Abstract
A series of three-dimensional numerical simulations using a hydrodynamic dispersion numerical model is performed to analyze quantitatively impacts of layered heterogeneity of geologic media and groundwater pumping schemes on groundwater flow and salt transport in coastal aquifer systems. A two-layer heterogeneous coastal aquifer system composed of a lower sand layer (aquifer) and an upper clay layer (aquitard) and a corresponding single-layer homogeneous coastal aquifer system composed of an equivalent lumped material are simulated to evaluate impacts of layered heterogeneity on seawater intrusion. In addition, a continuous groundwater pumping scheme and two different periodical groundwater pumping schemes, which withdraw the same amount of groundwater during the total simulation time, are applied to the above two coastal aquifer systems to evaluate impacts of groundwater pumping schemes on seawater intrusion. The results of the numerical simulations show that the periodical groundwater pumping schemes have more significant adverse influences on groundwater flow and salt transport not only in the lower sand layer but also in the upper clay layer, and groundwater salinization becomes more intensified spatially and temporally as the pumping intensity is higher under the periodical groundwater pumping schemes. These imply that the continuous groundwater pumping scheme may be more suitable to minimize groundwater salinization due to seawater intrusion. The results of the numerical simulations also show that groundwater salinization in the upper clay layer occurs significantly different from that in the lower sand layer under the periodical groundwater pumping schemes. Such differences in groundwater salinization between the two adjacent layers may result from layered heterogeneity of the layered coastal aquifer system.
지질 매체의 층상 불균질성과 지하수 양수 방식이 해안 대수층 내에서의 지하수 유동과 염분 이동에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위하여 수리동역학적 분산 수치 모델을 이용한 일련의 삼차원 수치 모델링이 수행되었다. 해수 침투에 대한 층상 불균질성의 영향을 평가하기 위하여 하부 사토층(대수층)과 상부 점토층(준대수층)으로 구성된 층상 불균질 해안 대수층과 이에 상응하는 등가의 물질로 구성된 균질 해안 대수층을 수치 모델링하였다. 또한 해수 침투에 대한 지하수 양수 방식의 영향을 평가하기 위하여 전체 수치 모델링 기간 동안에 동일한 양의 지하수를 양수하는 연속적인 지하수 양수 방식과 두 개의 주기적인 지하수 양수 방식을 상기한 두 해안 대수층에 적용하였다. 수치 모델링 결과는 주기적인 지하수 양수 방식이 층상 대수층의 하부 사토층뿐만 아니라 상부 점토층에서의 지하수 유동과 염분 이동에 보다 중대한 악영향을 끼치며, 주기적인 지하수 양수 시에 양수 강도가 클수록 지하수 염수화가 공간적 및 시간적으로 더욱 심화됨을 보여준다. 이는 해수 침투에 의한 지하수 염수화를 최소화하기 위해서는 지속적인 지하수 양수 방식이 보다 더 적합할 수 있음을 의미한다. 또한 수치 모델링 결과는 주기적인 지하수 양수시에 상부 점토층에서의 지하수 염수화 양상이 하부 사토층에서의 그것에 비해 매우 다르게 발생함을 보여준다. 이러한 두 지층 사이의 지하수 염수화 양상의 차이는 층상 해안 대수층의 층상 불균질성에 기인하는 것으로 해석된다.
