• Journal of Wetlands Research
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.489-502
• /
• 2012

Biogeochemical processes in groundwater-stream water mixing zone are recently of great interest because biodegradation and natural attenuation of aquatic contaminants may occur through the processes. The objectives of this study are to investigate the hydrologic and biogeochemical processes at the groundwater-stream water mixing zone through which surface water-driven nitrate may be naturally attenuated, and to examine the effect of the vertical flow exchange flux on biogeochemical processes using correlation analysis. To examine the direction of vertical water flow in the zone, vertical hydraulic gradients were measured at several depths using mini-piezometers. Microbial populations in soil samples of the zone were also analyzed by means of the polymerase chain reaction (PCR) and Cloning methods. In addition, partial correlations among vertical flow exchange, nitrate concentration and microbial activity was investigated to examine their mutual interaction. The results showed the significant interaction among the three parameters, resulting in natural attenuation of nitrate. This study showed an example of the biogeochemical fuction of groundwater-stream water mixing zone, which can be predictable from the examination of the interaction among microbial activities, concentration of contamination and vertical flow exchange flux. temperature show a significant difference in adjacent streambed, Also, the results shows that distribution of temperature was more affected by groundwater direction than intensity of flux.

• Journal of Wetlands Research
• /
• v.11 no.3
• /
• pp.1-8
• /
• 2009

The groundwater dependent ecosystem associated with a natural stream is the area where mixing and exchange of surface water and groundwater occurs due to large chemical and hydraulic gradients. Surface-groundwater interactions play an important role in biogeochemical processes in groundwater dependent ecosystems and make this area a hydro-ecological hot spot. The objective of this study is to characterize the groundwater dependent ecosystem in a natural stream where nitrate contamination of stream water is observed by means of hydrogeological, chemical, and biological methods. In this study, vertical flow exchange(hyporheic flow) rates between stream and groundwater were estimated based on vertical hydraulic gradients measured at mini-piezometers of various depths. To investigate the biological natural attenuation potential, biological analyses using polymerase chain reaction(PCR)-cloning methods were performed in this study. Results show that the veritical hyporheic water fluxes affect nitrate concentrations and bacterial densities in groundwater dependent ecosystems to some degree. Also, denitrifying bacteria were identified in hyporheic soils, which may support the biodegradation potential of the groundwater dependent ecosystems under certain conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.883-888
• /
• 2007

일반적인 하천의 흐름방향으로 발생하는 주흐름(primary flow)에 중첩하여 주흐름 방향의 수직단면에 이차류(secondary flow)가 발생하게 되며 이러한 이차류의 발달은 투입된 오염물질의 횡혼합을 증대시킨다. 오염물질의 혼합은 이송(advection)과 확산(diffusion) 또는 분산(dispersion)의 과정으로 설명되며 본 연구에서는 수로전체의 혼합과정을 설명하기 위해서 이송 확산 방정식을 적용하였다. 본 연구에서는 실험수조를 $150^{\circ}$의 중심각을 갖는 S자 형태의 만곡수로를 제작하여 유량조건은 15, 30, $60\;{\ell}l/sec$의 세 가지 경우로, 수심은 15, 20, 30, 40 cm의 경우로 총 12 케이스의 실험을 수행하였다. 유속장의 측정은 Sontek사의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하였다. 오염물질 확산실험은 소금물 용액에 주변수와의 밀도차를 없애기 위해서 메탄올 용액을 첨가하여 추적자로 이용하여 농도장의 분석을 일본 KENEK사의 전기전도도계(conductivity meter)와 Gartner사의 DAS(data acquisition system)를 이용하여 횡방향 유속장의 분포와 오염운의 거동을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 수로의 직선구간에서는 최대유속이 발생하는 즉, 중앙에서의 오염물질의 분산이 가장 활발하게 이뤄졌으며 농도의 퍼짐형상인 오염운 역시 만곡부에서는 수로만곡부의 안쪽을 따라 확산 이동함을 알 수 있었다. 만곡부 외측에서는 오염물질의 정체현상이 일시적으로 발생하며, 유속구조의 횡방향 비대칭구조로 인한 종 횡방향의 분리현상이 발생하고, 오염운의 중첩현상이 종방향으로 연속되게 나타난다. 향후 수심방향 거동을 포함한 3차원적 분석이 요구되며 이 연구결과는 2차원적 수치해석의 적용 및 분석 자료로써 이용이 가능하다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
• /
• 2001.10a
• /
• pp.428-431
• /
• 2001

