• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1079-1088
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• 2013

지하수 양수정의 위치는 대수층내 지하수 유동과 하천-대수층의 상호작용에 영향을 미치므로 효과적인 지하수 개발 이용 및 하천수 관리를 위해서는 개별적인 지하수 관정의 양수 위치에 따른 하천수량 변화를 정량적으로 분석하는 과정이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 경기도 이천에 위치한 신둔천 유역에 대해서 단일 관정으로부터의 지하수 양수가 인근 하천구간에 미치는 영향을 지표수-지하수 통합모형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 모의, 분석하였다. 유역내에 존재하는 지하수 관정들 중 임의로 50개를 선별하고 각각의 단일 관정의 양수로 인한 인접 및 하류부 하도 구간의 하천수 감소에 미치는 영향을 평가하였고, 특히 양수로 인한 하천 영향 판별 지표로 많이 사용되고 있는 하천고갈인자 및 하천바닥인자의 적용성을 검토하였다. 각각의 단일 관정의 지하수 양수 전 후의 하천유량을 비교한 결과 양수량 대비 하천수 감소량은 작게는 20% 미만에서 크게는 90%가 넘는 등 지역 및 하천-관정 이격거리에 따라 큰 차이를 나타내었다. 하천고갈인자와 하천바닥인자 모두 하천수감소량과는 상관성이 높지 않아 양수로 인한 하천에 미치는 영향을 판정하는 절대적인 기준이 될 수는 없는 것으로 분석되었다. 하지만, 하천-관정 이격거리가 약 500 m 이내인 경우에는 하천바닥인자는 하천 영향정도를 평가하는 지표로 사용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권12호
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• pp.1243-1258
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• 2012

본 연구에서는 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 예측할 수 있는 상관관계식을 지표수-지하수 통합모의 결과를 이용하여 유도하였다. 신둔천과 죽산천 두 개의 시험유역에 대해 지표수-지하수 통합모형 SWAT-MODFLOW을 적용하여 다양한 양수조건에 따른 하천수 감소량 자료를 모의 생성하였으며, 생성된 자료를 바탕으로 다중회귀분석을 실시하여 지하수 양수량, 하천과 양수정 이격거리, 대수층 및 하천바닥의 수리특성, 강수량 등의 함수인 하천수 감소량 산정 식을 유도, 제시하였다. 개발된 상관관계식은 하천인근 지하수 양수에 따른 하천수 영향을 평가하는데 간편하게 적용될 수 있으며, 지하수 양수량 중 하천수에 해당하는 부분인 하천수 기여도를 산정하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.50-63
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• 2018

급격한 도시화를 겪으면서 자연적인 물순환 체계의 왜곡을 초래하였다. 이러한 물순환 구조의 변화는 기존 수자원 이용 경향을 변화시키며 하천 건천화 현상을 유발하고 있다. 이를 관리하기 위해 건천화 평가 및 예측이 가능한 하천 건천화 영향 평가 기술이 필요하다. 하천 건천화 영향평가 기술 수행을 위해서는 기초자료로써 GIS 기반의 공간자료 구축이 필수적이나, 관련 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하천 건천화 평가를 위한 GIS 기반의 시계열 공간자료 활용에 대한 연구를 수행하였다. 이에 6개 하천 건천화 영향요소(기상, 토심, 산림밀도 및 높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용)을 대상으로, 과거 수십년 간의 변화과정을 전국 단위 GIS 자료로 구축하여 연속수문모형 운용에 대한 기초자료로 활용하였다. 이러한 영향요소를 대상으로 시계열에 따라 하천 건천화 원인을 분석하고 해석할 수 있는 분포형 연속수문모형 기반의 DrySAT을 활용하여 하천 건천화 영향요소별 연유출량 및 건천화 평가를 수행하였다. 그 결과, 다른 요소들은 고려하지 않고 주어진 기상 조건하에 연유출량은 기본값 977.9mm로 산출되었다. 반면, 토심 감소, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 연평균 유출량은 각각 1,003.5mm, 942.1mm, 961.9mm, 915.5mm, 1003.7mm로 산출되었다. 산출된 결과는 하천건천화의 주요 원인으로서 지표유출량을 증가시켜 하천유량을 감소시키는 토심의 감소, 지표유출량을 감소시키는 산림 밀도의 증가, 지표하유출량을 감소시키는 도로의 증가, 기저유출량을 감소시키는 무분별한 지하수 개발과 지하수이용량의 증가, 지표유출량을 증가시키는 불투수지역의 증가를 들 수 있다. 또한, 하천 건천화 정의 및 등급 범위를 통해서 건천화 등급에 따라 표준유역별로 나타내었으며, 기상, 토심 감소 고려, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 건천화 등급은 각각 2.1, 2.2, 2.5, 2.3, 2.8, 2.2로 나타났다. 기본값인 강우조건을 제외한 5개 하천 건천화 영향요소에 대한 건천화 영향순위는 지하수 이용량 변화에 대한 건천화 영향이 제일 컸으며, 산림 밀도 변화, 도로 건설 변화, 토지이용 변화 및 토심 변화 순으로 나타났다. 향후 전국 하천 건천화 평가시스템 개발을 통해 6개 하천 건천화 영향요소에 대한 미래 자료 변화 및 이에 대한 건천화의 진행전망 등 시스템에 의한 평가결과를 토대로 맞춤형 하천 건천 관리 및 방지 방안을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권9호
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• pp.769-779
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• 2015

