Experimental Study on the Effect of Filter Layers on Pumping Capacity and Well Efficiency in an Unconfined Aquifer

This study evaluated a model unconfined aquifer comprising a sand or gravel layer, a filter layer, a pumping well, and an observation well. The model was employed in step drawdown tests and then used to assess the permeability of each test tank. The optimal yield and well efficiency were then calculated. Evaluation of yield by step in sand layer filters of equal thickness gave optimized watering rates of 22.03 L/min in the double filter and 19.71 L/min in the single filter. The double filter's yield was 115.0% that of the single filter. A comparison of double and single filters, each 10 cm thick, showed the double filter to have a maximum yield of 182.7%. Yields for the gravel layer were 73.56 L/min for a double filter and 65.47 L/min for a single filter of the same thickness; the former value is 112.3% of that of the latter. Comparison of double and single filters with 10-cm-thick gravel layers revealed that the double filter had a maximum yield of 160.9%. Results for sand wells showed the double filter to have a maximum efficiency of 70.4% and the single filter to have a minimum efficiency of 37.1%. Gravel-layer well efficiencies were >66.5% for both double and single filters (each 30 cm thick), but only 22.5% for a 10-cm-thick single filter. This study confirms that permeability improved as the filter material became thicker; it also shows that a double filter has a higher yield and well efficiency than a single filter. These results can be applied to the practical design of wells.

자유면대수층에서 필터층이 취수량 및 우물효율에 미치는 영향에 대한 실험적 연구

본 연구는 자유면대수층 즉, 충적대수층에서 필터층의 영향을 평가하기 위하여 수행하였다. 시험을 위해 모래층 및 자갈층으로 구성된 충적대수층에 필터층, 양수정, 관측정을 각각 설치한 모형시험장치를 제작하였다. 제작된 모형시험장치를 이용해 단계양수시험을 수행하였으며, 각 시험조별 투수특성을 확인하고 적정양수량 및 우물효율을 산정하였다. 모래층에서 단계별 양수량 분석을 통한 적정양수량 평가결과, 동일한 필터 두께를 가진 경우 이중필터는 22.03 L/min이며, 단일필터는 19.71 L/min로 단일필터에 비해 이중필터가 115.0% 양수량이 증대되는 것으로 평가되었다. 이중필터와 필터층 두께가 10 cm인 단일필터와 비교하면 이중필터에서 182.7%의 양수량 증대효과가 있는 것으로 분석되었다. 자갈층의 적정양수량 평가결과, 동일한 필터 두께를 가진 경우 이중필터는 73.56 L/min이며, 단일필터는 65.47 L/min로 단일필터에 비해 이중필터가 112.3% 양수량이 증대되는 것으로 평가되었다. 이중필터와 자갈층에서 필터층 두께가 10 cm인 단일필터를 비교하면 이중필터에서 160.9%의 양수량 증대효과가 있는 것으로 분석되었다. 모래층 우물효율을 분석한 결과 이중필터에서 최대 70.4%, 단일필터에서 최소 37.1%를 보이며, 자갈층에서는 필터재 두께가 30 cm인 이중필터와 단일필터에서 66.5%의 높은 우물효율을 보이나 필터재 두께가 10 cm인 단일필터에서는 22.5%로 낮게 평가되었다. 본 연구를 통해 필터재가 두꺼울수록 투수특성이 개선되는 것을 확인하였으며, 이중필터가 단일필터에 비해 양수량 및 우물효율이 상대적으로 높은 것으로 평가되었다. 이와 같은 결과는 우물설계에 실질적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.