토목합성재료(Geosynthetics) 중 배수용으로 사용되는 재료는 기능상 유체의 흐름을 수평방향으로 유도하는 재료를 의미하며, 일반적으로 저장된 유체를 수직으로 이동시키는 필터기능을 가지는 1,000g/㎡ 미만의 지오텍스타일(geotextiles)과 수평방향의 유도로를 확보한 지오네트(geonets)를 결합시킨 지오네트 복합제품이 사용되고 있다. 이러한 배수용 토목합성재료는 쓰레기 매립장의 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막인 지오멤브레인(geomembranes)을 매립된 쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 용도로 사용된다. (중략)

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• v.6 no.1
• /
• pp.12-22
• /
• 2019

This study investigated the spatial and temporal water circulation characteristics of Paldang Reservoir by continuous hydraulic and water temperature survey. Due to differences in water temperature and discharge pattern of Ipo Weir and Cheongpyeong Dam, the flow and temperature fluctuations were different in sections of Namhan River and Bukhan River in Paldang Reservoir. At the stratification period, the water temperature of the discharge of Ipo Weir was higher than that of the Cheongpyeong Dam. Therefore, in the surface layer of the downstream of Bukhan River, relatively high temperature water is located and back water phenomenon occurred, and convergence zone is formed. In the downstream section of Namhan River, low-temperature water was distributed in the middle and lower layers, and the upstream flow appeared to be difficult to mix with the surface layer.

• 한국해양학회지
• /
• v.29 no.1
• /
• pp.50-63
• /
• 1994

A three-dimensional time-dependent coastal ocean model experiment of two different turbulence parameterizations is conducted. One of the turbulence parameterization is the constant eddy-mixing formulation, C1, and the other a stratification dependent eddy-mixing formulation, C2. The flow in C2 in strongly baroclinic, and limits vertical mixing of fresh and saline waters. The outflow discharged from an estuary is highly inertial and form a strong front of plume in C2 than that in C1. Because of the stronger outflow in C2, supercritical flow state, for which the near surface outflow velocity exceeds the baroclinic phase speed, can exist off the mouth of the estuary. The adjustment process of flow in the less saline waters are quite different for C1 and C2, which is dictated by the strongly baroclinic nature of the flow in C2.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.6 no.1
• /
• pp.19-31
• /
• 1996

To invetigate the impurity distribution in GaAs crystal grown by horizontal Bridgman method, we constructd the mathematical model describing heat transfer, mass transfer and fluid flow n transient growth of GaAs. Galerkin finite element method and implicit time integration were used to solve the equations and simulate the transient growth. The concentration distribution is similar to the case of diffusion controlled growth when Gr - 0. With the increase of Gr the concentration profile is distroted and the minimum solute concentration appears near the interface. As solidification prosceeds, interface deflection increases steadily and transverse segregation increases until mixing by flow becomes steady. The axial segregation increases with solidification. But, with high intensity of flow axial segregation becomes steady after short transient. At small and large Gr the result showed a good agreememt with the prediction Smith and Scheil.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.47 no.8
• /
• pp.703-715
• /
• 2014

This study aims to investigating the effect of Schmidt number (${\sigma}_c$) on sediment suspension and hydrodynamics calculation. The range of ${\sigma}_c$ is also studied based on the flux Richardson number ($Ri_f$) and gradient Richardson number ($Ri_g$). Numerical experiments are carried out by 1 dimensional vertical model. Both cohesive and non-cohesive sediments are tested under the conditions of pure current and oscillatory flow. The turbulence damping effect due to sediment suspension is examined considering ${\sigma}_c$ as a constant for the damping effect. The results of this study show the consistent effect of ${\sigma}_c$ on sediment suspension regardless of hydrodynamic condition. It is also found that the model overestimates the flow velocity and turbulent kinetic energy when the damping effect is not considered. Under the conditions of $Ri_f$ and $Ri_g$ causing density stratification, it is known that the vertical mixing of sediment is reasonably calculated in the range of ${\sigma}_c$ from 0.3 to 0.5.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.103-111
• /
• 2013

