• 한국수자원학회논문집
• /
• 제34권4호
• /
• pp.289-301
• /
• 2001

비보존성 오염물질의 종확산에 관한 단계분리 유한차분 모형을 낙동강에 적용하여, 1991년에 발생한 페놀누출 사고에 따른 종확산 모의계산을 수행하였다. Preissmann의 4점 음해법에 근거한 부정류 계산모형으로부터 산정된 계산결과를 종확산 모형의 입력자료로 사용하였다. 종확산계수의 산정을 위한 경험식 및 1차 반응의 감쇠계수에 따른 종확산 계산결과의 민감도를 분석하였다. 하류 지점에서의 첨두농도 발생 시각은 사용된 종확산계수 식에 따라 상당히 달라짐을 알 수 있었다. 또한 농도 분포형은 감쇠계수에 따라 변하지 않는 반면, 농도값은 감쇠계수에 상당히 좌우되는 것으로 나타났다. 최적화 기법을 사용하여 흐름 모형 및 종확산 모형을 보정하였으며, 낙동강에 위치한 주요 취수지점들에 대한 첨두농도 발생시각을 모의하여 제시하였다.

• 물과 미래
• /
• 제28권3호
• /
• pp.205-216
• /
• 1995

자연하천의 종확산과정을 정확하게 대표하는 종확산계수의 선정을 위하여 기 제안된 종확산계수 추정공식들을 비교 분석하였다. 종확산계수 공식 중 적용성이 비교적 우수한 공식을 선정하여 미국 언역의 26개 하천에서 수집된 실측치와 비교하였다. 본 연구에서 밝혀진 사실은 다음과 같다. Elder공식은 종확산계수를 상당히 과소 산정하기 때문에 1차원 확산모형의 종확산계수의 산정에는 부적합하다. McQuivey와 Keefer공식은 전체적으로 과대 산정하는 편이고, Magazine 등 공식은 대부분의 경우에 과소 산정하고 있다. 이들에 비해 Iwasa와 Aya공식은 비교적 양호한 거동을 보이고 있다. Fischer공식은 전체적으로 과대 산정하고 있으나, Liu공식은 양호한 거동을 보이고 있으며 특히 정확도 면에서는 가장 우수한 것으로 나타났다. 그러나 Liu공식은 하폭의 제곱 형태를 포함하고 있기 때문에 하천의 폭이 큰 대하천의 경우 종확산계수를 과대 산정하고 있다. 따라서 하폭이 큰 대하천(200m 이상)의 경우에는 Liu공식의 사용을 피하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제11권6호
• /
• pp.28-34
• /
• 2006

자갈, 모래, 실트 및 점토의 입도분포가 다른 3종류의 토양시료(자갈모래/실트점토의 비율 : S-1 토양 24.5, S-2 토양 4.48 및 S-3 토양 0.4)에서 염소이온($C^{-1}$)을 이용한 실내주상실험이 수행되었다. 실내주상실험의 결과를 이용하여 3종류 토양의 입도와 수리분산기작의 상관성이 연구되었다. 실내주상실험에 의한 시간에 따른 염소이온의 농도이력은 가우시안 함수가 적합하였으며, 염소이온의 상대농도가 1.0으로 수렴하는데 경과된 시간은 S-1 토양에서 0.7시간, S-2 토양에서 6.3시간 및 S-3 토양에서는 389시간 이었다. 토양종류에 따른 농도이력곡선 함수에 의해 평균선형유속, 종분산계수 및 종분산지수가 산정되었다. 종분산계수는 S-1 토양에서 $1.20{\times}10^{-4}\;m^2/sec$, S-2 토양에서 $8.87{\times}10^{-7}m^2/sec$, S-3 토양에서는 $1.94{\times}10^{-9}\;m^2/sec$로 산정되었다. 염소이온의 분자확산계수와 토양평균입경에 의해 산정된 페클릿수는 S-1 토양에서 $2.59{\times}10^2$, S-2 토양에서 $6.27{\times}10^0$, S-3 토양에서는 $1.35{\times}10^{-4}$이었다. S-1 토양에서는 역학적인 분산이 지배적이며, S-3 토양에서는 분자확산이 지배적인 것으로 나타났다. S-2 토양에서는 역학적인 분산과 분자확산이 동시에 발생하지만, 역학적인 분산이 우세하였다. Bijeljic et al.(2004)에 의해 보고된 페클릿수 대 $D_L/D_m$의 그래프에 본 연구에서 산정된 값들을 도시하여 비교 분석한 결과, S-1 및 S-2 토양시료는 페클릿수에 대한 $D_L/D_m$의 값이 2.0 order 이상 높게 나타났으며, S-3 토양시료는 페클릿수가 $1.35{\times}10^{-4}$으로 매우 낮아 그래프에 표시되지 않았다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.131-141
• /
• 1994

