• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.61-71
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• 2016

Visual MODFLOW was used for quantifying stream-aquifer interactions caused by seasonal groundwater pumping. A hypothetical conceptual model was assumed to represent a stream-aquifer system commonly found in Korea. The model considered a two-layered aquifer with the upper alluvium and the lower bedrock and a stream showing seasonal water level fluctuations. Our results show that seasonal variation of the stream depletion rate (SDR) as well as the groundwater depletion depends on the stream depletion factor (SDF), which is determined by aquifer parameters and the distance from the pumping well to the stream. For pumping wells with large SDF, groundwater was considerably depleted for a long time of years and the streamflow decreased throughout the whole year. The impacts of return flow were also examined by recalculating SDR with an assumed ratio of immediate irrigation return flow to the stream. Return flow over 50% of pumping rate could increase the streamflow during the period of seasonal pumping. The model also showed that SDR was affected by both the conductance between the aquifer and the stream bed and screen depths of the pumping well. Our results can be used for preliminary assessment of water budget analysis aimed to plan an integrated management of water resources in riparian areas threatened by heavy pumping.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권11호
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• pp.923-930
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• 2016

본 연구에서는 2층 누수대수층-하천 시스템에 관한 Hunt (2009)의 해석해를 이용하여 천부대수층 지하수 양수가 하천수량에 미치는 영향을 분석하였다. 대수층 및 하상의 수리특성 조건에 따라 총 2,187가지 경우의 수에 대해서 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 하천고갈인자가 1,000-10,000 보다 큰 경우에 비교적 작은 값을 나타내었으며, 하천바닥층 수리전도도보다는 1, 2층간 반대수층의 수리전도도 크기에 상대적으로 민감한 반응을 보였다. 또한, Hunt (1999)의 해석해로 산정한 하천수 감소비에 비해 최대 0.3을 넘는 차이가 발생하는 등 1층의 하천고갈인자가 큰 경우에는 2층의 수리특성치에 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 실제로 충주시에 위치한 임의의 천부지하수 관정에 적용하여 양수 경과시간에 따른 하천수 감소비를 산정한 결과 수일 내로 0.8을 초과하여 하천수에 미치는 영향이 단기간에 크게 발생하였으며, 또한 누수계수가 작고 천부대수층의 수리확산계수가 큰 지역에서는 하천-관정 이격거리가 하천수 감소량 크기를 결정하는데 지배적인 인자인 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.555-561
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• 2020

본 연구에서는 상, 하부 2개의 대수층이 연결된 누수대수층에 대해 상부 1층 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위해 개발된 Hunt 해석해의 적용성을 평가하였다. 두 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 층간 누수계수, 하천-관정 이격거리, 하상의 수리전도도, 하폭 등 다양한 수리특성치 크기 조합에 따라 양수 후 5년 평균 하천수 감소량을 해석해로 산정하고, 범용적으로 사용되고 있는 MODFLOW 지하수유동모형으로 정교하게 모의된 수치해와의 비교를 통해 하폭을 점으로 간주하여 유도한 해석해 적용 결과가 정확한지를 평가하였다. 그 결과 하천-관정 이격거리가 하폭 이상되거나, 하천고갈인자(Stream Depletion Factor)가 약 3,000일 이어야 해석해로 산정한 하천수 감소비의 오차를 0.05 아래로 줄일 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 하상수리전도성이 1 m/d 보다 작거나, 하부대수층의 수리확산계수가 100 ㎡/d 보다 작거나, 상부와 하부대수층의 수리확산계수비가 5 이상, 층간 누수계수가 0.0004 m/d 보다 작을 때 해석해가 수치해에 비해 전반적으로 과다하게 산정되는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.1001-1008
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• 2017

