• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.39 no.2
• /
• pp.62-73
• /
• 1997

The application of nutrients and pesticides to agricultural lands has been reported to contribute to groundwater contamination, which can be explained by preferential flow in lieu of convective-dispersive flow. An one-dimensional numerical model depicting preferential water and solute movement was modified to describe multi-layer flows. The model is based on a piecewise linear conductivity function. By combining conservation of mass and Darcy's law and using the method of characteristics a solution is obtained for water flow in which water moves at distinct velocities in different flow regions instead of an average velocity for the whole profile. The model allows transfer ofqr solutes between pore groups. The transfer is characterized by assuming mixing coefficients. The model was applied to undisturbed soil columns and an experiment site with structured sandy clay loam soil. Chloride, bromide, and 2, 4-D were used as tracers. Simulated solutes concentrations were in good agreement with the soil column data and field data in which preferential flow of solute is significant. The proposed model is capable of describing preferential solute transport under laboratory and field conditions.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.23 no.1
• /
• pp.49-63
• /
• 1981

본 연구는 3개의 서로 다른 농지보전처리를 가진 시험구 및 테라스처리가 없는 목초용 Bromegrass 시험구에 있어서의 강우, 유출현상과 토양유실 관계를 규명함으로써 합리적인 농지보전 대책과 작부체계를 제시코저 하는데 그 목적이 있다. 강우, 유출 및 토양유실에 관한 분석고찰은 3개의 농지보전 시험구에서는 5년간(1972-1976년)의 자료를 그리고 Bromegrass 목초시험구에서는 3년간(1972-1974년)의 자료를 대상으로 하였다. 3개의 농지보전처리구는 첫째로 Non-terrace에 추경 춘조파형식의 관행법에 의한 비처리구와 둘째로 급역구배 테라스를 가진 초생수로에 가을 수확시 crop residue를 남겨두고 봄에 경작조파하는 Till plant system을 가진 초생수로구 그리고 마지막으로 지하배수와 함께 역구배 Terrace를 구비한 조파의 Till plant system 을 채용한 배수구를 나누어진다. Bromegrass 처리구는 Terrace나 기타 농지보전책이 없는 목초용 시험구이다. 이상의 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 시험기간대의 평균강수량은 네브라스카 링컨 지방의 76년간의 평균치, 728mm보다 66mm가 적은 662mm이였고 1974년과 1975년은 평균치보다. 300mm나 적은 극히 건조한 해 이였으며 1972년과 1976년은 거의 평균강수량에 가까웠고 1973년만은 평균치보다. 240mm나 더 많은 다우년 이었다. 2. 관행의 작부체계를 가진 비처리구에서의 연평균 유출고(2.44cm)는 역구배의 Terrace를 가지고 Till plant system을 채택한 초생수로구의 유출고(2.42cm)와 거의 유사하나 치였다. 3. 배수처리구로부터의 유출은 3개의 농지보전 처리구 중에서 5년간의 평균치가 1.57cm/year로 초생수로구와 비처리구의 유출보다 35%나 적은 가장 낮은 결과를 나타내었다. 4. Bromegrass 목초처리구에서의 유출은 방목정도에 따라서 영향되었다. 1972년의 무방축시 유출은 다른 3개 추리구로 부터의 유출으 7 내지 19%내인 0.07cm 정도였으나 1973년과 1974년의 방축년에는 조차 3개 처리구(3.4-5.18cm)에 필적되는 연평균 4.16cm로 나타났다. 5. 전체 시험구로부터으 연평균 토양유실량은 Sharpsburg 점질양토에 대한 S.C.S 한계허용치 10ton/ha/year 이내로 나타났다. 비처리구에서의 토양유실량은 평균 2.56ton/ha/year로 높게 나타난 반면 3개의 서로 다른 추리구인 비수구, 초생수로구 및 Bromegrass구에서는 각각 0.152, 0.192 및 0.290ton/ha/year로 낮은 결과를 가져왔다. 6. 평균 침전량에 대한 L.S.D. 검정 걸과 전시험구중 비처리구가 고도의 유의차를 나타낸 반면 비수구, 초생수로구 및 Bromegrass 목초구 간에는 아무런 유의차가 인정되지 않았다. 7. 농지보전 처리구인 배수구와 초생수로구는 비처리구에 비해 낮은 침두 유출량과 낮은 토양유실량을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2002.04a
• /
• pp.173-175
• /
• 2002

