• Economic and Environmental Geology
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• v.43 no.2
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• pp.149-162
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• 2010

The most serious problem in oil stockpiles with artificial underground cavern is maintaining the stability of ground water system. In order to understand the ground water system around K-1 site, we determined the regional flow direction and level distribution of groundwater, and investigated the major geologic factors influencing their flow system. Reactivated surface along the contact between granite and gneiss, and fractures and faults along the long acidic dyke may contribute as important pathways for groundwater flow. Within K-1 site, groundwater level fluctuation is closely related to the rainfall events and injection from surface or influx water. In this project, the effect of groundwater pumping from the southern wells was examined. Based on equations relating water level drawdown to pumping rate at those wells, their pumped outflow of groundwater ranged from $80\;m^3$/day to less than $250\;m^3$/day. The modeling results with MODFLOW imply that the previous groundwater pumping at distance of 1.2 km may not affect the groundwater level variations of the K-1 site. However, continuous pumping work at quantity over $250\;m^3$/day in this area will be able to affect the groundwater system of the K-1 site, particularly along the acidic dyke.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.451-451
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• 2022

최근 기후변화로 인하여 발생하는 강우 사상의 변화와 산업화 및 지표면 개발로 인한 인위적인 유역 특성의 변화는 유역 내 지표수 유출 및 지하수 함양에 영향을 미치게 되고, 이는 유역 내 하천 수생태계의 변화를 야기 할 수 있다. 또한 수문순환 요소 간의 상호 영향으로 인하여 유역 내 수문순환 요소의 변화는 타 수문순환 요소의 변화에 영향을 미칠 수 있기 때문에 유역 내 생태수문순환의 변화를 분석하기 위해서는 수문순환 요소 간의 상관관계와 수문순환 요소와 생태요소 간 상관관계의 규명이 매우 중요하다. 이번 연구는 하천 수생태계 건강성 및 지하수위 모니터링 자료 간 상관관계를 분석함으로써 지하수위의 변화가 하천 수생태계 건강성에 미칠 수 있는 영향을 분석하였다. 연구 지역을 선정하기 위하여 국내 전국 시·군 단위 행정구역 별 하천 수생태계 건강성 및 강수, 하천수위, 지하수위 등 수문순환 요소의 모니터링 자료를 수집하고, 유역 내 유출 특성을 대표할 수 있는 지표를 선정하여 국내 전국 행정구역 별 생태수문순환 건전성 악화 예상 지역을 평가하였다. 대표 연구 대상 행정구역을 선정하고, 행정구역 내 대표 하천 별 수생태계 건강성 모니터링 자료와 국가지하수위 관측망 및 농촌지하수관측망 지하수위 모니터링 자료의 상관관계 분석을 통하여 수생태계 건강성과 지하수위 변동 간 상관관계 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 비교적 연중 흐름이 일정하게 유지되며 하천의 흐름을 유지하는데 기여할 수 있는 지하수위의 수생태계 건강성 관리 및 확보 측면에 대한 중요성을 정량적으로 제시할 수 있다. 추후 연구에서는 데이터 분석 결과를 바탕으로 강우-유출, 지하수 흐름 해석 모형의 결합을 통해 관리 방안 적용에 따른 효과를 제시하고자 한다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.32 no.2
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• pp.257-270
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• 2022

This study evaluated the hydraulic factors contributing to the decreasing groundwater levels across Jeju island. Time-series data for groundwater level, precipitation, and groundwater usage and information on land use were acquired, and the correlations among them were analyzed to evaluate the causes of the decreasing groundwater. The effects of precipitation and groundwater usage on the fluctuations of groundwater level were quantified using response surface analysis and sensitivity analysis, and methods for groundwater quantity management by region were proposed. The results showed that the rate of groundwater decrease in the western region was larger than that in the eastern region. For the eastern region, the influence of precipitation was large and the rate of decrease in the groundwater level was relatively small. The geological formation of this part of the island and continuous seawater intrusion suggest that although the absolute amount of groundwater extracted for use was large, the decrease in the groundwater level was not seen to be great due to an increase in pressure by seawater intrusion. Overall, precipitation and groundwater usage had the greatest effect on the amount of groundwater in the western region, and thus their data would be most useful for informing groundwater management, whereas other factors (e.g., sea level and the location of the freshwater-seawater transition zone) must be considered when understanding Jeju's eastern region. As the characteristics of groundwater level fluctuations in the eastern and western regions are distinct, an optimal management plan for each region should be proposed to ensure the efficient management of groundwater quantity.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.186-186
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• 2022