누수대수층-하천-양수정 경계치 문제에 관한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해를 이용하여 하천-관정 이격거리, 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 누수층의 누수계수, 하상의 수리전도성 값의 다양한 조합에 대해 지하수 양수로 인한 하천수 감소율을 산정하고 그 변동 특성을 분석하였다. 본 연구에서 적용한 수리조건에 대해서는 하상수리전도성과 반대수층 누수계수가 하천수 감소율 크기에 지배적인 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 하부대수층의 수위변화를 무시하고 고정수두 경계조건을 부여한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해의 적용성을 평가하기 위해서 상하부 대수층의 수위변화를 동시에 고려한 보다 실제적인 조건에 대해 유도된 Hunt 해석해와 비교하였다. 그 결과 Zlotnik and Tartakovsky 해석해는 양수기간 1년 이하의 단기간 영향을 예측하는데 적절하며, 하천고갈지수가 2,500일 보다 크거나 누수계수와 하천-관정이격거리의 곱이 10cm/s 미만인 경우에 적용하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.177-187
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• 1998

하천과 대수층이 연결된 계에서 분산오염원이 유입될 경우에 지하수 수질을 평가할 수 있는 공간적분모형을 제안하였다. 제안된 공간적분모형은 불포화대의 영향이 고려되었으며, 다양한 수문 및 대수층 모의 조건에서 Richards 방정식과 이송-분산 방정식의 공간분포모형에 대한 수치해와 비교를 통하여 공간적분모형을 테스트하였다. 비교 결과에 의하면, 분산도비와 대수층의 두께가 큰 경우를 제외하고는 공간적분모형과 공간분포모형사이의 포화대수층의 평균농도 및 지하수유출의 평균농도는 일치된 반응을 보여주고 있다. 그리고 분산도비와 대수층의 두께가 큰 계에서는 비선형 공간적분모형이 선형 공간적분모형보다 더 좋은 결과를 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.769-777
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• 2016

본 연구에서는 2층 누수대수층 시스템에 관한 Ward and Lough (2011)의 해석해를 이용하여 심부대수층 양수로 인한 하천수 감소량을 분석하였다. 하천변에 위치한 110개 지하수 관정 각각에 대해 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 양수기간 5년 동안 작게는 0.1미만에서 크게는 0.8을 초과하여 관정 위치에 따라 큰 차이를 나타내었다. 단일 대수층 구조에 대한 Hunt (1999) 해석해 적용 결과와의 비교를 통해서 Ward and Lough (2011)의 해석해로 구한 하천수 감소량은 두 층의 수리특성의 상이함과 연직 방향 지체의 영향으로 평균적으로 약 50 % 만큼 작게 산정되었다. 충적층에 대한 하천고갈인자가 약 1,000 보다 크거나 암반층의 하천고갈인자가 100보다 큰 경우, 또는 연직 누수계수가 $10^{-5}s^{-1}$보다 작을 경우에는 지하수 양수가 하천수 감소에 미치는 영향이 작은 것으로 분석되었다. 또한 미 측정값인 충적층의 투수량계수 및 저류계수, 충적층과 연결된 하천의 하상수리전도도, 암반층 연직수리전도도 등의 크기에 따른 하천수 감소량의 변동 특성을 평가하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권3호
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• pp.61-71
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• 2001

A regional master recession curve model to predict groundwater discharges in a given basin was presented. Considering a stream-aquifer system, both theoretical and experimental baseflow equations were compared and a practical groundwater discharge equation was derived, The groundwater discharge equation was expanded and transformed to the discharge equation at the basin exit. For practical use, the equation was expressed as a function of watershed area, the mean slope of basin and the recession constant. To verify the model, the model was applied to Ssang-chi basin where long-term and temporal hydrological data at the upper basin were collected. Our results show that a master recession curve of unmeasured area can be predicted.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.301-310
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• 1999

