An attempt has been made in this study to evaluate an applicability of Relative Effective Porosity Model (REPM) as a method for estimating saturated hydraulic conductivity (K$_{s}$) for homogeneous coarse, medium, and fine sands. The saturated hydraulic conductivities obtained from REPM are converted into average linear velocities using Darcy's Law and compared with the results from experimental tracer tests for homogeneous coarse, medium, and fine sand layer. Two types of tracer tests analyses, analytical solution using CXTFIT and moment methods, are performed to obtain reasonable linear velocity range for each layer. For the coarse and medium sands, the converted average linear velocity from REPM is in the velocity range obtained from tracer tests. However, small difference between the results from REPM and tracer tests is found for the fine sands. These results show that REPM gives reasonable estimates of saturated hydraulic conductivity.y.
암반의 수리적 특성 및 지하수 유동 양상을 파악하는데 요구되는 수리전도도맵 작성시, 투수시험 자료의 자료수 한계를 극복하고 수리전도도맵의 신뢰도 향상을 목적으로 물리탐사 결과 자료와의 병합툴을 개발하고 현장 적용해 보았다. 개발된 병합툴은 지구통계학적 최적화 시뮬레이션 기법 중의 하나인 모의 담금질 기법(Simulated Annealing)을 활용하였으며, 시뮬레이션에 필요한 전처리 과정과 후처리 과정을 포함한 4개의 모듈로 구성되었다. 파쇄대 수리특성의 파악 및 가시화를 위한 현장 적용 결과, 시추공 사이의 비조사 영역에서의 투수특성의 변화를 파악하는데 유용하게 적용될 수 있음을 확인하였다.
지하저장공동의 적절한 설계와관리를 위해서는 공동주위의 지하수 흐름이 분석되어야 한다. 지하수 흐름은 수리전도도의 공간적인 변동성에 의해 영향을 받게 되므로 본 연구에서는 이러한 영향분석을 위해 추계학적 개념을 도입한 2차원 유한요소모형을 개발하였다. 추계학적으로 정의된 불균일 매질에서의 2차원 정류흐름에 대한 근사해를 얻기 위해 Monte carlo 방법을 이용하엿으며, 이를 위해 알려진 평균과 표준편차를 가진 수리전도도를 발생시켰다. 모형을 통한 예측결과의 불확실성은 수리전도도의 불균일성 뿐 아니라 수막시설이나 경계조건과 같은 흐름계의 성질에도 좌우되는 것으로 나타났다. 따라서 수두와 동수경사의 예측에 대한 불확실성은 평균동수경사가 상대적으로 큰 공동직상부에서 크고, 경계로부터 멀수록 커지는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 특히 동수경사의 불확실성을 널리 안려진 기밀조건식과 관계시켜 분석하였다.
In this paper, reliability analysis of surface settlement by ground water drawdown is performed using a reliability-groundwater flow numerical model. The result is compared with that of the deterministic model to evaluate the influence of the uncertainty from hydraulic conductivity in the soft ground as well as to determine the range of hydraulic conductivity of grouted ground. From the analyses, it was found that probability of failure to exceed the tolerable settlement was very high, if the hydraulic conductivity of grouted ground is decided from the deterministic flow model only. Reliability analysis which evaluates variance of hydraulic conductivity should be used together with the deterministic model for grouting design of tunnels to prevent ground water drawdown.
Soil hydraulic properties such as hydraulic conductivity or water retention which are costly to measure can be indirectly generated by soil pedotransfer function (PTF) using easily obtainable soil data. The field soil structure description which is routinely recorded could also be used in PTF as an input to reduce the uncertainty. The purposes of this study were to use qualitative morphological soil structure descriptions and soil structural index into PTF and to evaluate their contribution in the prediction of soil hydraulic properties. We transformed categorical morphological descriptions of soil structure into quantitative values using categorical principal component analysis (CATPCA). This approach was tested with a large data set from the US National Pedon Characterization database with the aid of a categorical regression tree analysis. Six different PTFs were used to predict the saturated hydraulic conductivity and those results were averaged to quantify the uncertainty. Quantified morphological description was successively used in multiple linear regression approach to predict the averaged ensemble saturated conductivity. The selected stepwise regression model with only the transformed morphological variables and structural index as predictors predicted the $K_{sat}$ with $r^2$ = 0.48 (p = 0.018), indicating the feasibility of CATPCA approach. In a regression tree analysis, soil structure index and soil texture turned out to be important factors in the prediction of the hydraulic properties. Among structural descriptions size class turned out to be an important grouping parameter in the regression tree. Bulk density, clay content, W33 and structural index explained clusters selected by a two step clustering technique, implying the morphologically described soil structural features are closely related to soil physical as well as hydraulic properties. Although this study provided relatively new method which related soil structure description to soil structure index, the same approach should be tested using a datasets containing the actual measurement of hydraulic properties. More insight on the predictive power of soil structure index to estimate hydraulic properties would be achieved by considering measured the saturated hydraulic conductivity and the soil water retention.