강수 및 침투 등으로 발생하는 지하수위의 변동을 예측하는 것은 지하수 자원의 활용 및 관리에 필수적이다. 지하수위의 변동은 지하수 자원의 활용 및 관리뿐만이 아닌 홍수 발생과 지반의 응력상태 등에 직접적인 영향을 미치기 때문에 정확한 예측이 필요하다. 본 연구는 인공신경망 중 다층퍼셉트론(Multi Layer Perceptron, MLP)을 이용한 지하수위 예측성능 향상을 위해 MLP의 구조 중 Optimizer를 개량하였다. MLP는 입력자료와 출력자료간 최적의 상관관계(가중치 및 편향)를 찾는 Optimizer와 출력되는 값을 결정하는 활성화 함수의 연산을 반복하여 학습한다. 특히 Optimizer는 신경망의 출력값과 관측값의 오차가 최소가 되는 상관관계를 찾는 연산자로써 MLP의 학습 및 예측성능에 직접적인 영향을 미친다. 기존의 Optimizer는 경사하강법(Gradient Descent, GD)을 기반으로 하는 Optimizer를 사용했다. 하지만 기존의 Optimizer는 미분을 이용하여 상관관계를 찾기 때문에 지역탐색 위주로 진행되며 기존에 생성된 상관관계를 저장하는 구조가 없어 지역 최적해로 수렴할 가능성이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존 Optimizer의 단점을 개선하기 위해 지역탐색과 전역탐색을 동시에 고려할 수 있으며 기존의 해를 저장하는 구조가 있는 메타휴리스틱 최적화 알고리즘을 이용하였다. 메타휴리스틱 최적화 알고리즘 중 구조가 간단한 화음탐색법(Harmony Search, HS)과 GD의 결합모형(HS-GD)을 MLP의 Optimizer로 사용하여 기존 Optimizer의 단점을 개선하였다. HS-GD를 이용한 MLP의 성능검토를 위해 이천시 지하수위 예측을 실시하였으며 예측 결과를 기존의 Optimizer를 이용한 MLP 및 HS를 이용한 MLP의 예측결과와 비교하였다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.67-76
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• 2008

In this study, a combined model of a water-table fluctuation and a soil moisture content model is proposed for the estimation of groundwater recharge rate at a given location. To evaluate the model, groundwater level data from 4 monitoring wells (Pohang Yeonil, Pohang Kibuk, Suncheon Oeseo, Hongcheon Hongcheon) of National Groundwater Monitoring Network from 1996 to 2005 and precipitation data of corresponding years are used. From the proposed methodology, the groundwater recharge rates are estimated to be from 0.5 to 61.4% for Hongcheon Hongcheon, from 1.1 to 27.4% for Pohang Yeonil, from 5.1 to 41.4% for Pohang Kibuk, and from 1.1 to 8.3% for Suncheon Oeseo. The magnitude of variation of the estimated recharge rate depends on the soil type observed near the stations. The groundwater fluctuation model used in this study includes precipitation as a unique source of water-table perturbation and there may exist corollary limitations. To improve the applicability of the proposed method, a capillary-water content constitutive model for unsaturated fractured rock media may be considered. The proposed recharge rate delineation method is physically based and uses minimum numbers of assumptions. The method may be used as a better substitute for the previous tools for delineating recharge rate of a location using water-table fluctuation method and contribute to national groundwater management plan. Further research on the spatial interpolation of the method is under progress.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1960-1963
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• 2009