본 연구에서는 하천-대수층 계에서 수치모형과 두 종류의 해석모형을 적용하여 유도침투량 곡선을 유도하여 비교하였으며, 투수계수의 이방성비 및 지하수 유입 방향이 유도침투량 산정에 미치는 영향을 평가하였다. 유도침투량 곡선은 단순한 그래프 형태로 표시되며, 유도침투량, 양수량, 하천과 우물사이의 거리, 유동 지하수 유입량 등의 4가지 인자만을 포함하기 때문에 유도침투량의 결정에 유용하게 적용될 수 있다. 검토된 조건 아래에서 Wilson 해석모형과 FEWA 수치모형의 유도침투량 곡선은 근사적으로 일치하였으며, 투수게수의 이방성비는 유도침투량에 큰 영향을 미치는 인자로 평가되었다. 본 연구에서 적용된 방법과 도출된 결과들은 유도침투 현상을 이해하는데 도움이 되며, 양수우물의 계획 및 설계, 용수공급 우물의 수질관리에 필요한 유도침투량과 양수량의 최적 결정에 적용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.383-391
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• 2020

본 연구에서는 2층 누수대수층 시스템에 관한 Hunt 해석해와 Ward and Lough 해석해를 이용하여 천부지하수 양수 및 심부지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하고 그 차이를 비교, 분석하였다. 하천과 관정간의 이격거리, 대수층의 투수량계수와 저류계수, 상부층과 하부층간의 누수계수의 조합에 따라 총 45,000가지 경우에 대해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량인 하천수 감소비를 천부와 심부지하수 양수 각각에 대해 산정하고 그 차이를 정량적으로 분석하였다. 층간 누수계수가 10^-61/d로 매우 작은 경우 천부 및 심부지하수 양수로 인한 5년 평균 하천수 감소비의 차이는 수리특성조건에 따라 최대 0.9로 큰 편차를 보이고 천부대수층의 하천고갈인자(SDF)와 지수함수적 감소 관계가 지배적으로 나타났다. 이러한 하천수 감소비의 차이는 층간 누수계수가 증가함에 따라 층간 상호작용 영향으로 SDF 값과의 지수함수적 관계가 점차 둔화되고 누수계수가 10^-31/d이 되면 최대 0.2의 작은 차이가 발생하여 층간 수리적 연결성이 큰 조건에서는 하천수 감소에 미치는 지하수 양수 심도의 영향은 거의 없는 것으로 분석되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권4호
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• pp.32-41
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• 2004

조석의 효과가 대수층에 미치는 해안대수층에서 지하수-지표수 상호작용에 관한 모사를 위해 수치모델링을 이용하였다. 모사에 사용한 모델은 하천경계와 해안경계가 서로 직교하며 하천은 대수층을 부분관통하고 있다. 해안경계와 하천경계에 의한 영향을 각각 살펴보고 두 경계조건에 의한 동시효과를 함께 모사하였다. 모사기간동안 해안경계에 의한 영향은 일정한 범위까지만 나타났으나, 하천경계에 의한 영향은 시간의 증가에 따라 영향범위가 넓어졌다. 하천경계와 해안경계조건이 만나는 부근에서는 해안경계에 의한 지하수위의 반복적인 상승과 하강으로 인해 두 경계조건에 의한 지하수위가 상호 상승작용을 일으키기도 하고 상호 상쇄되어 지하수위의 변화가 없는 영역이 나타나기도 한다. 따라서 이러한 하천과 해안경계조건이 상호 교차하는 주변 대수층에서의 수위를 측정하여 해안대수층에서의 수리상수를 추정하면 수리확산계수를 과대 혹은 과소평가하는 오류를 범할 수 있으므로 주의를 요한다. 하천바닥의 컨덕턴스(conductance)와 하천의 폭이 주변 대수층에 미치는 영향을 살펴보기 위해 입력인자를 변화시키며 모사한 결과, 하천폭의 증가에 의한 주변 대수층에서의 지하수위 변화는 하천바닥의 면적이 증가함에 따라 하천바닥 전체에서 대수층으로 유동하는 유량이 증가하기 때문이다.