매트릭스 블록선형유동에 관한 이중공극 모델

함세영,성익환 한국지하수토양환경학회 1999 지하수환경 Vol.6 No.1

본 연구에서는 이중공극매체(정상류의 이중공극매체와 부정류의 이중공극매체)내에 중요한 수직구조대(단충이나 균열대)가 존재할 때, 이 수직구조대내에 위치하는 양수정으로부터 양수에 따른 이중공극매체의 균열단위내 선형유동에 대한 이론을 다루었다. 이때 수직구조대는 무한소 또는 일정 너비를 가지며, 수직구조대의 수리전도도는 매우 크고, 비저유율은 매우 작은 것으로 가정한다. 이와 같은 선형유동의 경우에 양수정과 관측정에 대한 이론곡선이 제시되었다. 양수정의 이론곡선은 우물저장효과와 미소한 두께의 우물손실효과를 고려한 곡선이며, 관측정의 경우는 선원해(line source solution)에 의한 이론곡선이다. This study deals with linear flow pattern in steady-state or transient dual-porosity media with a vertical geologic structure such as fault, fracture zone, etc. A pumping well is located in the vertical structure of infinitesimal or finite width with high hydraulic conductivity and negligible specific storage. Selected type curves on a pumping well and observation wells in the fractured system and the matrix block are provided. The type curves on the pumping well considers both wellhole and well-loss effects.

균열암반대수층의 적정채수량 산정의 적용성 연구

함세영,임정웅,배두종,최위찬 한국지하수토양환경학회 1998 지하수환경 Vol.5 No.1

우리나라에서는 최근에 암반지하수 개발이 늘어나고 있으나 과잉 양수에 의한 암반지하수 고갈 및 수질오염이 우려된다. 따라서, 암반지하수 보존을 위해서는 양수정의 적정채수량을 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다. 양수정의 적정채수량 결정을 위해서는 먼저 그 지역의 수리지질 특성에 맞은 지하수 모델을 이용하여 정확한 수리상수를 계산하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 적합한 모델을 이용하여 암반대수층의 수리상수를 결정하고, 자연적인 함양량의 범위내에서 암반대수층의 적정채수량을 산정하는 방법을 제시하였으며, 이 적정채수량 결정방법을 부산시 금련산에서 수행한 5개 굴착공의 양수시험에 적용하여 그 적용성을 분석하였다. Groundwater exploitation from fissured bedrocks is increasing in Korea and over-withdrawn from a lot of production wells may cause exhaution of groundwater in the fissured aquifer. To conserve groundwater resources, it is needed to exactly determine the optimal yield of production wells. The optimal yield of the production wells can be determined as using suitable aquifer models with appropriate hydraulic parameters and natural recharge of the region. We applied the technique for evaluating optimal yield to the pumping test conducted in Mountain Geumryeon of Pusan City and analyzed its applicability.

Dual-permeability Fractal Model of Groundwater Flow in Fissured Aquifers

함세영,Bidaux, Pascal,Hamm, Se-Yeong 대한자원환경지질학회 1997 자원환경지질 Vol.30 No.5

균열암반 이중대수층 (1대수층과 2대수층)내 지하수흐름을 모식화한 프락탈모델이 개발되었다 이때 양수정내 지하수유입은 1대수층에서만 유래한다. 본 모델은 우물저장과 우물손실을 고려할 수 있어서 양수초기의 지하수위 변화를 정확하게 파악할 수 있는 잇점이 있다. 여러 가지 유동차원에 대해서, 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 크고, 비저유율이 2대수층보다 더 낮은 경우 (case 1)와 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 작고, 비저유율이 2대수층보다 더 큰 경우 (case 1)에 대해서 표준곡선을 작성하였으며, 이들 곡선의 특성을 분석하였다. 본 모델은 양수정과 관측정의 수위하강이 서로 다른 거동을 보여주는 양수시험자료를 해석하는데 유용하게 쓰일 수 있을 것이다. A dual-permeability fractal model of fluid flow is proposed. The model simulates groundwater flow in fissured dual aquifer system composed of Aquifer 1 and Aquifer 2. For this model. groundwater flow originates only from Aquifer 1 on the pumping well. The model considers wellbore storage and skin effects at the pumping well and then shows exact drawdown at the early time of pumping. Type curves for different flow dimensions and for two cases are presented and analyzed. The case 1 represents the aquifer system which consists of Aquifer 1 with low permeability and high specific storage and Aquifer 2 with high permeability and low specific storage. The case 2 is inverse to the case 1. Dimensionless drawdown curves in Aquifer 1 and Aquifer 2 shows characteristic trend each other. Consequently, the model will be useful to analyze pumping test data of different draw down patterns on the pumping well and observation wells.

