The amount of groundwater related data is drastically increasing domestically from various sources since 2000. To justify the more expansive continuation of the data acquisition and to derive valuable implications from the data, continued employments of sophisticated and state-of-the-arts statistical tools in the analyses and predictions are important issue. In the present study, we employed a well established machine learning technique of Gaussian Process Regression (GPR) model in the trend analyses of groundwater level for the long-term change. The major benefit of GPR model is that the model provide not only the future predictions but also the associated uncertainty. In the study, the long-term predictions of groundwater level from the stations of National Groundwater Monitoring Network located within Han River Basin were exemplified as prediction cases based on the GPR model. In addition, a few types of groundwater change patterns were delineated (i.e., increasing, decreasing, and no trend) on the basis of the statistics acquired from GPR analyses. From the study, it was found that the majority of the monitoring stations has decreasing trend while small portion shows increasing or no trend. To further analyze the causes of the trend, the corresponding precipitation data were jointly analyzed by the same method (i.e., GPR). Based on the analyses, the major cause of decreasing trend of groundwater level is attributed to reduction of precipitation rate whereas a few of the stations show weak relationship between the pattern of groundwater level changes and precipitation.
Zafor, Md. Abu;Alam, Md. Jahir Bin;Rahman, Md. Azizur;Amin, Mohammad Nurul
Environmental Engineering Research
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제22권4호
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pp.369-376
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2017
The trend analysis of the study was acquired by selecting multiyear monthly groundwater table data and monitors the wells in each sub-district under the study area. The intention of this research was to analyze the outcome of the non-parametric Mann-Kendall test at greater than the significance level which is 95% of groundwater level in Sylhet. The aptitude is effective at two conjunctures where the confidence bounds are 95% and it meets the estimate line of Sen's. To calculate and assess the spatial differences in the inanition of groundwater table, geostatistical methods was applied based on data from 27 groundwater wells during the period from January 1975 to December 2011 which were obtained from a secondary source, Bangladesh Water Development Board. The geographic information system was used to assess the spatial change in order to find the level of groundwater. Cross-validation errors were found within an advisable level in estimating the groundwater depth with different interpolation models of ordinary kriging methods. Finally, surface maps were generated with the best-fitted model. The southeast region was found highly vulnerable from groundwater level point of view. Northern region was detected highest hazard prone area for diverge groundwater using kriging method.
제주도 지하수관측망의 지하수위 측정 자료에 대하여 모수 및 비모수 경향분석을 수행하였다. 분석대상은 2001년부터 1년 이상 관측된 관측정으로 총 106개 관측정 중 94개가 이에 해당된다. 모수분석은 일평균 및 월중앙값을 이용한 선형회귀분석을 실시하였으며 비모수분석은 월중앙값에 대해 Mann-Kendall trend test와 Sen's trend test를 적용하였다. 선형회귀분석 결과 일평균값에 대하여 58.5%가 감소경향을 나타났으며 월중앙간에 대해서는 79.8%가 감소하는 경향을 보였다. Mann-Kendall trend test와 Sen's trend test를 신뢰수준 95%와 99%로 실시한 결과 두 분석 모두 일치하는 결과를 보였다. 95% 신뢰수준에서는 32%가 감소경향을 보였으며 3%가 증가경향을 나타냈고, 나머지 65%는 경향성이 나타나지 않았다. 또 99%신뢰수준에서는 16%가 감소경향을 보였으며 2%가 증가경향을 나타냈고 그리고 나머지 82%에서는 경향성이 없는 것으로 나타났다. 수위하강이 우세하게 나타난 지역은 제주도 북서부 및 남서부의 해안지역으로 도시 및 관광지에서의 다량의 지하수 양수와 관련 있는 것으로 사료된다.
The objective of this study is to identify whether or not the ground water level is decreasing. We suggest a method of estimating the change in groundwater level using newly developed groundwater pumping station data. The Goseong area located in Gyeongnam province was selected considering three factors. First, this area demands relatively large amount of irrigation water because most of the land is used as a paddy field and the proportion of the paddy field within total arable land is increasing. Second, groundwater level data in nearby area are available since these are monitored by Water Management Information System (WAMIS). Third, many groundwater pumping stations have been developed in this area in order to overcome droughts thus detail information for pumping stations are available. Regression results indicate groundwater level has been decreased for over 20 years. This decreasing trend is due to the shortage of surface irrigation water which was caused by the decrease in rainfall.
Since 1995, MOCT(Ministry of Construction and Transportation) and KOWACO(Korea Water Resources Corporation) have established the National Groundwater Monitoring Network in South Korea and also MOE(Ministry of Environment) has operated Groundwater Quality Monitoring network. Until 2001, 202 monitoring stations by MOCT and 780 monitoring wells by MOE have been constructed, measured groundwater level and analyzed water samples. Groundwater quality analysis has been conducted two times a year during last 6 years for all monitoring wells. The quality data has about 15 components including pH, COD, Count of Coliform group, and etc.. Trend analysis has been peformed for 6 components(Coliform, pH, COD, NO$_3$-N, Cl and EC) of water quality which are analyzed more than 7 times for total monitoring wells. Two test methods have been used ; Sen's test and Mann-Kendall test. These trend tests have been done at the 0.05 significance level. By the result of Sen's test, Count of Coliform group has either upward or downward trends at 4.3 percent of the monitoring points. pH does at 5.6 percent, COD does at 8.6 percent, Nitrate-Nitrogen does at 13.2 percent, Chloride does at 13.4 percent, and. EC does at 11.6 percent of the monitoring points. The exact causes of the groundwater quality trends are difficult to specify. Notable downward trends in nitrate at many monitoring points may be the result of reduction on some contamination sources. Potential causes include diminished agricultural areas, improvements in sewage treatment and a decrease in atmospheric deposition. Increase in chloride at many monitoring points may be the result of increased non-point source pollution such as road salting and runoff from sprawling paved developments and suburbs.