지하수함양은 크게 강우 중에 침투되는 자연함양, 하천 또는 저수지에서 침투되는 지표수 함양, 인위적으로 물을 지하로 침투시키는 인공함양 등이 있는데, 본 연구에서는 강우에 의해 지하로 침투되는 자연함양율을 구하기 위하여 다음 두 가지 방법을 이용하여 지하수함양율을 산출하고자 하였다. 첫 번째 누적강수량과 지하수수위곡선을 이용하는 방법(문상기, 우남칠, 2001)은 강우기간 중 누적강수량을 고려하여 지하수위변화로부터 지하수함양율을 추정하고, 두 번째 무강우기간 동안의 지하수위감수곡선을 이용하는 방법(최병수, 안중기, 1998)은 토양특성, 증발산을 배재한 상태에서 무강우기간의 지하수위감쇠곡선으로부터 함양량을 추정한다. 즉 같은 지역에서 선행강우기간 중 지하수침투가 시작되는 강우량과 어떤 시점에서의 강우기간 중 지하수침투가 시작되는 강우량의 차이가 토양함수조건에 따라 다를 수 있으나 평균개념으로 볼 때 그 차이가 무시될 수 있다고 가정하여 토양특성을 배재하고, 지하수수위가 지표에서 1.0~l.5m이상 되면 지하수로부터의 증발산은 무시될 수 있다고 가정하고 있다. 연구지역은 충청북도 청원군 북일면과 북이면에 위치하며, 지하수위 장기관측은 암반관정과 충적관정을 두 지점에 설치하여 총 4개의 관측정에서 지하수위자동측정기 Orphimedes (기포식수위계, OTT Hydrometrie사 제작)로 1시간 간격으로 지하수위변화를 기록하였다(그림1, 그림2). 강우량은 현장에서 자기우량계(모델명 : HGR-200, SEBA Hydrometrie사 제작)를 설치하여 직접 측정하였고, 자료가 유실된 기간은 청주기상대 자료로 보완하였다. 그러나 본 연구지역은 면적이 32.35$\textrm{km}^2$이고 1998년까지 개발된 기설관정의 개수가 무려 1,547여공으로 단위면적당 관정수는 48여공/$\textrm{km}^2$로 다른 지역에 비해 관정이 밀집되어 있어 지하수연간사용량을 무시할 수 없다. 그림2에서 보는 바와 같이 주변관정들의 양수로 인하여 관측정에서의 지하수위변화가 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 연구지역을 대상으로 추정한 함양율은 지하수이용에 따른 지하수위하강에 대한 보정을 할 필요가 있으며 지하수이용실태조사를 추가로 하여 그 이용량만큼을 지하수함양량에 더하여야 할것이다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
• /
• v.20 no.2
• /
• pp.235-253
• /
• 2018

Groundwater flow induced by cracks in a buried pipe causes ground loss in the vicinity of it which can lead to underground cavities and sinkhole problems. In this study, the ground collapse mechanism and the failure mode based on an aperture in the pipe located in cohesionless ground were investigated through a series of physical model studies. As the influence parameters, size of the crack, flow velocity in the pipe, groundwater level, ground cover depth and ground composition were adopted in order to examine how each of the parameters affected the behavior of the ground collapse. Influence of every experimental condition was evaluated by the final shape of ground failure (failure mode) and the amount of ground loss. According to the results, the failure mode appeared to be a 'Y' shape which featured a discontinuous change of the angle of erosion when a groundwater level was equal to the height of the ground depth. While in the case of a water table getting higher than the level of ground cover depth, the shape of the failure mode turned to be a 'V' shape that had a constant erosion angle. As the height of the ground depth increased, it was revealed that a mechanism where a vertically collapsed area which consisted of a width proportional to the ground height and a constant length occurred was repeated.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
• /
• 1995.03a
• /
• pp.202-212
• /
• 1995