Oh, Yun-Yeong;Hamm, Se-Yeong;Chung, Sang Yong;Lee, Byeong Dae
Environmental Engineering Research
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제18권3호
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pp.129-137
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2013
The infiltration of rainwater into the surface soil is highly dependent on hydraulic variables, such as the infiltration rate, capillary fringe, moisture content, and unsaturated/saturated hydraulic conductivity. This study estimates the hydraulic conductivity (K) of fluvial deposits at three sites on the right and left banks of Nakdong River in Gyeongbuk Province, South Korea, including the Gumi, Waegwan, and Seongju bridge sites. The K values of 80 samples from 13 boreholes were estimated by using six grain-size methods (Hazen, Slichter, Kozeny, Beyer, Sauerbrei, and Pavchich formulae). The Beyer, Hazen, and Slichter methods showed a better relationship with K values along with an effective grain size than did the other three methods. The grain-size, pumping test, and slug test analyses resulted in different K values, but with similar K values in the grain-size analysis and pumping test. The lower K values of the slug test represent the uppermost fine sand layer.
이 연구(硏究)는 우리 나라 주요(主要) 낙엽(落葉) 활엽수(闊葉樹) 21종(種)에 대하여 분지부(分枝部)(branch junctions)의 상대수분통도성(相對水分通導性)(relative conductivity, RC), leaf specific conductivity(LSC), Huber value(HV), specific conductivity(SC) 등의 수분통도성(水分通道性)(hydraulic conductivity, HC), 그리고 변재부(邊材部)의 평균(平均) 도관직경(導管直經)(${\mu}m$)과 도관수(導管數)($No./mm^2$) 등을 측정(測定)하여 분지부(分枝部)의 수분통도(水分通道) 특성(特性)과 통도조직(通導組織) 특성(特性)을 종수별(樹種別)로 비교(比較)하였다. 분지부(分枝部)의 수분통도성(水分通道性)은 분기각(分技角)이 클수록 또한 분지(分技)된 가지의 직경(直經)이 작을수록 현저히 감소하였으며, 분지형(分技型)(ㅏ, Y, ${\Psi}$형(型))에 따른 분지부(分技部)의 수분통도성(水分通道性)은 Y형(型)보다는 ㅏ형(型)과 ${\Psi}$형(型)의 분지부(分技部)에서 더 작아졌다. 분지부(分技部)에 있어서 도관직경(導管直經)과 도관수(導管數)는 분지형(分技型)이나 분기각(分技角) 등의 분지형태(分技形態)에 따라 값의 차이가 있으나 인접한 줄기와 가지에 비하여 현저히 작았다.
Hydrologic soil group is one of the important factors to determine runoff potential and curve number. This study was conducted to classify the hydrologic soil groups of Korean soils by considering saturated hydraulic conductivity and depth of impermeable layer. Saturated hydraulic conductivity of Korean soils was estimated by pedotransfer functions developed in the previous studies. Most of paddy soils were classified as D type due to shallow impermeable layer and low saturated hydraulic conductivity in B soil horizon. For upland and forest, soils classified to A and D types increased compared with former classification method because underestimated permeabilities and overestimated drainages were corrected and rock horizon in shallow depth was regarded as impermeable layer. Soils in mountainous land showed the highest distribution in A type, followed by D type. More than 60 % of soils in mountain foot-slope, fan and valley, alluvial plains, and fluvio-marine deposits were classified to D type because of land use such as paddy and upland.
