초록
본 연구에서는 농업지역에서의 양수, 관개, 탈질작용을 고려한 불포화대 및 포화대 지하수 흐름 및 용질이동 모델인 VSFRT2D(Variably Saturated Flow and Reactive Transport model)를 개발하였다. VSFRT2D는 Richards equation을 지하수 흐름 지배방정식으로 이용하며, Thornthwaite 방법을 이용하여 강수가 일어나지 않을 때 지표면 증발산량 계산 절차를 포함하는 새로운 모델을 개발함으로써 기존의 불포화대 모델을 개선하였다. 또한 Monod kinetics에 기반한 생분해 기작을 네 개의 비선형 오염물 거동식과 세 종류의 미생물 거동식을 이용함으로서 탈질작용을 이 모델에 반영하였다. 개발된 모델을 질산성질소로 오염된 홍성 지역의 현장 관측 자료에 적용하였다. 본 연구에서는 강수, 양수, 증발산, 관개, 비료 투여 및 다양한 생분해 과정들이 지하수 흐름 및 오염물 거동에 미치는 효과들을 확인하기 위하여 각각의 과정을 개별적으로 나누어서 수치 모의한 후 각각의 결과를 상호 비교하였다. 수치 모의 결과 이 지역에서의 질산성 질소 농도 변화는 생분해에 의한 영향은 매우 미미하게 나타났다. 반면에 관개에 의한 양수, 강수, 질소 비료 시비에 의해서는 크게 영향을 받았다.
Unsaturated/saturated groundwater flow and solute transport model, VSFRT2D(Variable Saturated Flow and Reactive Transport model) was developed considering effects of pumping, irrigation, and denitrification. VSFRT2D employed Richards equation as governing equation for groundwater flow and previously existing unsaturated models modified by including computational procedure of evapotranspiration at surface using Thornthwaite method when precipitation doesn't occur. Bioremediation processes based on monod kinetics are described using four nonlinear contaminant transport equations and three nonlinear microbes transport equations. The developed model was applied to field data in Hongsung area contaminated with nitrate. In order to identify the effect of precipitation, pumping, evapotranspiration, irrigation, fertilizer application, and various bioremediations on groundwater flow and contaminant transport, individual processes were separated and simulated. Then all results obtained from the individual processes are compared with each other. The simulation results show that bioremediation had a negligible effect on nitrate concentration change. However, pumping for irrigation, precipitation, and nitrogen fertilizer application showed profound influences on nitrate concentration change.
