• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.253-257
• /
• 2007

Channel-aquifer interaction is one of the key hydrological processes that determine water flows in the stream/river channel. Field measurements of channel-aquifer interaction, however, is very difficult and costly, particularly when one intends to understand its variations across a catchment for a long period. Hydrological simulations using a catchment model are a relatively easier and cheaper alternative provided the model structure is appropriate for describing channel-aquifer interaction. In this study, a catchment model called CAMEL (Chemicals from Agricultural Management and Erosion Losses) is used for estimating channel-aquifer interaction over time and space. CAMEL is a distributed catchment model to simulate transformation and transport processes of sediment and pollutants as well as water flows at the catchment scale. In the model, a catchment is represented using a network of square columns each of which is comprised of various storages of water. CAMEL explicitly simulates both surface and subsurface processes including channel-aquifer interaction. This paper presents an application study results of CAMEL for the Tarland Burn Catchment, a small (catchment area $52\;km^2$) rural catchment in Scotland, UK, demonstrating some of the channel-aquifer interaction dynamics across the catchment during a 2-year period.

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

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제18권5호
• /
• pp.65-76
• /
• 2013

The water-table fluctuation (WTF) method has been often used for estimating groundwater recharge by analysis of waterlevel measurements in observation wells. An important assumption inherent in the method is that the water level rise is solely caused by precipitation recharge. For the observation wells located near a stream, however, the water-level can be highly affected by the stream level fluctuations as well as precipitation recharge. Therefore, in applying the WTF method, there should be consideration regarding the effect of stream-aquifer interactions. Analysis of water-level hydrographs from the National Groundwater Monitoring Wells of Korea showed that they could be classified into three different types depending on their responses to either precipitation recharge or stream level fluctuations. A simple groundwater flow model was used to analyze the errors of the WTF method, which were associated with stream-aquifer interactions. Not surprisingly, the model showed that the WTF method could greatly overestimate recharge, when it was used for the observation wells of which the water-level was affected by streams. Therefore, in Korea, where most groundwater hydrographs are acquired from wells nearby a stream, more caution is demanded in applying the WTF method.

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

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제43권10호
• /
• pp.893-909
• /
• 2010

지하수의 지속가능개발량을 산정하기 위해서는 유역 내에서 지하수 개발에 따라 시공간적으로 끊임없이 변화하는 하천과 대수층의 상호흐름을 포함한 물 순환계의 유동을 모의하여야 한다. 유역 단위의 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 특성을 모의하기 위한 강우-유출모형으로 탱크모형과 SWMM 모형을 선정하였다. 토양저류구조 표준3단 탱크모형을 하천과 대수층의 상호흐름을 모의할 수 있도록 개선하였다. 오차의 비등분산성을 고려하기 위한 분산함수를 가진 최우도추정법을 적용하고, 전역 최적화 기법인 Simulated Annealing 방법을 적용하여 탱크모형과 분산함수의 매개변수를 동시에 추정하였다. 하천-대수층 상호흐름을 개선한 SWMM-GE모형은 도시하천에 적용되어 검증을 받은바 있다. 금강의 지류인 갑천 유역에 하천-대수층 상호흐름을 개선한 탱크모형(TANK_GS)을 적용한 결과 개선 전 보다 모형성능평가가 더 나았으며, SWMM-GE 모형과 동일하게 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 현상을 잘 모의하고 있었다. 향후 권역 수자원 계획 등에 활용이 용이한 탱크모형(TANK_GS)을 이용하여 지하수의 지속가능 개발량 산정이 가능하다.

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

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

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제41권9호
• /
• pp.919-927
• /
• 2008

도시지역의 하천수와 지하수의 교류를 평가하기 위하여 대구지역을 선정하였다. 연구대상지역에는 낙동강, 금호강 및 25개 하천이 총 유로길이 240 km로 유하하고 있다. 하천수와 지하수의 교류량의 산정은 Darcy식을 이용하였다. 연구대상지역을 16개 소유역으로 나누어서 계산하고 그 결과를 비교하였다. 교류량 산정에는 지하수위, 하천수위, 투수계수, 대수층 두께 및 하천과 가장 근접한 우물과의 거리를 적용하였다. 소유역별 지하수의 하천 유출량, 하천수의 지하수함양량 및 교류량을 산정하였다. 연구 대상지역에서 하천으로 유출하는 지하수량은 약 $72{\times}10^6m^3/year$이고 지하수를 함양하는 하천수량은 약 $35{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 약 $108{\times}10^6m^3/year$이고 하천수와 지하수의 교류량 수지는 약 $37{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 고령교 유역에서 약 $29{\times}10^6m^3/year$로 가장 많고 달창댐 유역에서 약 $0.2{\times}10^6m^3/year$로 가장 적게 발생하였다. 교류량 산정 결과 연구대상지역 에서는 하천수와 지하수의 교류가 대단히 활발하며 소유역간 차이가 큼을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 도시지역의 지표수와 지하수의 교류량을 보다 정도 높게 파악하기 위한 연구가 필요한 것을 알 수 있었다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제18권9호
• /
• pp.1017-1026
• /
• 2009

In Jeju island, the surface runoff characteristics are quite different from those of inland. Most of streams show dried characteristics by means of large portion of recharge which goes to the deep aquifer. For this reason, the accurate estimation of hydrologic components by using watershed model like SWAT is very difficult. On the other hand, the integrated SWAT-MODFLOW model is able to simulate the complex runoff structure including stream-aquifer interaction, spatial-temporal groundwater recharge and so on. The comprehensive results of Pyoseon region in Jeju island show that the amount of groundwater discharge to stream is very small, but it might be added to the discharge into the sea. Statistical analysis shows that SWAT-MODFLOW's results represent better than SWAT's. Also, SWAT-MODFLOW produces a reasonable water budget which shows a quite similar pattern of observed one. This result proves that the integrated SWAT-MODFLOW can be used as a proper tool for hydrologic analysis of entire Jeju island.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권5B호
• /
• pp.481-488
• /
• 2006

본 연구는 준분포형 장기유출모형인 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모형인 MODFLOW를 통합한 새로운 시도에 관한 것이다. SWAT모형은 준분포형 특성상 지하수 성분중에서 투수계수나 저류계수등의 분포형 매개변수를 고려할 수 없으며 지하수 함양량, 수두와 양수량 분포 등을 고려하는데에도 어려움이 있다. 이와같은 문제점을 극복하기 위해 SWAT의 수문반응단위인 HRU와 MODFLOW의 기본단위인 셀간의 특성치들을 주고받을 수 있는 완전연동형 기법을 제시하였다. 이러한 결합은 하천망과 대수층간의 상호작용을 경계흐름으로 고려함으로써 완성되었다. SWAT-MODFLOW 결합모형을 우리나라 경안천 수위관측소 유역에 시험적으로 적용한 결과, 포화대와 하천지류간의 상호작용이 경안천 유역의 유출량 산정에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 이와 함께 결합모형은 지하수두 및 함양량의 시공간적 변동성을 재현하는 등 광범위한 적용가능성을 보여주었다.