An Experimental Study on the Distributions of Residual Head and Discharge Rate along Collector Well Laterals of a Model Riverbed Filtration

As a way to the optimum design of the collector well lateral in riverbed filtration, experiments were performed using sand tanks which were connected to form a model lateral system. Measured were the residual hydraulic heads along the laterals, the discharge rates at each sand tank and the production rates at the collector well while the model laterals were operated with various scenarios of changing parameters including water level of the collector well, the lateral diameter and length, and the hydraulic conductivity of the sand. Results showed that riverbed filtration could be more efficient when the resistance in the lateral was weak compared with the resistance in the sand, which was indicated by the more flattened distribution of the residual hydraulic heads along the lateral. Results also showed that the discharge rate increased exponentially with the approach to the collector well, and that the exponent increased as the lateral diameter decreased and/or the hydraulic conductivity of the sand increased. It was also seen that the well production increased with the increase in the lateral length and diameter although the marginal productivity decreased. It could be concluded that the axial flow velocity in the lateral was an important factor governing the efficiency of a lateral in riverbed filtration and that the maximum entrance velocity to the collector well, over which the efficiency decreased drastically, was about 1 m/sec under the conditions of this study.

하상여과의 집수관 모형에서 잔류수두와 유입율 분포에 관한 실험연구

하상여과에서 집수관의 최적 설계를 위한 방편으로 여러 개의 모래통을 이용하여 모형 집수관 실험을 수행하였다. 집수정의 수위, 집수관의 직경, 집수관의 길이, 그리고 모래의 투수계수를 변화시키면서 모형 집수관을 운영하였으며, 집수관 표면에서의 잔류 수두와 집수관 각 부위에서의 여과수 유입율, 그리고 집수정에서의 산출유량을 측정하였다. 실험결과 모래층에서의 저항에 비해 집수관에서의 저항이 작아서 집수관 표면에서의 잔류수두가 수평에 가까운 경우 효율적인 집수관임을 알 수 있었다. 집수관의 여과수 유입율은 집수정에 근접할수록 지수함수적으로 증가하였고, 집수관의 직경이 작을수록 그리고, 대수층의 투수계수가 클수록 이 지수함수의 기울기는 증가하였다. 집수관의 길이와 직경이 증가하면 산출유량은 증가하지만 그 한계생산성은 감소하였다. 효율적인 하상여과를 위해서는 집수관에서의 축방향 유속을 줄이는 것이 중요함을 알 수 있었으며, 본 연구의 조건에서는 이 유속이 1 m/sec를 넘을 경우 우물의 효율이 크게 감소함을 알 수 있었다.