지리정보시스템은 1980년 이후에 자연자원 관리뿐만 아니라 환경관리를 비롯하여 현재에는 지하시설물 관리 및 도시정보 관리 등을 위한 수단으로써 여러 분야에서 필수적으로 활용되고 있는데 그러한 예로 한국의 사회기반 시설물 GIS 구축방안(이태식 외, 1994), GIS를 이용한 통신선로 시설관리(최지선, 1994), GIS를 이용한 하천공간 데이타베이스 구축에 관한 연구(이태식 외, 1994), 금강유역 토양 유실 분석을 위한 GIS 응용연구(김윤종 외, 1994)등 있다. (중략)

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
• /
• v.39 no.5
• /
• pp.268-273
• /
• 2006

Soil loss induced by erosion has come to be a serious problem in Korea's sloped land since more than 70% of upland fields are located on the sloped land area. The purpose of this study was to investigate the phase of water flow in differently soil textured plot soil types by rainfall amount. Lysimeters with slope of 15%, 5 m in length, 2 m in width, and 1 m in depth were prepared and filled up with three different soil textures, such as sandy loam, loam, and clay loam, then relationships between seasonal rainfall and runoff, percolation were analyzed. Runoff and percolation rate were shown to increase linearly with increasing rainfall intensity in all the soil textures, but the starting threshold and increment rate in runoff and percolation occurrence were dependent differently upon soil textures. Percolation increment rate according to the increasing rainfall amount was 0.52, 0.36, and 0.57 for sandy loam, loam and clay loam soil respectively. The threshold rainfall amounts in which percolation occurs were 5.73 mm, 6.80 mm, and 12.86 mm for sandy loam, loam and clay loam respectively. Runoff increment rates were 0.42, 0.48 and 0.46 for sandy loam, loam and clay loam soil. The threshold rainfall amount in which runoff occurs was 10.50 mm in sandy loam, 7.76 mm in loam and 17.40 mm in clay loam. These different phases of water flow by soil texture could be used to suggest guidelines for the best management practice of the farming slope land.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.255-259
• /
• 2005

본 연구는 1981-1991년 농업과학기술원 라이시미터에서 수집한 결과를 이용하여 집중강우시 경사지 밭토양의 물유출 특성을 구명하였다. $7\~9$월 집중강우시 토양 침투수나 지표 유거수는 농업지역에서 환경으로 물질이 이동하는 주요 경로이며 특히 경사지 밭토양에서 지표 유거수는 토양유실의 주원인 중 하나이기 때문에 이에 대한 이해는 매우 중요하다. 이를 위해 강우량, 지표 유거수량, 지하 침투수량 측정 자료 중 호우주의보가 발령되는 일강우량 80mm이상일 때를 대상으로 하여 토성과 경사도에 따른 강우량과 유거수, 침투수의 관계를 분석하였다. 강우량이 적을 때 강우에 대한 침투수와 유거수의 비율은 강우시 표토의 토양수분함량에 많은 영향을 받는다. 이는 표토의 토양수분함량에 따라 유출 또는 침투 발생 유효강우량이 결정되기 때문이다. 강우량이 적을 때의 유거수량과 침투수량을 판단하기 위해 범용토양유실예측공식(Universal soil loss equation, USLE)에서는 0.5 inch 즉, 12.5 mm 이상의 강우를 유출에 대한 유효강우로 가정하고 있으며 많은 모형에서 토양의 침투속도, 포장용수량, 강우시점의 토양수분함량의 함수로 유출 또는 침투 유효강우량을 산정하고 있다. 그러나 강우량이 클 때는 강우에 대한 침투수와 유거수에 비율에 토양수분함량이 미치는 영향이 비교적 적기 때문에 토양의 수분함량에 대한 고려없이 강우와 침투수, 유거수에 대한 관계를 평가하는 것이 가능하였다. 경사도 $10\%$, 경사장 15m, 피복작물 콩인 양토를 기준으로 할 때 강우량과 침투수의 관계는 $I_{10}(mm)=0.44R(mm)+5.8(r^2=0.55)$이었다. y절이 발생한 이유는 이전 강우에 의해 침투되고 있는 물이 있음을 함축하며 기울기 0.40은 강우의 $40\%$가 지하로 침투하였음을 의미한다. 침투수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 1.12로 가장 컸고, 식양토 0.94, 식토 0.91로 평가되었다. 이는 토성간의 침투속도 및 투수속도의 경향이 반영된 것이다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 지수적으로 감소하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $I(mm)=I_{10}{\times}1.17{\times}e^{-0.0164s(\%)}$로 나타났다. 같은 조건에서 강우량과 유거수의 관계는 $Ro_{10}(mm)=5.32e^{0.11R(mm)}(r^2=0.69)$로 나타났다. 이는 토양의 투수특성에 따라 강우량 증가에 비례하여 점증하는 침투수와 구분되는 현상이었다. 경사와 토양이 같은 조건에서 나지의 경우 역시 $Ro_{B10}(mm)=20.3e^{0.08R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.72-72
• /
• 2012