Many cases of strategically designed groundwater remediation have lack of information of hydraulic conductivity or permeability, which can render remediation methods inefficient. Many studies have been carried out to minimize this shortcoming by determining detailed hydraulic information either through direct or indirect measurements. One popular method for hydraulic characterization is the pilot point method (PPM), where the hydraulic property is estimated at a small number of strategically selected points using secondary measurements such as hydraulic head or tracer concentration. This paper adopted a D-optimality based pilot point method (DBM) developed previously for hydraulic head measurements and extended it to include both hydraulic head and tracer measurements. Based on different combinations of trials, our analysis showed that DBM performs well when hydraulic head is used for pilot point selection and both hydraulic head and tracer measurements are used for determining the conductivity values.
수리 전도도는 수리구배에 대한 플럭스의 비율을 나타내며, 포화된 토양에서의 물의 이동이 포화수리전도도이고 불포화된 토양에서의 이동이 불포화수리전도도이다. 일반적인 밭 상태에서의 토양수분 조건은 불포화수리전도도로 표시하는 것이 적절하나 그 상태를 표현하기가 쉽지 않다. 토양의 불포화 상태를 나타내는데 가장 많이 쓰이고 있는 VGM(van Genuchten Mualem) 모형은 토양수분 포텐셜과 수분함량의 함수로 구성된 모형이며 몇 가지 매개변수가 필요하다. VGM 모형의 매개변수를 얻기 위해 본 연구에서는 VGM 모형의 매개변수를 계산해주는 프로그램인 Rosetta를 사용하였다. Rosetta 모형은 신경그물 얼개(neural network)를 이용하여 토양의 물리적 자료들인 토성이나 모래, 미사, 점토 함량 또는 용적밀도나 33 kPa, 1500 kPa에서의 토양수분 함량 자료를 가지고 VGM의 매개변수인 Ko(effedive saturated hydraulic conductivity), ${\theta}r$(residual soil water content), ${\theta}s$(saturated soil water content), L, n, m(=1-1/n)을 예측하는 모형으로 미국 농무성(USDA-ARS)에서 개발한 프로그램이다. Rosetta를 이용하여 10kPa에서의 불포화수리전도도를 예측하였다. 또한 Gardner와 Wooding의 모형을 기반으로 하여 만들어진 장력침투계의 포화수리전도도 값을 Gardner식에 적용하여 1, 3, 5, 7 kPa에서의 불포화수리전도도 값을 17개 토양통을 대상으로 하여 구했다. 토양수분 potential이 3 kPa에서는 물의 이동이 거의 없는 토양들이 있었는데 반해 남계통을 비롯한 학곡통, 회곡통, 백산통, 상주통, 석천통, 예산통 등 7개의 토양은 3 kPa에서도 약간의 물의 이동이 있었다. 또한, 1 kPa에서 물의 이동은 삼각통에서 $40.8{\times}10^{-5}cm{\cdot}sec^{-1}$로 이동 속도가 가장 컸으며 그 뒤로 예산통, 화봉통, 학곡통, 백산통 등이 토양에서 빠른 속도로 이동하였다. 가천통이나 석천통 및 우곡통은 1 kPa에서의 이동 속도가 아주 느린 토양으로 판단되었다. PTF와 VG모형에 의해 얻어진 10 kPa에서의 수분함량 예측 값을 VGM 모형에 적용해 불포화수리전도도를 구했을 때, VG모형에 의한 예측 값은 존재하는 반면 PTF에 의한 값은 결측 값이 존재해 그 적용에 한계가 있었다. 그리고 1 kPa에서 불포화 수리전도도를 VGM 모형으로 예측한 값과 측정된 값을 Gardner 모형으로 해석한 값을 비교했을 때 자갈이 없는 토양에서는 일정한 경향(exponential 함수)이 존재한 반면, 자갈이 있는 토양에서는 경향을 발견할 수가 없었다. 이상의 결과로 불포화 수리전도도 특성평가에 대한 VGM 모형의 적용성을 살펴보았을 때는 우리나라와 같이 경사지가 많고 토심이 깊지 않으면서 자갈함량이 많은 토양에서는 한계가 있을 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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