 스와시 존의 침전물 크기, 투과성, 낙하 속도 등 요인의 복잡한 상호관계에 의해 좌우된다. 해변 표면은 파도 영역과 모래톱 파동 공정뿐만 아니라 파도타기 공정의 영향을 강하게 받기 때문에 형태적 변화와 평형을 이해하기 위해 파도 영역과 격리되어 고려될 수 없다.^[4][5]

버름

berm은 swash 동작의 가장 먼 육지에서 침전물 축적이 발생하는 swash 구역의 상대적으로 평면적인 부분이다(그림 2). 버림은 파도로부터 백범과 해안 사구를 보호하지만 폭풍과 같은 높은 에너지 조건 하에서 침식이 발생할 수 있다. 버림은 자갈 해변에서 더 쉽게 정의되며 다른 고도에 여러 버림이 있을 수 있다. 이와는 대조적으로 모래사장에서 백베치, 버름, 비치페이스의 구배는 비슷할 수 있다. 버름의 높이는 상승기 동안 침전물 수송의 최대 고도에 의해 좌우된다.^[4] 벌름 높이는 다케다와 스나무라(1982)의 방정식을 이용해 예측할 수 있다.

${\displaystyle Zberm=0.125Hb^{5/8}(gT^{2})^{3/8}}$

여기서 Hb는 차단기 높이, g는 중력, T는 파동 기간이다.

비치 스텝

비치 스텝은 비치페이스 밑면에 있는 수몰 스카프(그림 2)이다. 해변 계단은 일반적으로 가장 화력적인 재료로 구성되며 높이는 몇 센티미터에서 1미터 이상까지 다양할 수 있다. 비치 스텝은 백워시가 다가오는 사건 파동과 상호 작용하여 소용돌이를 발생시키는 형태를 형성한다. 휴즈와 코웰(1987)은 스텝 높이 Zstep을 예측하기 위해 이 방정식을 제안했다.

${\displaystyle Zstep={\sqrt {HbTws},}$

여기서 'ws'는 침전물 낙하 속도다. 스텝 높이는 파동(브레이커) 높이(Hb), 파동 주기(T) 및 침전물 크기에 따라 증가한다.^[4]

비치 쿠스프스

해변의 끝자락은 반원형 우울증을 둘러싸고 있는 초승달 모양의 모래나 자갈이 해변에 쌓여 있는 것이다. 그것들은 모래보다 자갈 해변에서 더 흔하고 급격한 작용에 의해 형성된다. 쿠스프의 간격은 스와시 모션의 수평 범위와 관련이 있으며 10 cm에서 50 m까지 범위가 될 수 있다. 코아저 퇴적물은 '정기 경적'을 가리키는 가파르고 바다 쪽으로 향한 곳에서 발견된다(그림 3). 현재 율동적인 해변 쿠스의 형성에 적절한 설명을 제공하는 두 가지 이론이 있는데, 바로 입석 가장자리 파도와 자기 조직이다.^[4]

스탠딩 에지파 모델

구자와 인만(1975년)이 도입한 스탠딩 에지파 이론은 스매시가 해상을 따라 이동하는 스탠딩 에지파의 움직임에 중첩된다는 것을 시사한다. 이것은 해안을 따라 스플래시 높이에 변화를 일으키고 결과적으로 규칙적인 침식 패턴을 초래한다. 침식 지점에서의 정맥주입 형태와 정맥주입 경음기는 에지파 노드에서 발생한다. 부조화 에지파 모델을 사용하여 비치 쿠스프 간격을 예측할 수 있다.

${\displaystyle \lambda ={\frac {g}{\pi }}T^{2}tan\beta ,}$

여기서 T는 입사파 기간이고 tanβ는 비치 그라데이션이다.

이 모델은 쿠스의 초기 형성을 설명할 뿐 쿠스의 지속적인 성장을 설명하지는 않는다. 쐐기파의 진폭은 쿠스프가 성장함에 따라 감소하므로 자가 제한 과정이다.^[4]

자기조직모델

자기 조직 이론은 베르너와 핀크(1993)에 의해 도입되었으며, 해변 형태학 및 스와시 모션에 의해 작동되는 긍정적인 피드백과 잘 발달된 해변 쿠스에 대한 응집이나 침식을 억제하는 부정적인 피드백이 결합되어 비치 쿠스가 형성된다고 제안한다. 그러한 피드백 시스템에 의해 안정적이고 율동적인 형태학적 특성이 만들어질 수 있다는 것을 보여주기 위해 계산 자원과 침전물 수송 제형이 이용 가능하게 된 것은 비교적 최근의 일이다.^[4] 자체 조직 모델에 기초한 비치 쿠스프 간격은 방정식을 사용한 스플래시 모션 S의 수평 범위에 비례한다.