진주시 농촌지하수의 함양량 산정

함세영,정재열,차용훈,박일규,황종환 대한지질공학회 2005 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2005 No.-

부산 남부지역 지하수와 서북부지역 지하수의 수리화학적 특성 비교

함세영,조명희,성익환,이병대,조병욱,심형수 한국지하수토양환경학회 1999 지하수환경 Vol.6 No.3

부산 남부지역 안산암질암지역의 지하수와 서북부지역 화강암지역의 지하수를 채수하여 주요성분과 미량성 성분을 분석하였다. 파이퍼 다이아그램애 의하면, 남부지역은 $Ca^{2+}$-HCO$_3$$^{-}$ 형과 $Ca^{2+}$-(Cl$^{-}$ +SO$_4$$^{2-}$ )형에 속하고, 서북부지역은 대부분 $Ca^{2+}$-HCO$_3$$^{-}$ 형에 그리고 일부는 $Na^{+}$-HCO$_3$$^{-}$ 형에 속한다. 요인분석에 의하면, 남부지역은 두 개의 요인(요인 1과 요인 2)로 특징지어진다. $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, Cl$^{-}$ , SO$_4$$^{2-}$ , NH$_4$$^{+}$, EC과 NO$_3$$^{-}$ 로 구성되는 요인 1은 사장석 및 방해석의 용해 그리고 인위적인 오염 (가정하수 및 산업폐수)의 영향으로 대표된다. $K^{+}$, $Na^{+}$. SiO$_2$, SO$_4$$^{2-}$ , HCO$_3$$^{-}$ 로 구성되는 요인 2는 주로 장석의 용해로 대표된다. 서북부지역은 세 개의 요인(요인 1. 2, 3)으로 특징지어진다. EC, pH, $Na^{+}$, $K^{+}$, NH$_4$$^{+}$, Cl$^{-}$ , SO$_4$$^{2-}$ 과 NO$_3$$^{-}$ 로 구성되는 요인 1은 사장석과 운모의 용해, 인위적인 오염 그리고 염수의 영향으로 대표된다. $Ca^{2+}$과 HCO$_3$$^{-}$ 로 구성되는 요인 2는 사장석의 용해로 설명된다. 요인 3은 $Mg^{2+}$과 SiO$_2$,로 구성되며 규산염광물 그리고 오염의 영향으로 설명된다. Helgeson 외(1978)과 Bowers 외(1984)의 상평형도에 의하면, 남부지역과 서북부지역의 지하수 모두 카오리나이트 안정영역에 속한다. Cl$^{-}$ 에 대한 $Na^{+}$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^{+}$, SO$_4$$^{2-}$ 및 HCO$_3$$^{-}$ 각각의 관계에 의하면. 남부지역과 서북부지역 얘서 모두 염수의 영향을 받고 있는 것으로 나타난다. Groundwater samples from the southern area composed of andesitic rocks and the northwestern area composed of granite in Pusan city, have been collected and analyzed. According to the Piper diagram. groundwater in the southern area belongs to Ca$\^$2+/-HCO$_3$$\^$-/ and Ca$\^$2+/-(Cl$\^$-/+SO$_4$$\^$2-/) types, and that in the northwestern area mostly belongs to Ca$\^$2+/-HCO$_3$$\^$-/ type and partly Na$\^$+/-HCO$_3$$\^$-/ type. Two factors (factor 1 and factor 2) were obtained from the result of the factor analysis in the southern area. Factor 1, consisting of Mg$\^$2+/, Ca$\^$2+/, Cl$\^$-/, SO$_4$$\^$2-/, NH$_4$$\^$+/, EC and NO$_3$$\^$-/ is represented by the dissolution of Ca-plagioclase and calcite, and the influence of anthropogenic sources. Factor 2, consisting of K$\^$+/, Na$\^$+/. SiO$_2$, SO$_4$$\^$2-/, and HCO$_3$$\^$-/ is mainly represented by the dissolution of feldspar. Three factors were obtained from the result of the factor analysis in the northwestern area Factor 1, consisting of Na$\^$+/, K$\^$+/, NH$_4$$\^$+/, Cl$\^$-/, SO$_4$$\^$2-/ and NO$_3$$\^$-/ explains dissolution of plagioclase and mica, the influence of anthropogenic sources and salt water. Factor 2, consisting of Ca$\^$2+/ and HCO$_3$$\^$-/ explains the dissolution of Ca-plagioclase. Factor 3, consisting of Mg$\^$2+/ and SiO$_2$, explains the dissolution of silicate minces. and contaminants. Based on the phase stability diagrams, groundwater both in the southern and in the northwestern area is mostly in equilibrium with kaolinite. Cl$\^$-/ with respect to Na$\^$+/, Ca$\^$2+/, Mg$\^$2+/, K$\^$+/, SO$_4$$\^$2-/ and HCO$_3$$\^$-/ indicates that both the northwestern area and the southern area are influenced by the salt water.