Fluctuation patterns of groundwater level as a factor that reflects the characteristics of groundwater system can be categorized as the various types of aquifer with the time-series data. Time-series data on groundwater level obtained from 115 monitoring wells in Jeju Island were classified according to variation types, which were largely affected by rainfall(Dr), rainfall and pumping(Drp), and unknown cause(De). Analysis results indicate that 106 wells belong to Dr and Drp and the ratio of the wells with the wide range of fluctuation in the western and northern regions was higher than that in the eastern and southern regions. From the results that Drp is relatively higher than Dr in the western region which has the largest agricultural areas, groundwater level fluctuations may be affected significantly due to the intensive agricultural use. Non-parametric trend analysis results for 115 monitoring wells show that the increasing and decreasing trends as the ratio of groundwater levels were 14.8% and 22.6%, respectively, and groundwater levels revealed to be increased in the western, southern and northern regions excluding eastern region. Results of correlation analysis that cross-correlation coefficients and the time lags in the eastern and western regions are relatively high and short, respectively, indicate that the rainfall recharge effect in these regions is relatively larger due to the gentle slope of topography compared to that in the southern and northern regions.
본 연구에서는 국가 지하수관측소에서 획득한 지하수위, 전기전도도 및 수온 관측자료에 대해 모수 및 비모수 경향 분석을 실시하였다. 분석대상은 2003년까지 3년 이상 모니터링을 실시하고 있는 관측소의 지하수 자료이며, 이에는 충적관측정 95개소와 암반관측정 169개소가 해당된다. 모수분석으로 일평균 및 월중앙값에 대해 선형회귀분석을, 그리고 비모수분석으로 월중앙값에 대해 Mann-Kendall test 및 Sen's test를 적용하였다. 선형회귀분석을 통해서는 약50%의 관측정에서 수위, 전기전도도 및 수온이 증가경향을 나타내었고 나머지 절반은 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 월중앙값을 이용한 비모수 경향분석에서는 99% 신뢰수준에서 지하수위는 $14.8{\sim}20.0%$가 감소경향으로 나타났고, 전기전도도는 $24.2{\sim}36.9%$가 증가경향을 보였으며, 수온의 경우에는 $27.4{\sim}32.5%$가 증가경향을 보였다. 높은 비율의 관측정에서 증가 혹은 감소의 경향성을 보이는 것은 분석대상 기간이 상대적으로 짧은(최장 6년) 것에 기인한 결과일 수 있다. 한편 현장조사를 실시하여 평가한 결과에서 나타난 지하수위 혹은 전기전도도의 감소 혹은 증가경향 자체가 직접적인 지하수 장해를 의미하지는 않는다. 결국 장기적인 경향성과 더불어 해당 인자의 값 자체 및 감소율을 고려하여야 한다. 본 연구는 국가 지하수관측소 자동 측정자료에 대한 최초의 전면적인 경향분석 결과이다. 이번 연구사례를 토대로 국내 지하수 자원의 전체적인 변동상황을 파악하기 위해서는 정기적인 경향분석을 수행할 필요가 있다.
지하수위 변동 해석모델을 이용하여 제주지역의 대수층 수리지질 매개변수인 반응계수와 배수가능공극을 추정하고 고도에 따른 분포특성 및 민감도분석을 실시하였다. 대수층 매질의 특성치인 배수가능공극은 고도에 대해 일정한 경향성을 보이지 않으며 지하수의 흐름 특성치인 반응계수는 고도가 높아질수록 낮아지는 뚜렷한 경향성을 보였다. 매개변수들에 대한 민감도를 알아보기 위해 매개변수의 평균 및 관계식을 이용하여 추정함양량을 비교한 결과, 전 유역(강정천, 외도천, 천미천, 한천)에 대한 매개변수 관계식을 적용하여도 미계측 유역내 매개변수의 추정이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 통해 대표적인 수리지질 매개변수의 분포특성을 파악하여 미계측지역에서 매개변수를 추정함으로써 지하수모델링의 기초자료로도 활용 가능할 것으로 기대한다.
본 연구에서는 가뭄 취약성 지표를 선정하고, 경향성 검정에 따른 지수 산정을 실시하였다. 4대강 살리기의 일환으로 새로이 설치될 보 중 금강 및 낙동강 유역 10개 지점을 선정하였다. 지표는 수자원, 강우, 인문 분야 등 3개 분야 10개 지표를 선정하였다. 10개 지표는 연 최저 및 평균 하천수위와 지하수위, 무강우일수, 강우집중률, 강우편차율, 1인당 가용수자원량, 물재정 건전성, 물이용 공평성으로 이루어져 있다. 10개 지표의 시계열 자료를 정리하여 Mann-Kendall, Hotelling-Pabst, 그리고 Sen trend test를 실시하여 지수를 산정하였다. 연구 결과 구미보, 상주보, 합천보 등 낙동강 유역에 위치한 연구 지점들이 대체적으로 취약한 것을 알 수 있었고, 금강유역은 낙동강에 비해 비교적 취약성이 낮은 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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