본 연구에서는 부산시 용호만 해안대수층에서 전기전도도와 지하수위의 수직적인 관측을 통해, 조석에 의한 해수/담수 경계면의 변동을 산정하였다. 연구지역은 부경대학교 대연캠퍼스 기숙사 신축부지 주변 해안대수층이며, 응회질퇴적암과 안산암 및 안산암질 화산각력암 등으로 구성되어 있다. 관측공의 개발심도는 120 m, 케이싱심도는 19 m, 내경은 0.2 m, 관측공과 해안선의 이격거리는 180 m 정도이다. 전기전도도에 의해 산정된 밀도는 담수에서 997.58 $kg/m^3$, 해수에서 1020.36 $kg/m^3$ 이었다. 관측기간(2008년 8월 21일${\sim}$10월 18일) 동안 해수/담수 경계면의 변동 범위는 해수면 기준 -21.69${\sim}$-21.53 m 이었으며, 경계면의 평균 위치는 해수면 기준 -21.62 m 정도이었다. 해수/담수 경계면과 지하수위의 상관성은 매우 높게 나타났으며, 해안대수층 내 해수/담수 경계면의 변동은 조석의 일(고조, 저조) 및 보름(대조, 소조) 단위의 변동에 영향을 받고 있음이 확인되었다. 관측기간 동안 지하수위는 전반적으로 하강하는 경향을 나타내었으며, 이는 관측기간이 풍수기에서 갈수기로 전환되고 있었기 때문이다. 향후에는 지속적인 관측을 통해, 용호만 해안의 해수면 상승에 의한 내륙으로의 해수침투를 연구하고자 한다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.43-51
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• 2008

Periodic fluctuation of water levels were analyzed for their causes and effects on groundwater movement. Groundwater levels were monitored from two shallow monitoring wells, G1 and G4, located at a headwater catchment in the Gwangneung Ecohydrological Research Site using pressure transducers with automatic data-loggers by five-minute interval from February to October, 2006. The water table fluctuates on a daily basis with a clear diurnal variation, and the fluctuation amplitude increases with time from the winter to the summer. Results from spectral analysis of water-level data show periodic variations in 24.38 hour and in 12.19 hour, indicating $P_1$ diurnal and $L_2$ semidiurnal tidal components, respectively. The diurnal component of the water level in summer has greater power than that in winter, implying that the water table is affected not only by earth tides, but also by evapotranspiration. Right after rain stops, the power of diurnal component of the water level decreases, indicating that evapotranspiration influences significantly diurnal periodicity. The effects of diurnal and semidiurnal components of the water level range from 0.4 to 4.2 cm and from 0.2 to 0.7 cm, respectively.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.18 no.4
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• pp.393-403
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• 2008

The relationship between precipitation and groundwater level and the correlation between the moving average of precipitation and goundwater level were analyzed for the southern area of Korean peninsular. There were somewhat different patterns of seasonal fluctuation of groundwater level data. The groundwater level data tends to decrease in dry spell and increase in wet spell however the range between maximum and minimum values is quite different for each gauging point. The maximum correlation coefficient for each gauging station is obtained in a range of 20- to 130-day moving average period of precipitation. The critical infiltration, which is the maximum daily infiltration averaged throughout watershed, value is turned out to have the range of 10 to 90 mm and the moving average period is 10 to 150 days. We could have stronger correlation when we consider critical infiltration and modify the original precipitation data than we use original precipitation data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1929-1933
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• 2008