낙동강 하류 강변여과 취수지역의 수리지질 및 수질 특성

함세영,김형수,Ham, Se-Yeong,Kim, Hyeong-Su 한국수자원학회 2009 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.42 No.11

낙동강 하류 강변여과 취수지역의 수리지질 및 수질 특성

함세영,김형수 한국수자원학회 2009 한국수자원학회논문집 Vol.42 No.11

창원시 북면 낙동강 주변 하성퇴적층의 지하수유동 모델링 연구

함세영,정재열,김형수,한정상,류수희,Hamm Se-Yeong,Cheong Jae-Yeol,Kim Hyoung-Su,Hahn Jeong-Sang,Ryu Su-Hee 대한자원환경지질학회 2004 자원환경지질 Vol.37 No.5

창원시는 전국에서 최초로 2001년에 북면과 대산면에 강변여과수 취수장을 건설하여 운영하고 있다. 본 연구는 창원시 북면 낙동강 본류 하안의 강변여과수 취수장 주변에 대해서 수리지질 특성을 평가하고 낙동강과 강변대수층간의 지하수유동 모델링을 수행하였다. 이를 통하여 강변여과수 취수에 따른 낙동강물과 지하수 유입량을 평가하였다. 지하수모델링에서는 시추자료, 입도분석자료, 양수시험분석자료, 지하수위 측정자료, 낙동강 수위 측정자료, 강수량 자료를 이용하였다. 정상류 모델링으로 강변여과수 취수 이전의 자연상태의 지하수위를 잘 모사할 수 있었다. 부정류 상태 모델링에서는 7개 취수정의 최대 양수량인 총 14,000$m^3$/day로 취수시의 지하수위 하강을 모사하였으며, 이때 낙동강으로부터의 유입량, 배후지쪽의 지하수 유입량 그리고 강변대수층의 동측과 서측으로부터 유입량은 전체 유입량의 각각 8,390$m^3$/day(60%), 590$m^3$/day(4%), 5,020$m^3$/day(36%)이다. 입자 추적 모사 결과, 낙동강쪽으로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 1.85m/day이고, 배후지로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 0.75m/day이다. 본 연구는 지표수/지하수 연계관리 모델링에 공헌하며, 강변여과수 취수량, 수질, 자연적인 함양량이 계절적으로 어떻게 영향을 받는지를 이해하는데 도움을 줄 것이다. Changwon City first constructed riverbank filtration plants in Book-Myeon and Daesan-Myeon in Korea in the year 2001. This study evaluated hydrogeological characteristics and groundwater flow simulation between the Nakdong River and the fluvial aquifers adjacent to the river in Book-Myeon, Changwon City. The groundwater simulation calculated the influx rate from the Nakdong River and the fluvial aquifers to pumping wells through the riverbank filtration system. The groundwater flow model utilized drilling, grain size analysis, pumping test, groundwater level measurements, river water discharge and rainfall data. Hydraulic heads calculated by the steady-state model closely matched measured heads in pumping and observation wells. According to the transient flow model, using a total pumping amount of 14,000 $m^3$/day, the flux into the pumping wells from the Nakdong River accounts for 8,390 $m^3$/day (60%), 590 $m^3$/day (4%) is from the aquifer in the rectilinea. direction to the Nakdong River, and 5,020 $m^3$/day (36%) is from the aquifer in the parallel direction to the Nakdong River. The particle tracking analysis shows that a particle from the Nakdong River moves toward the pumping wells at a rate of about 1.85 m/day and a particle from the aquifer moves toward the pumping wells at a rate of about 0.75 m/day. This study contributes to surface water/groundwater management modeling, and helps in understanding, how seasonal change affects pumping rates, water quality, and natural recharge.

