Construction of hydrogeological conceptual model for analysis of groundwater seepage from the coastal landfill = 해안 매립장의 누수 해석을 위한 수리지질학적 개념모델의 구축

국문 초록 (Abstract)

내륙의 제한된 토지 이용 가능성으로 인해 폐기물을 매립하는 곳으로 해안 지역 및 해안 간척지가 고려되고 있다. 해안 매립장을 비롯하여 다양한 지하개발을 위해 대심도 굴착이 수행될 경우, 일반적으로 지하수의 유출이 발생한다. 본 연구는 해안 매립지 공사 중 누수 발생에 대한 사례가 보고된 석문 간척지(충청북도, 대한민국)를 대상으로 수치적모델링을 통해 공사부지내 지하수 유출의 원인을 규명하고 배수전략을 수립하였다. 연구지역에서는 20m 까지 대심도 굴착이 수행된 공사부지에서 3 개 지점의 보일링과 하루 900 톤의 누수가 관측되었다. 50 여개의 시추공을 해석하여 퇴적층, 풍화토층, 기반암으로 구성된 지질모델을 구축하였다. 수리지질학적 개념모델을 석문매립장에서 발생된 고유량의 유출 및 높은 수위를 유지함에 따라 굴착면을 통해 스스로 물이 흘러나오는 현상의 설명 가능성을 고려하여 결정하였다. 수리지질학적 개념모델을 기반으로 부정류 지하수 모델을 구축하여 유출량에 대한 정량적 해석을 수행하였다. 부지 내 누수는 -22 El.m. 하부에 위치하는 고투수성 풍화토층과 파쇄기반암을 통한 지하수의 유출로 설명할 수 있으며, 고유량 유출은 보일링 현상에 의한 지하의 고투수성 매체와 연결성으로 인해 발생되는 것으로 해석할 수 있다. 단계적으로 추가 굴착 시, 전반적으로 유출량이 증가하는 것으로 보이나 기반암이 노출되는 시점에서는 수리지질학적 개념모델에서 작용하는 주 대수층에 따라 유출량 변화 양상의 차이가 예상되었다. 수리지질학적 개념모델을 토대로, 추가 굴착 공사를 진행하기 위한 배수 계획 및 추가 굴착 후 감압정을 이용한 매립장 관리에 대한 모델링을 수행하였다. 1000 톤/일 감압정 운영을 통해서는 기존 유출량의 30~40%를 줄일 수 있는 것으로 예측되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Coastal areas and coastal reclaimed land are being considered as landfills for waste due to limited land availability of inland. When deep excavation is performed for various underground developments, including coastal landfills, groundwater seepage generally occurs. In this study, the cause of groundwater seepage within the construction site was identified and drainage strategy was established through numerical modeling on the Seongmun reclaimed land (Chungcheongbuk-do, Republic of Korea) where leaks were reported during coastal landfill construction. In the study area, boiling at three points and leakage of 900 tons per day were observed at the construction site where deep excavation was performed up to 20 m. By analyzing about 50 boreholes, a site geological model composed of sedimentary layers, weathered soil layer, and weathered rock layer was constructed. The hydrogeological conceptual model was determined by considering the possibility of explaining the high flux discharge and the phenomenon of water flowing out through the excavation surface by itself as the water level was maintained high. Quantitative analysis of groundwater seepage was performed by establishing a transient groundwater model based on the hydrogeological conceptual model. Leakage within the site can be explained by the groundwater seepage through the crushed bedrock and the highly permeable weathered soil layer located below -22 El m. The high flux discharge can be interpreted as occurring due to the connection with the underground high-permeability medium caused by the boiling phenomenon. When additional excavation is performed step by step, seepage seems to increase overall, but at the time bedrock is exposed, differences in seepage change patterns are expected depending on the main aquifer acting in each hydrogeological conceptual model. Based on the hydrogeological conceptual model, the drainage plan for further excavation and the management of the landfill using the relief well after additional excavation were modeled. It was predicted that 30-40% of the existing seepage could be reduced through the relief wells operation of 1000 tons/day.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Material and methods 4
• 2.1 Study area 4
• 2.2 Site investigations 7
• 2.3 Geological modeling 11
• 2.4 Hydrogeological conceptual model 13
• 2.5 Groundwater modeling 14
• 3. Result and discussion 17
• 3.1 Geological model 17
• 3.1.1 Basin scale geological model 17
• 3.1.2 Site scale geological model 18
• 3.2 Hydrogeological conceptual model construction 20
• 3.2.1 Development of HCM 21
• 3.2.2 Data identification 22
• 3.2.3 Forward modeling 23
• 3.2.4 Model rejection 24
• 3.2.5 HCM considering fractured bedrock aquifer 26
• 3.2.6 Selection of HCM 27
• 3.3 Prediction of groundwater seepage 29
• 3.3.1 Groundwater seepage during further excavation 30
• 3.3.2 Design of relief well 31
• 4. Conclusion 33
• 5. References 35