고랭지 지역 등에서 매년 집중강우로 인하여 많은 양의 토양유실이 발생되고, 이로 인한 탁수 사태가 장기화되면서 많은 환경 및 사회적 문제가 발생되고 있다. 환경부에서는 2007년 고탁수 발생지역을 비점오염원 특별 관리지역으로 지정하고 전 방위적인 비점오염 저감 노력을 수행하고 있다. 최근 환경부와 농림부에서는 농업지역의 비점오염원 저감을 위해 필지단위 BMP를 적용하고, 저감효과를 모니터링하고 있으며, 2011년도에는 BMP 적용에 따른 삭감효과를 평가할 수 있는 모델이 개발되었다. 하지만 모델을 이용하여 정확한 BMP 적용에 따른 삭감효과를 산정하기 위해서는 필지에서 발생되는 유출량 및 유사량에 대한 검보정이 수행되어야한다. 그러나 기 개발된 삭감효과 산정모델은 사용자가 유출량 및 유사량에 대한 검보정을 수동으로 실시하기 때문에 검보정 과정 중 사용자의 주관적인 경향이 모델 변수 선정에 영향을 미칠 수 있어 비효율적이다. 정확성 및 객관성을 확보한 검보정 수행을 위해서는 반드시 자동 검보정 툴 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 Parasol 방법을 이용하여 삭감효과 산정모델의 자동 검보정 툴을 개발하고 적용성을 평가하였다. Parasol 방법은 최적화 및 불확실성 분석방법으로, 원격 토지 표면 모델링 토양 침식, 지하 수문학과 같은 유역 모델 보정 및 수문학의 다른 분야에서 많이 사용되고 있는 SEC-UA 알고리즘을 사용하여 매개변수들을 자동 변환하고, 목적함수로 SSQ를 이용하여 최적매개변수를 찾아낸다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
• /
• v.33 no.6
• /
• pp.432-445
• /
• 2000

