Seo, Byong-Min;Jung, Joon-Oh;Kim, Young-Woo;Hwang, Seung-Min
The Journal of Engineering Geology
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v.19
no.1
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pp.81-88
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2009
Two dimensional Monte-Carlo simulations of a non-reactive solute plume in isotropic porous media which are physically and chemically heterogeneous are conducted to determine the variations of moment. Retardation factors of 1, 2 and 5 are given to ascertain how the second moments are changed as adsorption increased. Retarded longitudinal second spatial moment, ${Z_{11}}^{'R}(t',l')$, increased during the transport process and as the dimensionless lengths of line plume source, $l_2'$, increased. ${Z_{11}}^{'R}(t',l')$ decreased as the retardation factors increased, and the simulated moments fit well to the first-order analytical results. Retarded longitudinal plume centroid variance, ${Z_{11}}^{'R}(t',l')$, decreased as the dimensionless lengths of line plume source, $l_2'$, increased and as the retardation factor increased. The result indicates that the uncertainty about the plume center decreased, and the ergodic condition for the second spatial moments is far from reaching. Simulated longitudinal one particle displacement covariance, ${Z_{11}}^{'R}(t')$, well consistent with the first-order analytical results for the three degrees of retardation factors of 1, 2 and 5 respectively. It is, consequently, concluded that the retarded longitudinal second moments could be produced by stochastic simulation, and that the first-order analytical results definitely provides very close values of the longitudinal retarded moments.
Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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v.2
no.1
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pp.14-21
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1995
Colloids such as exogenous biocolloids in a bioremediation operation can enhance the transport of contaminant in ground water by reducing retardation effects. Because of their colloidal size and favorable surface conditions in addition to their low density, bacteria can act as efficient contaminant carriers. When mobile bacteria are present in a subsurface environment, the system can be treated as consisting of three phases: water phase, bacterial phase, and the stationary solid matrix phase. In this work, a mathematical model based on mass balances is developed to describe the facilitated transport and fate of a contaminant in a porous medium. Bacterial partition between the bulk solution and the stationary solid matrix, and the contaminant partition among the three phases are represented by the equilibrium relationships. Solutions were obtained to provide estimates of contaminant and bacterial concentrations. A dimensionless analysis of the transport model was utilized to estimate model parameters from the experimental data. The model results matched with experimental data of Jenkins and Lion (1993). The presence of mobile bacteria enhances the contaminant transport. However, bacterial consumption of the contaminant which serves as a bacterial nutrient, can attenuate the contaminant concentration.
Tae Beom Kim;Chaeryung Oh;Dongwon Park;Chihyung Lee
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.401-401
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2023
터널이나 폐기물저장소와 같은 지하 구조물 또는 지표에서부터 상당한 깊이로 설계되거나 건설되는 구조물을 계획하거나 건축할 때 구조물의 안전성에 영향을 주는 수많은 요인 중에 간과할 수 없는 것이 바로 지하수이다. 뿐만 아니라 지상 혹은 지하에서 오염이 발생하여 오염물질이 지중환경으로 유입되는 경우, 지하수 거동은 오염물의 이송·확산에 지대한 요인으로 작용한다. 최근에는 지구온난화와 같은 유례없는 기후변화를 경험하고 있고, 따라서 수자원으로써 지하수의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 지하수의 저류와 거동은 지하매질의 특성에 지배되고 있지만, 지표 아래 자리잡고 있는 매질의 특성을 정확히 파악하기란 매우 힘들고, 따라서 지하수 거동을 해석함에 항상 불확실성이 존재한다. 전통적으로 지하매질의 특성을 이해하기 위해 다양한 지구물리탐사를 수행하여 왔고, 더욱 직접적인 관찰을 위해 시추를 수행하여, 시료를 수집·관찰하고, 시추공에서의 다양한 현장수리실험을 통해 수리특성을 알고자 하였다. 하지만 그동안의 다양한 노력에도 불구하고, 지하매질 및 지하수 거동에 대한 불확실성은 여전히 줄어들지 않고, 오히려 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 지하수 거동을 결정짓는 지하매질의 수리특성에 대한 불확실성을 정량화하기 위한 도구로써, 매개변수 보정법의 하나인 Pilot Point Method(PPM)을 소개하고자 한다. 우물 또는 관측정을 통해 관측되는 지하수의 수위는 지하매질의 특성을 반영하고 있으며, 인간이 가장 쉽게 취득할 수 있는 지하 정보에 해당한다. 지하수 수위를 이용하여 수치모형의 매개변수를 보정하게 되며, 이 때 PPM이 적용된다. Pilot points의 공간적인 분포에 따라 다양한 보정 결과가 산출될 수 있으며, 다양한 결과들을 통해 변동계수를 산정한 후 수리특성의 불확실성이 높은 지역을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 물리탐사 또는 시추 작업을 위한 위치 선정의 기초자료로 활용될 수 있다.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.820-823