$\displaystyle \lambda =fS,}$

여기서 비례 f의 상수는 c. 1.5이다.

침전물 수송

육상간 침전물 수송

해변의 아해안 지역과 아해안 지역 사이의 육지 간 침전물 교환은 주로 스와시 모션에 의해 제공된다.^[6] 스플래시존의 이동률은 서핑존에 비해 훨씬 높으며 침대와 가까운 곳에 있는 부유 침전물 농도는 100kg/m를³ 초과할 수 있다.^[4] 따라서 해변의 침식 및 침식에 의한 육지 및 해상 침전물 수송은 중요한 역할을 한다.

침전물 수송에는 스와시 흐름의 상승과 역류 사이에 근본적인 차이가 있다. 특히 가파른 해변에서 주로 보어 난기류가 지배하는 이 급류는 일반적으로 운송을 위해 퇴적물을 중단한다. 난류가 최대일 때 유속, 부유 침전물 농도 및 부유 유속이 상승 시작 시 최대치를 나타낸다. 그러면 난류는 육지 흐름의 끝을 향해 흩어지면서 매달려 있는 침전물을 침대로 가라앉힌다. 이와는 대조적으로, 백워시는 시트 흐름과 베드로드 침전물 수송에 의해 지배된다. 유속이 백워시 끝 쪽으로 증가하여 침대가 더 많이 발생하는 난기류를 유발하여 침상 근처 침전물이 이동하게 된다. 순 침전물 운송 방향(해상 또는 연안)은 주로 해변 경사로에 의해 결정된다.^[5]

롱쇼어 드리프트

스와시에 의한 롱쇼어 표류는 해변 첨탑 형태학 또는 강한 해안 표류 운동을 유발하는 비스듬한 유입 파동에 의해 발생한다. 근해 표류의 영향으로 역세척 흐름 중 느슨한 물 단계가 없을 때 침전물은 해양 침전물 수송을 위해 정지된 상태를 유지할 수 있다. 스와시 공정에 의한 해변 표면 침식은 그리 흔하지는 않지만, 스와시가 해안에서 중요한 구성요소를 갖는 곳에서 침식이 발생할 수 있다.

관리

스플래시 존은 매우 역동적이고, 접근이 용이하며, 인간의 활동에 취약하다. 이 구역은 개발된 성질에 매우 가까울 수 있다. 지구상 최소 1억 명이 평균 해수면 1m 이내에서 생활한다고 한다.^[7] 침식이나 폭풍의 급증과 같은 해안 재해에 의해 영향을 받을 수 있는 해안 지역사회에 대해 스와시 존 프로세스와 현명한 관리를 이해하는 것은 필수적이다. 스플래시존 프로세스는 서핑존 프로세스와 강하게 연계돼 있어 분리해서 고려할 수 없다는 점에 유의해야 한다. 인간의 활동과 기후변화를 포함한 많은 다른 요소들은 또한 스플래시 존의 형태역학에도 영향을 미칠 수 있다. 성공적인 해안 경영을 위해서는 보다 넓은 형태역학을 이해하는 것이 필수적이다.

해벽 건설은 해안 침식과 불황으로부터 도로와 건물과 같은 개발된 재산을 보호하기 위한 일반적인 도구였다. 그러나, 종종 방조제 건설로 재산을 보호하는 것은 해변의 보존을 달성하지 못한다. 스플래시 존 내에 방파제와 같은 불침투성 구조물을 건설하는 것은 스플래시 존의 형태역학 시스템을 방해할 수 있다. 방조제 건설은 물대를 올리고 파도의 반사율을 증가시키며 벽에 대한 난기류를 심화시킬 수 있다. 이것은 결국 인접한 해변의 침식이나 구조물의 붕괴를 초래한다.^[8] 파도는 침식을 일으키지 않는 스와시와 역청소를 생성하기 위해 자재를 가로질러 부서질 것으로 예상되기 때문에, 바울더 성곽(경배 또는 바가지라고도 한다)과 테트라포드(tetrapod)는 불침투성 해벽보다 반사성이 낮다. 파도의 충격을 줄이고 침식된 해변이 회복될 수 있도록 하기 위해 암석 파편들이 해벽 앞에 놓여지기도 한다.^[9]