The objective of this study was to determine the effects of various kinds of composts on the change of nutrition loss in upland soils. Field experiments were conducted in the loam and sandy loam soils, while the clay loam and sandy loam soils were used for laboratory experiments. Various kinds of composts such as poultry manure compost(PMC), cow manure compost(CMC), human excrement sludge(HES), and food industrial sludge compost(FISC) were applied annually at rates of 0, 40, and $80mg\;ha^{-1}$ to soils grown with soybean and maize plants for 4 years during 1994 to 1997. The results of this study were as follows : The loss of nutrients in the form of cation and anion by run-off water increased with the increase of compost application rate. Compared with bare soils, maize cultivation decreased the nutrient loss by run-off from soils by 43% in anionic form and 32% in cationic form. Amount of cation loss were ordered $K^+$ > $Ca^{2+}$ > $Na^+$ > $Mg^{2+}$ > $NH_4{^+} $ and that of anion loss were ordered $SO_4{^{2-}}$ > $NO_3{^-}$ > $Cl^-$ > $PO_4{^{3-}}$. Nutrient loss of sand loam soil in the cation and anion by percolation water increased 1.7 times compared with loam soil. $NO_3{^-}-N$ contents in percolated water were high at the initial stage after compost application, and the amounts were higher in sandy loam soil than loam soil. The maize cultivation also decreased the $NO_3{^-}-N$ contents in percolated water by 82% in loam soil, and 58% in sand loam soil. Soil pH of composts determined by laboratory incubation test increased pH 6.1~6.8 application with poultry and cow manure compost but application with human excrement sludge decreased pH 4.5~4.7. Soil EC were increased initially composts application and decreased up to 2 weeks, thereafter kept a certain level. Nitrogen mineralization rates of composts determined by laboratory incubation test at $25^{\circ}C$ were 39~76% in sandy loam soil, and 16~48% in clay loam soil.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.264-268
• /
• 2011

급속한 도시화 및 이상강우의 발생은 우수 량을 증가시켜 하류부의 천변주변과 저지대에 대한 침수위험을 증대시키므로 풍수해 예방을 위해 각 시 도 지자체에서는 이러한 지역을 방재지역으로 지정하여 방재대책을 수립하고 있다. 본 연구는 침수피해 위험이 높은 광영동 하광마을을 연구대상지역으로 선정하여 상습침수구역을 토대로 현장조사를 실시하였다. 현장조사에서 과거 1988년 6월 택지 조성이 준공도면과 현 주택가 침수지역 침하량 분석결과 택지조성 당시보다 대략 0.4m이상 침하가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 또한 우수관거에 대해 침하조사를 실시하였으며, 그 결과 1998년 우수관거 정비 사업을 실시하여 현재 관거침하 및 관거유실은 발생하지 않는 것으로 조사되었다. 그러나 현재 관가 실태는 우수발생시 약간의 토사유입으로 인해 부분적으로 퇴적된 구간이 조사되었으나, 일반적인 모래 질이며 퇴적깊이는 5~15cm정도이고 이는 강우발생시 우수 관거의 일반적인 토사 퇴적 침식 작용의 현상으로 판단되었다. 외수침수는 해안도로 지반침하와 조성당시의 조위에 의한 계획 고는 적용되었으나 하천 계획홍수위의 미적용으로 인해 강우발생시 조위 상승과 하천유출과의 관계에 있어 상습침수지역의 천변 해안도로로 외수유입이 발생 하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 과거 침수실적을 바탕으로 기상조건 및 조위조건 등을 고려하여 HEC-HMS모형을 적용하여 9개의 소유역으로 분할된 유역에서 홍수유출량을 분석하였으며, 외수위 조건을 SWMM모형에 적용하여 우수관거 검토를 실시하였다. 그 결과 대상구역 조위 상승으로 우수관거의 내수배제가 되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 분석들로 외수유입 방지대책으로 조위영향 및 하천 계획홍수위를 고려하여 20년, 100년 빈도별 외수위를 산정하고 방지대책으로 도로 숭상 및 파라펫 설치방안을 검토하였다. 내수침수 방지대책으로 저류조+배수펌프+게이트펌프 또는 관로신설+게이트펌프를 설치, 복합방식 (지하저류조+승수로(도로 또는 산지)+게이트펌프장)설치, 도수터널계획 방안을 제시하여 상류지역에 발생하는 유출량을 유출부로 직접 배출하거나 침수영향이 없는 타 지역으로 연계 방류하여 총 유출량을 저감시키는 방안을 제시하였다. 이와 같은 여러 방안을 제시함으로써 관련 지자체에서는 보다 효과적인 침수방지 대책계획에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.