특성곡선을 고려한 세가지 연산자 분리방법을 오염원의 종확산 문제에 적용하여, 그 결과를 Eulerian 기법들의 계산결과와 비교하였다. 연산자 분리방법의 이송방정식에 대한 수치 기법들로는 generalized upwind, two-point fourth-order 및 sixth-order Holly-Preissmann 기법들을 각각 적용하였으며, 확산 방정식에 대한 수치기법으로는 Crank-Nicholson 기법을 적용하였다. Holly-Preissmann 기법을 사용하는 연산자 분리방법들이 Eulerian 기법들에 비하여 매우 정확한 계산결과를 나타내었다. Eulerian 기법들의 경우에는 이송항의 근사방법으로서 중앙차분을 취하는 기법들은 수치진동을, 후방차분을 취하는 기법들은 수치분산을 각각 보였으며, 이러한 현상들은 종확산계수의 값이 작을수록 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제36권4호
• /
• pp.673-689
• /
• 2003

사행이 있는 자연하천에서 횡혼합 특성을 분석하고 종ㆍ횡분산게수를 산정하기 위해 현장실험을 실시하였다. 이를 위해 남한강 지류인 섬강 및 청미천에서 사행구간을 선정하여 유속과 수심 측정 및 추적자실험을 수행하였다. 추적자로서는 미량으로도 관측이 용이한 방사성 동위원소를 사용하였으며 주입은 순간. 점주입 조건을 바랐다. 이를 통해 취득된 수리량 및 농도 자료를 이용하여 종ㆍ횡분산계수를 산정하였고, 이들을 기존의 추정식에 의한 결과와 비교, 분석하였다. 종분산계수는 해석해를 통해 산정하였는데 섬강은 약0.5 $m^2$/s, 청미천은 0.2 $m^2$/s 로 산정되었다. 횡분산계수는 해석해 및 모멘트방법을 이용하여 산정하였는데, 섬강은 약 0.01-0.06 $m^2$/s의 범위를 가지며 청미천은 약 0.0l-0.05 $m^2$/s의 범위를 갖는 것으로 산정되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제13권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 2008

본 연구에서는 복합토양층(조립질 모래, 세립질 모래, 실트 점토의 혼합토)에서 수행된 현장추적자시험과 3개 토양층에서 채취된 시료를 이용한 실내주상실험의 자료를 이용하여, 복합토양층의 수리분산특성을 분석하였다. 토양층별 투수성과 유동 분석에 의해, 유효공극률이 낮은 실트 점토의 혼합토와 세립질 모래에서 평균선형유속이 높고, 유효공극률이 큰 조립질 모래에서는 수리전도도가 높은 것을 알 수 있었다. 평균토양입경에 따른 수리전도도 함수는 Y=$3.49{\times}10^{-8}e^{15320x}$로 추정되었으며 결정계수는 0.90이었다. 평균토양입경에 따른 평균선형유속 함수는 Y=$1.88{\times}10^{-7}e^{11459x}$로 추정되었으며, 결정 계수는 0.81이었다. 그리고 평균토양입경에 따른 종분산지수 함수는 Y = 0.00256$e^{5971x}$이었으며, 결정계수는 0.98 정도로 나타났다. 평균선형유속과 종분산지수의 선형회귀분석 결과, 함수는 Y = 21.7527x+0.0063로 추정되었으며 결정계수는 0.9979로서 매우 높게 나타났다. 본 연구에서 산정된 현장규모/실내쥬모의 종분산지수비는 54.09로서 규모종속효과를 나타내었다. 현장추적자시험을 실시하여 산정한 종분산지수(1.39m)가 Xu와 Eckstein(1995)의 방법에 의해 산정된 종분산지수(0.186m)에 비해 7.47배 정도 크게 나타났다. 이는 시험 대수층 내 중 조립질 모래층에서의 우세한 확산 흐름에 의한 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제11권6호
• /
• pp.53-60
• /
• 2006

본 연구에서는 단열암반층에 굴착된 2개의 지하수공(TW-1, TW-2)에서 브롬이온을 이용한 단공주입양수 추적자시험 (Single Well Injection Withdrawal tracer test, SWIW tracer test)이 수행되었다. 이 두 지하수공에서는 대수층의 수리전도도와 지하수의 평균선형유속이 다른데, TW-1공에서 수리전도도가 5배 정도 크고, TW-2공에서는 평균선형 유속이 1.8배 정도 빠르다. 추적자시험으로부터 시간에 따른 브롬이온의 농도이력곡선과 누적질량회수곡선이 작성되어 분석되었으며, 또한 평균이송거리, 공극유속, 종분산지수와 종분산계수를 산정하여 단열암반층의 수평적인 불균질성에 따른 수리분산 차이가 해석되었다. 브롬이온의 평균이송거리는 TW-1공에서 3.00 m, TW-2공에서 5.62 m이며, 주입/양수 단계에서 평균적인 공극유속은 TW-1공에서 $4.31\;{\times}\;10^{-4}\;m/sec$, TW-2공에서 $8.08\;{\times}\;10^{-4}\;m/sec$로 산정되었다. TW-2공에서 단열암반층의 유효공극율이 작아서 평균이송거리와 공극유속이 크게 나타났다. 단공주입양수 추적자시험에 의해 산정된 종분산지수는 TW-1공에서 28.73 cm, TW-2공에서는 18.49 cm로서, TW-1공에서 용질이송이 1.55배 정도 빠른 것으로 나타났다. 평균선형유속을 이용하여 구한 종분산계수는 TW-1공에서 $5.14\;{\times}\;10^{-6}\;m^2/sec$, TW-2공에서 $6.06\;{\times}\;10^{-6}\;m^2/sec$로서, TW-2공에서 브롬이온의 확산면적이 1.18배 정도 넓은 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권6B호
• /
• pp.551-560
• /
• 2009