일정수두 상부경계를 가지는 이중공극 대수층내 부정류에 관한 프락탈모델

함세영 한국지하수토양환경학회 1997 지하수환경 Vol.4 No.2

지금까지 균열대수층에 관한 많은 모델들이 제안되었다. 본 연구에서는 block의 상부에 일정수두 경계가 규정되어 있으며 이중공극 대수층내에서 block으로부터 균열로 향하여 흐르는 부정류의 새로운 프락탈 모델이 개발되었다. 이 모델은 양수정의 우물저장 효과와 우물손실 효과를 고려하고 있으며, 아울러 block과 균열간의 fracture skin도 고려하는 것이다. 본 모델은 fracture skin이 존재하지 않는 경우에는 Hantush(1960)의 수정식 또는 Boulton과 Streltsova(1978)의 식을 2차원의 해로서 포함하는 일반화된 모델이 된다. 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3의 유동 차원과 띠러 가지 누수계수 및 fracture skin에 대해서 그리고 양수정과 관측정에 대해서 무차원의 시간에 대한 무차원의 수위하강 표준곡선이 작성되었다. So far, several fractal models of fluid flow in a fractured aquifer have been developed. In this study, a new fractal model is derived that considers transient flow in the dual-porosity aquifer with the fracture skin between the fissure and the block, and the storage capacity and the wellbore skin on the pumping well. Constant-head upper boundary is specified in the block. This model is a generalized one which comprises both modified Hantush equation (1960) and Boulton-Streltsova equation (1978). Type curves are plotted for different flow dimensions (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3) with various values of the leakage factor and the fracture skin. They show dimensionless drawdown in the pumping well and observation wells located either in the fissure system or in the matrix block.

수직 지질구조에 의해서 지배되는 암반지하수 유동의 수리적 성질과 그 예

함세영,김형찬,임정웅 한국지하수토양환경학회 1998 지하수환경 Vol.5 No.2

암반대수층의 수리적 특성은 지하수의 통로가 되는 지질구조에 의해서 크게 좌우된다. 본 연구에서는 수직 지질구조와 관련된 일차원 흐름의 이론들에 대해서 논하였다. 그리고, 경북 영일군 대송면 옥명리에서 행한 두 번의 양수시험(양수시험 1과 양수시험 2)에 대해서, 프락탈 모델을 적용하여 이 지역 수리 특성을 분석하였다. 양수시험분석에 의하면, 양수시험 1(양수정 : D9호공, 관측정 : C3호공과 D7호공)의 시험공 주변은 무한한 길이의 그리고 무한소의 폭을 가지는 수직 지질구조에 의해서 지배되는 일차원 흐름으로 대표되나, 양수시험2의 양수정(D10호공) 주변은 이차원에 가까운 흐름(1.9∼2차원)을 보인다. 이와 같이, 균열암반대수층의 특징은 공간적으로 또는 시간적으로 유동 차원이 달라지는 경우가 많다. Hydraulic property of fissured aquifers often depends on geologic structure which acts main channel of groundwater flow. We treated theories of linear flow related to vertical geologic structure. Then, we analyzed the result of two pumping tests conducted in Okmyeong-ri area (Kyeongbook province) using fractal model and found hydraulic characteristic of the fissured aquifer in this area. According to the pump test analyses, groundwater flow around the holes (pumping well D9; observation wells C3 and D7) of test 1 is linear. and is controlled by vertical geologic structure with infinite length and infinitesimally small width. On the other hand, around the hole D10 (pumping well) of test 2, groundwater flow is pseudo-radial (n=1.9) or radial (n=2). Thus, the characteristic of fractured aquifer often shows variable groundwater flow spatially and temporally.