A Study of Hydrodynamic Dispersions in the Unsaturated and the Saturated Zone of a Multi-soil Layer Deposit Using a Continuous Injection Tracer Test

Using a continuous injection tracer test at a multi-soil layer deposit, the difference of hydrodynamic dispersions in unsaturated and saturated zones were analyzed through breakthrough curves of Rhodamine WT, linear regression of concentration versus time, concentration variation rates versus time, and concentration ratio according to the distance from injection well. As a result of continuous injection tracer test, the difference of the maximum concentrations of Rhodamine WT in unsaturated and saturated zones were 13-15 times after 160 hours, and the increased rate of concentration versus time in unsaturated zone was about 10 times higher than in saturated zone. The fluctuation of Rhodamine WT breakthrough curve and concentration variation rate with time in saturated zone were larger than in unsaturated zone. Rhodamine WT concentration ratio with the distance from the injection well in saturation zone was linearly decreased faster than in unsaturated zone, and the elapsed time necessary for the concentration ratio less than 2 was longer in saturation zone. The differences resulted from the lower concentration and slower hydrodynamic dispersion of Rhodamine WT at the saturation zone of the multi-soil layer deposit, in which groundwater flow significantly flow and aquifer materials have high hydraulic heterogeneity. Effective porosity, longitudinal and transverse dispersivities were estimated $10.19{\sim}10.50%,\;0.80{\sim}1.98m$ and $0.02{\sim}0.04m$, respectively. The field longitudinal dispersivity is over 12 times larger than the laboratory longitudinal dispersivity by the scale-dependent effect.

복합토양층의 불포화대와 포화대에서 연속주입 추적자시험을 이용한 수리분산특성 연구

여러 개의 층으로 구성된 토양층에서 연속주입 추적자시험을 수행하여, 불포화대와 포화대 구간에서의 수리분산특성 차이를 추적자의 농도이력곡선, 시간에 따른 농도변화 및 농도변화율, 그리고 거리에 따른 농도비 분석을 통해 비교 연구하였다. 연속주입 추적자시험에 의하면, 약 160시간이 경과된 후에 불포화대와 포화대에서 Rhodamine WT 최대농도의 차이는 약 $13{\sim}15$배 정도에 달하였고, 시험시간 대 추적자 농도증가율의 차이는 약 10배 정도로 나타났다. 또한 시간에 따른 추적자 농도이력곡선의 변화와 농도변화율이 불포화대에 비하여 포화대에서 크게 나타났다. 주입공에서의 이격거리에 따른 추적자의 농도비는 포화대 구간에서 더 빠르게 선형적으로 감소하였으며, 그 이후에 농도비가 2배 이하로 완만해 지는데 걸린 시간은 포화대 구간이 더 길었다. 이러한 차이들은 여러 개의 층서로 구성된 토양층의 포화대에서는 지하수가 존재하며, 또한 매질의 불균질성이 크고 투수성이 다양하기 때문에, 비교적 균질한 층서를 이루는 불포화대에 비하여 추적자 용액의 농도는 낮고, 추적자의 확산이 느리게 진행되어진데서 기인하였다. 그리고 포화대 구간에서의 유효공극율은 $10.19{\sim}10.50%$, 종분산지수는 $0.80{\sim}l.98m$, 횡분산지수는 $0.02{\sim}0.04m$의 범위로 산정되었으며, 실내주상시험의 종분산지수와 비교할 때 12배 이상의 규모종속효과가 나타났다.