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제주도 대정-한경 유역 효율적 지하수자원 관리를 위한 자료기반 연구
이소연(Soyeon Lee),정지호(Jiho Jeong),김민철(Minchul Kim),박원배(Wonbae Park),김유한(Yuhan Kim),박재성(Jaesung Park),박희정(Heejeong Park),박경태(Gyeongtae Park),정진아(Jina Jeong) 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.3
본 연구에서는 자료기반 분석 기법을 이용하여 제주 대정-한경 유역의 군집형 지하수 이용 관정의 영향력을 평가하고 지하수자원을 효율적으로 관리하기 위한 도구를 개발하였다. 분석을 위해 대정-한경 유역 내 총 19개 지하수위 관측공의 지하수위 자료, 총 3개 기상 관측소로부터 측정된 강수량 자료, 및 총 4개의 군집형 지하수 이용 관정(저지, 금악, 서광, 및 영어교육도시)으로부터 획득한 이용량 자료가 이용되었다. 먼저, 각 지하수위 관측공에 대하여 강수량 및 이용량 자료를 입력변수로 하는 자료기반 지하수위 예측모델을 개발하였다. 이때, 과거의 장기적 변동특성을 효과적으로 학습에 이용하기 위하여 누적 장단기 메모리 모델을 이용하였다. 모든 관측 공에 대하여 지하수위 예측모델을 개발하고, 이용량 입력변수에 대한 섭동 민감도 분석을 수행하여 각 군집형 관정의 공간적 영향력을 분석하였다. 금악 수원은 해당 수원 중심으로 영향이 크고, 서광 수원은 하류 지역을중심으로 영향이 큰 것으로 나타났으며, 영어교육도시는 수원의 상류 지역 중심, 저지 수원은 수원 상류 및 하류 중심으로 영향이 나타났다. 그리고 유역 내 군집형 수원의 영향력은 대략 5km인 것으로 나타났다. 추가적으로, 학습된 예측모델을 기반으로 군집형 이용 관정의 영향 범위에 포함되는 지하수위 관측공에 대해 강수량 대비 배경 지하수위 회복을 위한 적정 지하수 이용량을 산정하였다. 최근의 강수 패턴을 적용하였을 때, 현재 지하수 이용량을 기존의 80%로 제한할 필요성이 있는 것으로 나타났으며, 강수량이 100mm 증가하였을 때, 대략 1,500 m3에서 1,900 m3의 추가적인 취수가 가능할 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 도출된 대정-한경 유역 지하수 거동특성 평가 결과와 자료기반 분석 도구들은 대정-한경 유역의 지속 가능한 지하수 개발을 위한 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the impact of clustered groundwater usage facilities and the proper amount of groundwater usage in the Daejeong-Hangyeong watershed of Jeju island were evaluated based on the data-driven analysis methods. As the applied data, groundwater level data; the corresponding precipitation data; the groundwater usage amount data (Jeoji, Geumak, Seogwang, and English-education city facilities) were used. The results show that the Geumak usage facility has a large influence centering on the corresponding location; the Seogwang usage facility affects on the downstream area; the English-education usage facility has a great impact around the upstream of the location; the Jeoji usage facility shows an influence around the up- and down-streams of the location. Overall, the influence of operating the clustered groundwater usage facilities in the watershed is prolonged to approximately 5km. Additionally, the appropriate groundwater usage amount to maintain the groundwater base-level was analyzed corresponding to the precipitation. Considering the recent precipitation pattern, there is a need to limit the current amount of groundwater usage to 80%. With increasing the precipitation by 100mm, additional groundwater development of approximately 1,500m3-1,900m3 would be reasonable. All the results of the developed data-driven estimation model can be used as useful information for sustainable groundwater development in the Daejeong-Hangyeong watershed of Jeju island.