조석에 의한 지하수위변동이 발생하는 해안가 암반대수층에서 고조(high tide)과 저조(low tide) 조건에서의 차이를 규명하기 위한 양수시험이 수행되었다. 본 연구에서 양수시험이 수행된 시험대 수층은 암반층으로서 시험공들은 해안가에서 약 180 m 이격되어 있으며, 양수정(MW1공)과 관측정(MW2공)의 이격거리는 8.05 m 이다. 양수정과 관측정 모두 공 내경은 0.205 m 이며, 케이싱심도는 지표면하 19 m 정도이다. 그리고, 양수정과 관측정의 지하수위는 지표면하 5 m 정도에 형성 되어 있으며, 시험대수층의 두께는 약 40 m 정도이다. 양수시험은 총 3회 수행되었으며, 모든 시험에서 수중모터 설치심도는 지표면하 30 m 이고 양수율은 $75\;m^3/day$로서 동일하였다. 그러나, 양수시작 시간의 차이를 두어 고조 후 1회(1차 시험), 저조 후 2회(2차 및 3차 시험) 수행되었다. 양수정과 관측정에서 자동수위측정기(Model 3001, Solinst)를 설치하여 관측된 지하수위변동 자료에 의하면, 조석현상 발생 후 시험공 내 지하수위변동 경과시간은 고조(high tide) 후 2시간, 저조 (low tide) 후 1시간 정도인 것으로 나타났다. 따라서, 양수시험 시 1차 시험은 고조 후 2시간 경과한 시점에서, 2차 및 3차 시험은 저조 후 1시간 경과한 시점에서 양수가 시작되었다. 양수시험에 의한 경과시간에 따른 수위강하량 그래프에서는 고조조건이 저조조건에 비해 수위강하량이 더 적은 것으로 나타났다. 이러한 원인은 저조에 비해 고조 조건에서는 해수에 의한 지하수위가 상승하여, 동일한 양수조건에서 수위강하량이 적게 나타난 것이다. 양수시험 자료가 AQTESOLV 3.5 프로그램을 이용하여 해석되었다. Theis method에 의해 산정된 수리전도도는 고조 조건의 양수시험에서는 $4.159{\times}10^{-6}\;m/sec$, 저조 후에서는 각각 $3.818{\times}10^{-6}\;m/sec$와 $3.926{\times}10^{-6}\;m/sec$ 이었다. 저조 후에 비해 고조 후의 수리전도도가 5% 이상 높은 것으로 산정되었다. 이상의 연구 결과들에 의해, 해안가 암반대수층에서는 양수시험 시 조석효과에 의한 수리적인 변동을 고려한 설계와 해석이 수행되어야함을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.401-401
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• 2021

최근 급격한 기후변화로 인한 기온, 강수량 등의 시·공간적 변화는 홍수, 가뭄 등과 같은 자연재해의 빈도와 규모를 증가시키고 있다. 특히 한강수계 주요 하천에서는 급격한 도시화 및 산업화로 인한 물 수요의 증가와 기후변화로 인한 강수량 감소 그리고 하천변 시설에서의 과다한 지하수 이용으로 인해 지하수위 변동이 발생하고 있다. 2017년 국가 지하수관측연보 및 지하수조사연보에 따르면 한강수계에 위치한 전체 569개 관정 중 암반층 관정과 충적층 관정의 최근 5년간 지하수위 평균 변동폭은 각각 3.91 m, 2.73 m로 조사되었으며, 10년 이상 장기관측 자료를 보유한 430개소 관정 중 228개소 관정에서 지하수위 하강 추세를 보이는 것으로 조사된 바 있다. 이처럼 강우나 하천수위 등 자연적인 원인과 양수, 유출 등 인위적인 원인에 의해 발생하는 지하수위의 하강은 지반 침하의 주요 원인이 되며, 하천 기저유출의 변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 기저유출은 하천으로 단기 유출되는 지하수로 평수기 및 갈수기 하천 유량의 대부분을 차지하고 있기 때문에 건기시 하천 수질과 수생태계 관리에 있어 매우 중요한 요소에 해당된다. 따라서, 기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가하는 추세에 따라 기저유량 확보 및 수질 개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용·관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 현재 활용되는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF(Hydrological Simulation Program Fortran) 수문모형의 경우 지표유출 모의에 있어서 다양하게 활용되고 있으나 기저유량의 특성을 고려하기 위해서는 지표하 수문거동 모의가 어렵다는 한계가 있다. 또한 지표하 수문거동 모의가 가능한 MODFLOW의 경우 지표유출을 모의하기 어려운 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 SWAT-MODFLOW 모형이 개발되었으며, 본 연구에서는 SWAT-MODFLOW 모형을 활용하여 신둔천 유역을 대상으로 유량 및 지하수위 모의결과를 검보정하여 기저유량을 산정하고 변동특성을 분석하였다.