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2003
Recently, the linear motors have been widely used in the industry, owing to various advantages in comparison with conventional feed mechanism; high speed, high acceleration and high stiffness. In addition, the linear motors have the merits of a good velocity control, reversible movement and long lifetime. For the application of the linear motors to vibrating conveyor, the study of vibrating characteristics is required. In this paper, we developed the linear vibrating conveyor using the linear motor that has the 410N thrust and the 7.2m/min maximum moving velocity. To accomplish this system, we had some experiments that included the influence of deceleration time, vibrating amplitude and additional weight.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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1998.05a
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pp.395-403
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1998
오염원의 이송확산에 관한 많은 연구들이 수행되어 왔으나 특히 비포화 영역에서 오염원 이송확산을 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 알려지고 있다. 비포화 토양에서의 오염원 이송확산은 매질의 함수량 변화에 영향을 받기 때문에 오염원 거동특성을 이해하려면 비포화 흐름 분석을 선행한 후 오염원의 이송확산 특성을 분석하여야 한다. 본 연구에서는 비포화 영역에서의 오염원 이송특성을 분석하기 위하여 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 비포화 흐름 및 오염원 이송을 측정하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 TDR을 이용하여 오염원 이송을 측정하는 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 1차원의 토양기둥시료에서 비포화 흐름 및 오염원 이송확산에 관한 실험을 수행하고 수치모형을 적용함으로써 비포화 영역에서 오염원의 이송확산에 관한 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 두 종류의 국내 토양시료(SUS, KUS)를 사용하였는데, 토양의 물리적 특성을 예비실험을 통하여 규명한 후 토양기둥시료를 이용한 본실험을 수행하였다. 비포화 천이흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 농도는 함수량의 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 비포화 정상흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 오염원이 이송하며 농도 천이구간이 확장되어지는 전형적인 형태를 보였다. 또한 예비실험에서 측정한 매개변수를 입력자료로하여 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 정량적으로 일치하는 경향을 보였으나, 오염원 이송확산 특성은 정량적으로 수치결과가 실험결과보다 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 확산지수 결정에 주의하여야 할 것으로 판단된다. 즉, 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수치확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 한다. 특히 본 논문에서는 TDR을 이용하여 최초로 천이상태의 함수량과 오염원 농도를 측정하였는데 이를 위하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하는 식을 제안하였으며, 전기전도도와 토양수 농도, 전기전도도와 함수량의 관계를 이용한 천이상태의 오염원 농도 측정방법을 개발하였다. 특히 제안식에서는 한계함수량의 개념을 도입하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하므로 추정식의 실험값 반영 정도를 증가시켰다. 본 연구에서 제안된 식을 이용하여 추정된 전기전도도와 함수량관계는 다른 제안식에 비하여 개선된 결과를 보여 주었고, 본 연구에서 개발한 오염원 농도 측정법을 이용하여 측정한 결과 함수량이 0.15이하에서는 측정오차가 크지만 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였는데 질량평형을 검토한 결과 약 5-10%의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도측정법은 용존 오염물질의 이송에 관한 정확한 실험을 제공할 것으로 판단된다.
Numerical simulations for fluid flow and solute transport in a fracture rock masses are performed by using a transient flow model, which is based on the three-dimensional stochastic and discrete fracture network model (DFN model) and is coupled hydraulic model with mechanical model. In the numerical simulations of the solute transport, we used to the particle following algorithm which is similar to an advective biased random walk. The purpose of this study is to predict the response of the tracer test between two deep bore holes (GPK1 and GPK2) implanted at Soultz sous Foret in France, in the context of the geothermal researches.l The data sets used are obtained from in situcirculating experiments during 1995. As the result of the transport simulation, the mean transit time for the non reactive particles is about 5 days between two bore holes.