본 연구에서는 죽산천 주변 지역에 대해 SWAT-MODFLOW 결합모형으로 암반층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 모의하여 하천-관정 이격거리, 대수층 및 하천바닥층 수리특성 등과의 관계를 파악하고, 양수 위치에 따른 하천수 감소량을 공간적으로 표출하여 그 특징을 분석하였다. 양수정 위치에 따른 하천과의 이격거리, 투수량계수, 저류계수, 하천바닥층 수리전도성 등의 차이로 인해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량 비율이 10~90%의 범위를 나타내었으며, 투수량계수가 $10m^2/day$ 보다 크거나 저류계수가 0.1보다 작은 경우 대부분 관정에서 하천수 감소율이 50%를 초과하는 것으로 분석되었다. 암반층에서 지하수를 양수할 경우 5년 동안 평균적으로 53.6%의 하천수 감소율을 나타내어 충적층 양수에 비해 12.9% 만큼 덜 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 죽산천 중하류부에서 양수 영향이 비교적 크게 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권7호
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• pp.545-552
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• 2015

본 연구에서는 죽산천 주변 지역에 대해 지하수 양수에 따른 하천수 감소 영향을 공간적으로 분석하였다. 하천 주변 500 m 이내에 위치한 지하수 관정 각각에 대해 지표수-지하수 결합모형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 양수 후 하천수 감소량을 반복적으로 모의하였다. 모의 결과, 양수량 대비 하천수 감소율이 20~96%의 범위로 큰 차이를 보였으며, 특히, 하천과 관정간 이격거리가 100 m 이내, 수리확산 계수가 $500m^2/d$ 초과, 하천바닥층 수리전도성이 25 m/d를 초과한 경우에 양수량 대비 하천수 감소율이 60%를 넘어 양수 영향이 큰 것으로 분석되었다. 지하수 관정의 공간적인 위치에 따른 하천수 감소 영향을 정량적으로 쉽게 파악할 수 있도록 관정 위치별 하천수 감소량을 양수량 대비 퍼센트 값을 가지는 등치선 곡선으로 나타내었다. 죽산천 중하류구간 주변지역이 상류지역에 비해 지하수 양수로 인한 영향이 단기간에 크게 하천에 도달하였으며, 양수기간 5년 동안 평균적으로 약 66.7%의 하천수 감소율이 발생하는 것으로 분석되었다. 하천수량에 미치는 지하수 양수 영향을 공간적으로 표출함으로써 하천변 지하수 허가 관리에 있어 객관적인 정보로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.177-186
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• 2013

The purpose of this study was to analyze the temporal and spatial characteristics of the stream flow of small rural streams for investigating the status of stream depletion located downstream of irrigation reservoir. Bonghyun and Hai reservoirs and each downstream were selected for this study. Streamflow was measured for 8 stations downstream from two reservoirs from 2010 to 2012. The water quality samples were collected monthly from the 8 stream stations and 2 reservoir stations from 2011 to 2012. The stream depletion was found in most of the downstream of reservoirs for the non-irrigation period and even in the irrigation period when there were a lot of antecedent precipitation. We found that the stream segments where there were few streamflow, vegetation covers the stream and block the streamflow which makes the stream lost its original function as a stream. Water quality monitoring results of Bonghyun stream indicated that the concentration of SS, Turbidity, TOC, COD were decreased as the stream flows from the reservoir to downstream while the TN and TP were increased. The correlation analysis for water quality data indicated that the correlation between T-N and T-P was high for Bonghyeon and Sukji streams, respectively. Continuous monitoring for rural streams located in downstream of reservoirs are required to quantify the status of stream flow depletion and determine the amount of environmental flows.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권10호
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• pp.1051-1067
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• 2012

