• Title/Summary/Keyword: 투수매체

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On Numerical Simulation of Salt-Water Wedge in Coastal Aquifer (해안 대수층의 해수침투에 관한 수치적 고찰)

  • Lee, Woo-Dong;Hur, Dong-Soo;Jeong, Yeong-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.82-82
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    • 2015
  • 해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

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3-Dimensional ${\mu}m$-Scale Pore Structures of Porous Earth Materials: NMR Micro-imaging Study (지구물질의 마이크로미터 단위의 삼차원 공극 구조 규명: 핵자기공명 현미영상 연구)

  • Lee, Bum-Han;Lee, Sung-Keun
    • Journal of the Mineralogical Society of Korea
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    • v.22 no.4
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    • pp.313-324
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    • 2009
  • We explore the effect of particle shape and size on 3-dimensional (3D) network and pore structure of porous earth materials composed of glass beads and silica gel using NMR micro-imaging in order to gain better insights into relationship between structure and the corresponding hydrologic and seismological properties. The 3D micro-imaging data for the model porous networks show that the specific surface area, porosity, and permeability range from 2.5 to $9.6\;mm^2/mm^3$, from 0.21 to 0.38, and from 11.6 to 892.3 D (Darcy), respectively, which are typical values for unconsolidated sands. The relationships among specific surface area, porosity, and permeability of the porous media are relatively well explained with the Kozeny equation. Cube counting fractal dimension analysis shows that fractal dimension increases from ~2.5-2.6 to 3.0 with increasing specific surface area from 2.5 to $9.6\;mm^2/mm^3$, with the data also suggesting the effect of porosity. Specific surface area, porosity, permeability, and cube counting fractal dimension for the natural mongolian sandstone are $0.33\;mm^2/mm^3$, 0.017, 30.9 mD, and 1.59, respectively. The current results highlight that NMR micro-imaging, together with detailed statistical analyses can be useful to characterize 3D pore structures of various porous earth materials and be potentially effective in accounting for transport properties and seismic wave velocity and attenuation of diverse porous media in earth crust and interiors.

Development of Numerical Model for Scour Analysis under Wave Loads in Front of an Impermeable Submerged Breakwater (불투과 잠제 전면에서 파랑 작용 하의 세굴 해석을 위한 수치모델의 개발)

  • Hur, Dong-Soo;Jeon, Ho-Seong
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.31 no.5B
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    • pp.483-489
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    • 2011
  • In this study, the coupled-numerical model has been newly developed to investigate numerically scouring and deposition around a coastal structure like a submerged breakwater using a numerical wave model and a lagrangian particle model for sand transport. As a numerical wave model, LES-WASS-2D (Hur and Choi, 2008) is adopted. The model is able to consider the flow through a porous midium with inertial, laminar and turbulent resistance term and determine the eddy viscosity with LES turbulence model. Distinct element method (Cundall and Strack, 1979), which is able to apply to many dynamical analysis of particulate media, as a lagrangian particle model for sand transport is newly coupled to the numerical wave model. The numerical simulation has been carried out to examine the scour problem in front of an impermeable submerged breakwater using the newly coupled-numerical model. The numerical results has been compared qualitatively with an existing experimental data and then its applicability has been discussed.

Simulation of Groundwater Flow in Fractured Porous Media using a Discrete Fracture Model (불연속 파쇄모델을 이용한 파쇄 매질에서의 지하수 유동 시뮬레이션)

  • Park, Yu-Chul;Lee, Kang-Kun
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.28 no.5
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    • pp.503-512
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    • 1995
  • Groundwater flow in fracture networks is simulated using a discrete fracture (DF) model which assume that groundwater flows only through the fracture network. This assumption is available if the permeability of rock matrix is very low. It is almost impossible to describe fracture networks perfectly, so a stochastic approach is used. The stochastic approach assumes that the characteristic parameters in fracture network have special distribution patterns. The stochastic model generates fracture networks with some characteristic parameters. The finite element method is used to compute fracture flows. One-dimensional line element is the element type of the finite elements. The simulation results are shown by dominant flow paths in the fracture network. The dominant flow path can be found from the simulated groundwater flow field. The model developed in this study provides the tool to estimate the influences of characteristic parameters on groundwater flow in fracture networks. The influences of some characteristic parameters on the frcture flow are estimated by the Monte Carlo simulation based on 30 realizations.

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Design Scheme to Develop Integrated Remediation Technology: Case Study of Integration of Soil Flushing and Pneumatic Fracturing for Metal Contaminated Soil (복합복원기술 개발을 위한 설계안 : 중금속 오염토양을 위한 토양세척과 토양파쇄의 통합 사례 연구)

  • Chung, Doug-Young;Yang, Jae-E.
    • Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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    • v.39 no.1
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    • pp.29-37
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    • 2006
  • In remediation of the contaminated soil, it requires to select at least more than two remediation technologies depending on the fate and transport phenomena through complicated reactions in soil matrix. Therefore, methodologies related to develop the integrated remediation technology were reviewed for agricultural soils contaminated with heavy metals. Pneumatic fracturing is necessary to implement deficiency because soil washing is not effective to remove heavy metals in the subsurface soil. But it needs to evaluate the characteristics such as essential data and factors of designated technology in order to effectively apply them in the site. In the remediation site, the important soil physical and chemical factors to be considered are hydrology, porosity, soil texture and structure, types and concentrations of the contaminants, and fate and its transport properties. However, the integrated technology can be restrictive by advective flux in the area which remediation is highly effective although both soil washing and pneumatic fracturing were applied simultaneously in the site. Therefore, we need to understand flow pathways of the target contaminants in the subsurface soils, that includes kinetic desorption and flux, predictive simulation modeling, and complicated reaction in heterogenous soil.