In this study, field measurements were conducted in the section about 7 km from sea dike to westward. The observations of along channel current were carried out, and water temperature and salinity were measured simultaneously at 10 stations during one tidal cycle, and sampling interval is 1 hour. The maximum ebb current is about 1.5 m/s at the surface layer but flood current is 0.4 m/s at the bottom layer during discharge period. Residual current during river discharge shows two layer structures which is typical characteristic of the estuary system. On the other hand, residual current during a period with no discharge has shown multi-layer structure different from general estuarine systems. The distribution of high salinity can be seen at the bottom layer as the effect of discharge does not reach down to the bottom layer during discharge. As a result, freshwater is not effected at the bottom layer during observation, and mixing of surface layer to bottom layer is reduced by stratification.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.976-980
• /
• 2005

자연하천과 같은 사행수로에서 발생하는 이차류는 흐름 분포를 왜곡시킴으로써, 유사이동, 하상과 제방침식, 하천의 지형변형 등에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 이차류는 주 흐름방향에 수직으로 발생하기 때문에 자연하천에 유입된 오염물의 횡방향 혼합에도 지대한 역할을 한다. 따라서, 본 연구에서는 사행수로에서 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $120^{\circ}$인 두 개의 만곡부로 이루어진 사행수로에서 실험을 수행하였다. 실험수로는 직사각형 단면과 자연형 단면 두 가지 형태로 제작하였으며, 자연형 단면 하상은 베타함수를 이용하여 제작하였다. 이차류의 정확한 측정을 위해 3차원 유속측정 장치인 micro-ADV를 이용하였다. 실험조건으로는 직사각형 단면과 자연형 단면에서 평균수심과 유량을 달리하여 실험을 총 12회 수행하였다. 실험결과, 직사각형 단면수로에서의 주 흐름의 최대유속선은 수로의 가장 짧은 경로를 따라 발생하였는데, 이는 Shiono와 Muto (1998)의 결과와 일치한다. 자연형 단면 수로에서의 주 흐름은 직사각형 단면 수로에서의 주 흐름 거동과 비슷한 양상을 보였다. 이것은 실제 자연하천 만곡부에서의 주흐름 거동(최대유속선이 최심선을 따라 발생)과는 상이한 결과였다. 그 첫째 원인은 실험수로의 조도가 일반적인 실제하천의 조도를 상사법칙에 맞게 계산한 값보다 작았기 때문이다. 그리고 두 번째 원인은 실험수로의 하폭대 수심비율은 실제하천의 하폭대 수심비율보다 컸기 때문인 것으로 사료된다. 이차류의 정량적인 분석을 위해 각 측정지점별로 횡방향, 수심방향 유속을 그려본 결과, 직사각형 단면에서는 하나의 셀이 존재하는 반면에 자연형 단면에서는 셀이 두개 존재함을 알 수 있었다. 이는 자연하천에서도 발견되는 현상이다. 실제 자연하천에서는 주 셀이 바깥제방 셀보다 큰 형태를 보이지만, 실험수의에서의 셀의 형태는 주 셀보다 바깥제방 셀이 더 크게 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 조도가 작음으로 인한 것으로 판단된다. 이차류 강도를 계산한 결과, 직사각형 단면 수로의 최대값은 두 번째 만곡 유입부지점(U2)에서 가장 크게 나타났으며. 자연형 단면 수로에서 최대값은 두 번째 만곡을 조금 지난 (U4)지점에서 가장 크게 나타났다. 자연형 단면에서는 하폭 대 수심비가 커질수록 이차류강도가 크게 나왔으나, 직사각형 단면에서는 반대로 나왔다. 그리고, 자연형 단면의 이차류 강도는 직사각형 단면보다 크게 나타났다. 특히, 직사각형 단면의 이차류강도는 첫 번째 만곡부분보다 두 번째 만곡부분이 더 크게 나타나는 현상만 보였지만, 자연형 단면의 이차류 강도는 앞서 언급한 특징 외에 만곡부에서 증가하고, 직선부에서 감소하는 주기적인 형태를 보였다.