The mechanical dispersion which dominates solute transport in porous media is caused by the difference in flow velocity within pores. Longitudinal dispersion coefficient and longitudinal dispersivity that are hydro-dispersive parameters of advection-dispersion equation can only be obtained by experiment. Hydraulic mean radius that represents the amount and intensity of flowing water within pores can be obtained by the formula using the factors for physical properties. A slug injection test was conducted and a power type empirical formula for obtaining a longitudinal dispersivity using a hydraulic mean radius in rockfill porous media was derived. It is possible to obtain the longitudinal dispersivity depending on transport distance because it contains a formula for a scale constant, and expected to be applicable to waterways filled with homogeneous gravel and small flow rate.
Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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v.2
no.1
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pp.22-29
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1995
Mobile bacterial particles can act as carriers and enhance the transport of hydrophobic contaminants in ground water by reducing retardation effects. Because of their colloidal size and favorable surface conditions, bacteria can act as efficient contaminant carriers. When such carriers exist in a porous medium, the system can be thought of as three phases: an aqueous phase, a carrier phase, and a stationary solid matrix phase. Contaminant can be present in either or all of these phases. In this study, a mathematical model based on mass balances is developed to describe the transport and fate of biodegradable contaminant in a porous medium. Bacterial mass transfer mechanism between aqueous and solid matrix phases, and contaminant mass transfer between aqueous and bacterial phases are represented by kinetic models. Governing equations are non-dimensionalized and solved to analyze the bacteria facilitated contaminant transport. The numerical results of the facilitation effect match favorably with experimental data reported in the literature. Results show that the contaminant transport can be described by local equilibrium assumption when Damkohler numbers are larger than 10. Significant sensitivities to model parameters, particularly bacterial growth rate and influent bacterial concentration, were discovered.
Kim Jung-Woo;Kim Jeong-Kon;Cha Woo-Suk;Choi Hee-Chul
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.10
no.3
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pp.9-15
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2005
Soil aquifer treatment is a water reuse technology that secondary or tertiary treated wastewater is infiltrated into the aquifer in which physical and biochemical reactions occur. Major consideration in SAT is the removal and transport of DOC and nitrogen species. In this study, reaction mechanism in SAT was examined considering nitrification, denitrification and organic oxidation. In addition, SAT modeling system was developed as the reaction mechanism was applied to groundwater flow and transport model. In verification of the reaction module by 1-dimensional unsaturated soil column test, the experimental data of all of the species, ammonium, nitrate, DOC and DO, were well matched with the simulation results. In sensitivity analysis, ammonium partition coefficient, dissolved oxygen inhibition constant and biomass decay rate affect ammonium, DOC and DO concentration of effluent, respectively.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.11
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pp.1146-1153
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2008
Numerical simulation was carried out to study the trichloroethylene (TCE) degradation by permeable reactive barrier (PRB), and revealed the effect of concentration of TCE, iron medium mass, and concentration of iron-reducing bacteria (IRB). Newly developed model was based on axial dispersion reactor model with chemical and biological reaction terms and was implemented using MATLAB ver R2006A for the numerical solutions of dispersion, convection, and reactions over column length and elapsed time. The reaction terms include reactions of TCE degradation by zero-valent iron (ZVI, Fe$^0$) and ferrous iron (Fe$^{2+}$). TCE concentration in the column inlet was maintained as 10 mg/L. Equation for Fe$^0$ degradation includes only TCE reaction term, while one for Fe$^{2+}$ has chemical and biological reaction terms with TCE and IRB, respectively. Two coupled equations eventually modeled the change of TCE concentration in a column. At Fe$^0$ column, TCE degradation rate was found to be more than 99% from 60 hours to 235 hours, and declined to less than 1% in 1,365 hours. At the Fe$^{2+}$ and IRB mixed column, TCE degradation rate was equilibrated at 85.3% after 210 hours and kept it constant. These results imply that the ferrous iron produced by IRB has lowered the TCE degradation efficiency than ZVI but it can have higher longevity.http://kci.go.kr/kciportal/ci/contents/ciConnReprerSearchPopup.kci#
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[게시일 2004년 10월 1일]
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