해변 영양 사업에도 모래사장의 침전물 수송 시스템을 이해하는 것이 필수적이다. 스와시는 해변에 더해진 모래의 운송과 유통에 중요한 역할을 한다. 과거에 불충분한 이해로 인한 실패가 있었다.^[9] 양분사업이 성공하기 위해서는 스매시 존과 파도 존 모두에서 침전물 이동에 대한 이해와 예측이 필수적이다.

예

호주 필립베이 북동부 해안 블랙록의 해안 관리는 해변 침식에 대한 구조적인 대응의 좋은 예를 보여주며, 이로 인해 스와시 존에 형태학적 변화가 발생하였다. 1930년대에 블랙록의 불황으로부터 벼랑을 보호하기 위해 바닷벽이 세워졌다. 이로 인해 해벽 앞 해변이 고갈돼 겨울철에 반복되는 폭풍으로 피해를 입었다. 1969년에는 바닷가 모래의 양을 늘리기 위해 내륙으로부터 약 5000m의³ 모래를 공급받아 바닷가를 보호하였다. 이로 인해 모래 부피가 약 10% 증가했지만, 다시 겨울 폭풍의 영향을 받아 바닷벽을 그대로 노출시키기 위해 가을에 북쪽으로 표류하여 모래가 떠내려갔다. 이 프로젝트는 긴 해안 표류의 계절적 패턴을 고려하지 못했고 특히 해변의 남쪽 지역에서 영양분을 공급할 모래의 양을 과소평가했었다.^[9]

리서치

습지대에서 형태학 연구와 현장 측정은 습도가 낮고 공기가 잘 통하며 속도가 빠르고 안정적이지 않은 습지 흐름이기 때문에 난이도가 높다고 한다.^[5][10] 스플래시 존에 대한 접근성과 근해 존의 다른 부분들에 비해 높은 분해능으로 측정하는 능력에도 불구하고, 데이터의 불규칙성은 이론과 관찰 사이의 비판적 비교뿐만 아니라 분석에도 장애가 되어왔다.^[5] 스와시 존의 필드 측정에 다양하고 고유한 방법이 사용되어 왔다. 예를 들어, 파동 런업 측정의 경우, 구자와 쏜튼(1981, 1982년)은 해변 프로파일을 가로질러 뻗은 80m 길이의 이중 저항 와이어를 사용했으며 비전도 지지대에 의해 모래 위 약 3cm 위에 고정되었다. 홀만과 살렌거(1985)는 시간이 지남에 따라 수선의 위치를 디지털화하기 위해 스매시 영상을 촬영하는 등 런업 조사를 실시했다. 많은 연구들은 극단적인 런업으로 인해 구조물이 넘치지 않도록 보호하는 설계 기준을 확립하기 위해 방파제, 제트기, 방파제를 포함한 공학적인 구조물을 포함했다.^[2] 1990년대 이후, 스와시 수역학은 휴즈 M.G., 매셀링크 J.A.와 같은 해안 연구자들에 의해 보다 적극적으로 조사되어 난류, 유속, 해변 지하수 테이블과의 상호작용, 침전물 수송을 포함한 스와시 존의 형태역학을 더 잘 이해하는데 기여하고 있다. 그러나 난류, 시트 흐름, 침하물 침전물 수송, 초분열 해변의 유체역학 등 격차는 여전히 남아 있다.^[5]

참고 항목

참조

메모들

기타

• 구자 R.T.와 1975년 D. 인만 "에지 파도와 해변 쿠스프" 지구물리학연구 제80권, 페이지 2997-3012
• 휴즈, M.G.와 1987년 P.J. 코웰은 "반사적인 해변을 파도에 맞게 조정"했다. 연안 연구 저널, 3, 페이지 153–167
• 타케다, I.와 1982년 T. 수나무라, 「목록의 형성·높이」. 거래, 일본지형물학연합, 3, 페이지 145–157
• 베르너, B.T. 그리고 핑크, T.M. 1993. "자체 조직화된 패턴으로 쿠스프를 만들어라" 과학, 260, 페이지 968–971