겨울철 작물재배를 위해서 비닐하우스 보온을 위한 수막시설의 이용이 늘어나고 있어 과다한 지하수 이용에 따른 수위 강하 및 하천수 감소를 유발하고 있다. 따라서 수막시설재배 지역에서의 지하수 양수가 지하수 대수층과 연결된 하천에 어떠한 영향을 미치는 지를 정량적으로 평가해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 경기도 이천시 신둔면 수하리 일대 수막시설재배지역에 지하수위와 온도를 계측하기 위한 지하수 관측공을 제내지와 제외지에 설치하고 관측 결과를 분석하여 지하수 양수에 따른 하천-지하수 상호유동계의 변화를 평가하였다. 연구대상지역은 수위와 수온 관측 결과, 수막시설재배기간 동안 지하수 양수의 영향으로 하천수가 지하수계로 유입되는 손실하천의 양상을 나타내었다. 하천바닥층에 대해 침윤계 실험을 통해서 유도한 수두차와 침윤량간의 관계에 자동관측된 수위자료를 대입하여 하천과 지하수계 상호간 유동량의 연속적인 변화를 산정한 결과 수막시설재배가 한창인 2월말에는 지하수 이용량의 약 16% 만큼의 하천수가 감소하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.617-625
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• 2016

본 연구에서는 하천변에 실제로 위치한 지하수 관정 110개를 대상으로 Hunt (1999)의 해석해를 이용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하였다. 대상 관정 각각에 대해 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 대부분의 관정에서 양수기간 5년 동안 평균적으로 80%를 초과하는 것으로 분석되었다. 하상수리전도도가 $1.0{\times}10^{-9}m/s$로 매우 작고 하천바닥인자(SBF)가 1 보다 작은 경우를 제외하고는 하천경계조건의 영향으로 하천방향 영향거리가 짧아져 비대칭적 지하수위 강하 분포를 크게 유발하는 것으로 나타났다. 하상수리전도도가 $1.0{\times}10^{-7}m/s$보다 크고 하천고갈인자(SDF)가 100 보다 작은 경우에는 하천수 감소율이 80 %를 초과하여 양수의 영향이 크게 발생하였으나, 그 외의 조건에 대해서는 SDF 값만으로 하천 영향의 대소를 판별하기에 한계가 있는 것으로 분석되었다. 또한 하폭이 400 m를 넘는 경우에는 하상수리전도도 변화에 따른 하천수 감소율의 변화가 크지 않는 것으로 분석되었다.

• 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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• 제45권12호
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• pp.1259-1273
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• 2012

본 연구에서는 지표수와 지하수의 통합거동을 유역 스케일로 장기간 모의할 수 있고 양수정의 공간분포를 고려할 수 있는 유역단위 통합수문해석모형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 복하천 지류인 신둔천 유역에 대해 지하수 이용에 따른 하천수 감소량을 모의하였다. 하천수 취수, 하수처리수 방류, 농업용 저수지 관개, 지하수 양수 등 유역의 물 이용상황을 복합적으로 고려하였고, 특히 농업용 저수지 운영및 지하수 배출수의 회귀영향을 모의할 수 있도록 모형 개선을 수행하였다. 지하수 양수 유무에 따른 모의 결과, 신둔천 유역은 지하수 양수로 인해서 연평균 하천유량이 10% 넘게 감소하였고, 갈수량은 약 40% 만큼 감소한 것으로 평가되었다. 특히 겨울철 비닐하우스 지역의 과잉 양수로 인한 지하수위 저하 영향이 수막시설재배가 종료된 후 농번기인 4월에서 6월 동안에 크게 발생하였다. 하천과 관정간 이격거리별 지하수 이용에 따른 하천수 감소량을 모의한 결과, 신둔천 유역은 300m 이내의 관정이 하천유량감소에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.