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수치모델을 이용한 소분지에서의 지하수 인공함양 효과 예비 평가
최명락 ( Myoung-rak Choi ),차장환 ( Jang-hwan Cha ),김규범 ( Gyoo-bum Kim ) 대한지질공학회 2020 지질공학 Vol.30 No.3
본 연구에서는 현장 주입 시험 및 3차원 수치모델을 이용하여 상류 소분지에서의 수직정을 이용한 지하수 인공함양 효과를 예비 평가하였다. 현장 주입 시험의 주입량, 지하수위 및 입도 분석 자료에 의한 수리 전도도 등을 이용하여 모델의 공당 주입량을 20, 37.5, 60, 75 m<sup>3</sup>/day로 설정하였으며, 주입 간격에 따른 총 28개의 경우에 대하여 MODFLOW를 활용한 수치모델을 실시하여 지하수위 및 물수지 변화를 분석하였다. 주입 후 주변 관측정에서의 지하수위 상승이 공당 주입량과 비례적인 선형 관계를 보이진 않았으며, 주입 간격이 길어지면 누적 효과가 감소하여 최대 수위상승 시기가 짧아지는 것으로 나타났다. 또한 4가지 경우의 공당 주입량을 매일 연속으로 주입하여 총량 1,200 m<sup>3</sup>을 주입할 경우, 주입량 대비 36.5~65.3%의 함양 효과가 나타나는 것으로 분석되었다. 그러나 장기간의 가뭄에 대응하고 보다 지속적인 양수를 위해서는 차수벽 등 지하수 저류시설을 병행한다면 보다 효과적일 것으로 보이며, 추후 주입 시설의 최적화 및 함양-취수의 시나리오 확보를 통하여 안정적인 인공함양 시스템 구축이 가능할 것이다. In this study, the effects of groundwater artificial recharge through vertical wells in the upper small basin are preliminarily evaluated by using field injection test and a 3-D numerical model. The injection rate per well in a model is set to 20, 37.5, 60, and 75 m<sup>3</sup>/day based on the results of field injection test, groundwater levels, and hydraulic conductivities estimated from particle size analysis, and a numerical model using MODFLOW is conducted for 28 cases, which have diverse injection intervals, in order to estimated the changes of groundwater level and water balance after injection. Groundwater level after injection does not show a linear relationship with the injection rate per well, and the cumulative effect of artificial recharge decreases and the timing of maximum water level rise is shortened as the injection interval becomes longer. In four cases of continuous injection with total injection rate of 1,200 m<sup>3</sup>, it is revealed that the recharge effect is analyzed as 36.5~65.3% of the original injection rate. However, it will be more effective if the artificial recharge system combined with underground barrier is introduced for the longer pumping during a long and severe drought. Additionally, it will be possible to build a stable artificial recharge system by an establishment of efficient scenario from recharge to pumping as well as an optimization of recharge facilities.
최명락(Myoung-Rak Choi),장준환(Jun-Hwang Jang),박황성(Hwang-Seong Park),김사윤(Sa-Yoon Kim),김규범(Gyoo-Bum Kim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
지하수 인공함양은 지하수 또는 지표수 등 함양 원수를 대수층 내 함양시켜 대수층의 수량을 증대시키는 방안으로 가뭄 발생시 용수 확보 방안으로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 인공 함양 주입 효과 극대화를 위하여 수직 주입정의 배치 간격에 따른 총 주입 가능량을 평가하였다. 연구 지역 내 pilot 지점에서 단공 주입시 주입량이 0.49~38.13 m³/d, 동시 주입시 0.04~11.48 m3/d로 주입량이 나타났다. 이는 동시 주입시 인근 주입정의 간섭 효과로 주입량이 낮아졌음을 의미한다. 따라서, 본 연구에서는 주입정의 영향 반경을 계산한 후 주입 간격 별로 간섭 효과에 의한 수위 상승량을 계산하였다. 주입정을 1~15 m로 배치할 경우 간섭에 의한 평균 수위 상승량이 약 0.44~0.00 m로 주입 간격이 멀어질수록 간섭 효과가 감소하였다. 따라서, 주입정의 적정 배치 방안을 도출하기 위하여 주입 간격별 간섭 효과를 고려한 주입량을 산정하였다. 주입정을 5 m 간격으로 배치할 경우 총 주입량이 87.67 m³/d로 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서는 수직 주입정을 활용한 배치 방안을 검토하였지만, 추후 수직정과 ditch를 동시에 고려한 최적 배치 방안을 검토할 필요가 있다. 또한, 주입 시설의 주입 시기, 기간 등 인공 함양 시나리오를 고려하여 주입한 후 하류 취수 지점에서 취수량을 평가하여 인공 함양에 의한 수량 증대 효과, 용수 확보 가능량 등을 평가한다면, 본 연구 지역과 같은 상류 소분지 지역의 가뭄 발생시 대응 방안으로 활용할 수 있을 것으로 보인다.
상류 유역에서의 지하수-지표수의 수질 및 수문 상관성 연구
최명락(Myoung-Rak Choi),황찬익(Chan-Ik Hwang),홍택수(Taek-Soo Hong),황윤희(Yun-Hee Hwang),김규범(Gyoo-Bum Kim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
본 연구에서는 유역 상류 소분지내 지하수 인공함양 대상 지역에서의 지하수 및 지표수의 수질 특성과 수문학적인 상관성을 검토하였다. 연구지역의 중앙에는 소하천이 흐르고 있으며, 주변에 충적층이 분포하고 있다. 수질 분석을 위하여 수직 주입정, 관측정 등 20개 지점에서 심도 3 및 8 m 지점의 지하수 시료를 채취하였고, 소하천에서 지표수 3개 지점의 시료를 채취하였다. 수질분석 결과, 지하수에 대한 심도별 간이수질과 양음이온의 농도 차이는 측정범위의 오차 및 표준편차 이내로 나타나 두 심도별 지하수 수질 차이는 나타나지 않는 것으로 보인다. 지하수와 지표수의 수질 유형은 동일하계 Ca-HCO₃ 유형으로 나타났다. 본 연구지역은 유역상류로서 충적층의 깊이가 약 9 m 정도로 깊지 않고, 유역내 내린 강우는 소하천과 충적층을 통하여 하류로 배출되는 특성을 갖고 있다. 소하천변에 인접한 시료 채취 지점은 하천 수질과 유사한 특성을 보이며, 하천수위의 변동과 인접 지점의 지하수위 변화는 거의 동시기의 유사한 변동을 보이고 있어, 하천과 지하수의 유출입이 비교적 자유롭게 이루어지는 지역임을 보여준다.