본 논문은 GIS에 기반한 하천 네트워크에서 임의의 두 지점 사이의 우발적으로 유출된 오염물질의 이동과 거동을 모의하기 위해 새로이 개발된 모형인 ARPTM에 관해 기술한다. ARPTM 모형은 특히 ADCP자료로부터 계산된 하천의 동역학적인 계수인 종분산계수와 이송속도를 일차원 하천 이송-확산 모형에 적용하였다. ARPTM은 GIS 기술을 바탕으로 운영되도록 설계되어 자료의 준비에 있어 기존의 GIS 자료 및 기능들을 편리하게 이용할 수 있도록 하였고 효율적으로 모의 결과를 다양한 방식으로 도시하여 사용자들의 오염물질의 이동에 대한 이해의 편리를 도모하였다. ARPTM은 복잡한 하천 네트워크에서 오염물질의 유출지점으로부터 하류의 관심지점까지의 경로를 신속하게 계산하고 오염물질의 이송거리와 이송시간과 그리고 농도를 제공한다. ARPTM은 또한 자료의 제공 및 결과가 효율적으로 최근에 개발된 GIS에 기반한 Arc River 데이터베이스에 저장되도록 하여 궁극적으로 측정 자료, 모델링, 그리고 여러 사이버 툴을 통합하여 오염물질 이동을 시공간적으로 묘사하여 대단위 유역에서 오염물질 유출에 따른 경고시스템의 구축에 활용될 수 있다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제43권3호
• /
• pp.275-282
• /
• 2010

The laboratory column experiments were used to transport of metal elements by infiltration-related dispersion and/or diffusion in mine tailing of the Guryong gold mine. The mine tailing shows the neutral pH (for a pore water) and contains quartz, chlorite, pyrite and calcite. Both a non-reactive solute ($Cl^-$ of 100 mg $L^{-1}$) and a reactive solute (1N HCl), were injected continuously through columns. The breakthrough curve in the non-reactive experiment reached at a maximum under 1.5 pore volumes (PV). The longitudinal dispersion (0.607 cm) and hydrodynamic dispersion coefficient ($1.96{\times}10^{-7}cm^{2}sec^{-1}$) were calculated by the slope. In the reactive experiment, the plateau curve was appeared in the pH values of 5.3, 4.5 and 1.7. The releases of metal elements such as Fe, Mn, Al, Cu, Zn, Pb, and Cd were observed to be related to the pH buffering. High concentrations of Mn, Cd and Zn were observed at the first pH plateau (4 PV and pH 5.3), whereas Fe, Cu, Al and Pb were released as the pH decreased to 4.0 or less. The resulting order of metals mobility, based on the effluent water, is Mn=Cd>Zn>Cu>Fe>Al>Pb.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제4권3호
• /
• pp.43-50
• /
• 2004

본 연구에서는 갈수시 하천에 순간적으로 유입되는 오염물질에 대해 댐방류량 변화에 따른 플러싱 효과를 분석하였다. 한강하류부(잠실수중보${\sim}$신곡수중보)에 RMA-2 및 RMA-4 모형을 적용하였으며, 유로특성을 반영할 수 있도록 종확산계수는 $50m^2/s$을 사용하였다. 댐방류량은 1시간동안 $500m^3/s,\;1000m^3/s,\;1500m^3/s,\;2000m^3/s$로 변화시켰으며, 갈수시 유량은 $200m^3/s$로 고정하였다. 정체되어 있는 경우와 순간적으로 유입되는 경우, 성산대교 부근에서 농도가 1ppm 이하로 떨어지는 시간을 각 유량별로 분석하였다. 댐방류량이 증가할수록 희석시간이 단축되는 것을 알 수 있었고, 댐방류량과 희석시간이 선형관계가 있는 것으로 나타났다. 순간적으로 유입된 오염물질이 정체된 오염물질의 경우보다 댐방류량에 민감하게 영향을 받으며, 댐방류량에 의한 플러싱을 시도할 경우에는 본류의 오염물질이 지류로 역류하는 범위를 파악할 수 있었다.