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터널굴착 중 지하수위 강하 및 깊이별 투수계수 변화를 적용한 지하수 유입량 변화 분석
문준식,쩡안치,장서용,Moon, Joon-Shik,Zheng, An-Qi,Jang, Seoyong 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.2
터널 내 지하수 침투는 터널붕괴와 그에 따른 지반침하의 주요 원인 중 하나이다. 따라서 터널굴착 중 시간에 따른 지하수 침투량과 간극수압 변화를 적절히 예측하는 것이 중요하다. 실무에서는 균질한 지반조건으로 가정하는 Goodman의 산정법을 사용하여 지하수 침투량을 계산하지만, 터널굴착 중 지하수위 강하와 깊이에 따른 투수계수 변화를 고려하지 않아 설계단계에서 지하수 유입량을 과다하게 산정할 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 지하수위 강하 및 깊이별 투수계수의 감소를 적용한 매개변수분석을 통해 지하수 유입량 변화를 분석 비교하였으며, 시간에 따른 지하수 침투량 변화와 지하수위 및 간극수압 분포 변화를 분석하기 위해 비정상류 해석을 수행하였다. Groundwater seepage into a tunnel is one of the main causes triggering tunnel collapse and the consequent ground subsidence. Thus, it is important to estimate adequately the groundwater inflow rate and porewater pressure change during tunneling with time elapse. In current practice, Goodman's analytical solution (or image tunnel method) assuming homogeneous ground condition around a tunnel is commonly used for estimating groundwater inflow rate. However, the generally-used analytical solution for estimating groundwater inflow rate does not consider groundwater level drawdown and permeability change with depth, and the inflow rate can be overestimated in design phase. In this study, parametric study was performed in order to investigate the effect of groundwater level drawdown and permeability reduction with depth, and transient flow analysis was carried out for studying the inflow rate change as well as groundwater level and porewater pressure change around a tunnel with time elapse.
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수직구 굴착시 스마트 터널기반 지하수위 현장계측과 수치해석 비교 연구
이동혁,정상호 사단법인 한국터널지하공간학회 2024 한국터널지하공간학회논문집 Vol.26 No.2
최근 도심지에 개발이 이루어지면서 지반침하가 증가하고 있으며, 그에 대한 원인 중 하나는 지하수위의 변화이다. 본 연구에서는 굴착깊이가 깊은 수직구 굴착공사의 한 예로 「○○○○ 복선전철 민간투자사업」의 작업구를 대상으로 지하수위 저하량에 대한 현장계측 결과와 수치해석 결과를 비교 분석하였다. 이를 통하여 지하수위 저하에 대한 검토를 실시할 경우, 현장조건들이 충분히 반영될 수 있도록 지반조건을 분석하여 적용하여야 하며, 지하수위는 측정시기를 확인하여 적절한 수위를 적용하여야 시공 시 지하수위의 저하량과 유사한 예측 값을 도출해 낼 수 있음을 확인하였다. Recently the ground settlement has been increasing in urban area according to development. And, this may attribute a groundwater level drawdown. This study presents an analysis of groundwater level drawdown for circular vertical shaft excavation of 「○○○○ double track railway build transfer operate project」. And, in-situ monitoring data and numerical analysis were compared. So, if we examine the groundwater level drawdown in design, ground conditions should be applied so that the site situation can be reflected. And, groundwater level should be considered a seasonal measurement in order to apply the appropriate groundwater level. It was confirmed a similar predicted value to groundwater level drawdown of in-situ monitoring data.
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차수그라우팅 적용에 따른 터널주변 수리학적 거동 분석과 그라우팅 적용범위 산정방법의 제안
문준식 사단법인 한국터널지하공간학회 2024 한국터널지하공간학회논문집 Vol.26 No.1
Excessive inflow of groundwater during tunnel excavation not only affects the stability and constructability of the tunnel, but is also one of the main causes of ground settlement due to groundwater level drawdown. The most commonly applied measure against excessive groundwater inflow during tunnel excavation in soil or fractured zone is to reduce the ground permeability coefficient by injecting grout material. Generally, the grouting area is assumed to be same as the plastic zone that occurs during tunnel excavation, but injecting grout material in the area of plastic zone is appropriate only for reinforcement grouting. In order to determine the thickness of cutoff grouting, the amount of reduction in the water permeability coefficient due to the application of cutoff grouting must be considered. In this study, a method for estimating the range of cutoff grouting considering the reduction in permeability coefficient was mathematically derived and evaluated through computer numerical analysis.
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