• 한국수자원학회논문집
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• 제42권11호
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• pp.1005-1015
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• 2009

해안대수층의 염수침투에 의한 담수-염수 경계면 특성을, 가로 140 cm, 세로 70 cm, 두께 10 cm 의 직사각형 모래수조 모형을 이용하여 모의하였다. 대수층 모형의 특성과 염수의 염도에 따른 총 31가지의 실험을 수행하였으며, 위치흐름 해석법을 유도한 Glover (1959)의 이론식과 호도그래프를 이용한 Henry (1959) 해석식 및 위치흐름 해석법을 이용한 Strack (1976)의 해석해 결과와 비교하였다. 대수층의 수리전도도, 해수의 염도, 그리고 해안가 지표경사에 따른 담수-염수 경계면의 위치와 기울기를 모의하였다. 다공질매체의 수리전도도와 해수의 염도가 높을수록 평형을 이루려는 담수-염수의 수위비($H_F/H_S$)가 높아지고, 이에 따라 경계면이 염수조 방향으로 이동하였다. 또한 염수조 방향의 모래사면의 경사가 급해질수록 경계면의 기울가가 완만하게 형성되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권7호
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• pp.783-794
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• 2013

지하수 의존도가 높은 제주도에서는 담수 지하수는 물론 어류의 육상 양식을 위한 염분이 높은 지하수도 활발하게 개발되고 있다. 본 연구는 제주도 성산유역을 대상으로 담수와 염수 지하수 개발이 지하수계에 미치는 영향을 분석하였다. 경계면 모델을 이용하여 담수와 염수의 흐름을 모의하고 담수와 염수 개발의 영향을 조사하였다. 담수 개발은 기존의 연구 결과에서 익히 알려진 바와 같이 지하수위 강하와 해수쐐기 침투를 야기하는 것으로 나타났다. 염지하수 개발은 지하수위를 강하시키는 부정적 영향과 함께 해수침투를 저감시키는 긍정적 효과도 있는 것으로 나타났다. 담-염수사이의 유한한 두께의 천이대에 대한 수정 Ghyben-Herzberg 비율을 유도하고 해수침투 관측정에서 관측된 자료와 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2018

Small islands rely heavily on groundwater resources in addition to rainwater as the source of freshwater since surface water bodies are often absent. The groundwater resources are vulnerable to sea level rise, coastal flooding, saltwater intrusion, irregular pattern of precipitation resulting in long droughts and flash floods. Increase in population increases the demand for the limited groundwater resources, thus aggravating the problem. In this study, the effects of climate change on Tongatapu Island, Kingdom of Tonga, a small island in Pacific Ocean, are investigated using a sharp interface transient groundwater flow model. Twenty nine downscaled General Circulation Model(GCM) predictions are input to a water balance model to estimate the groundwater recharge. The temporal variation in recharge is predicted over the period of 2010 to 2099. A set of GCM models are selected to represent the ensemble of 29 models based on cumulative recharge at the end of the century. This set of GCM model predictions are then used to simulate a total of six climate scenarios, three each (2010-2039, 2040-2069, and 2070-2099) under RCP 4.5 and RCP 8.5. The impacts of predicted climate change on groundwater resources is evaluated in terms of freshwater volume changes and saltwater ratios in pumping wells compared to present conditions. Though the cumulative recharge at the end of the century indicates a wetter climate compared to the present conditions the large variability in rainfall pattern results in frequent periods of groundwater drought leading to saltwater intrusion in pumping wells. Thus for sustaining the limited groundwater resources in small islands, implementation of timely assessment and management practices are of utmost importance.

• 한국환경과학회지
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• 제23권12호
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• pp.1977-1985
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• 2014

Many countries around the world are amplifying interest and studies on irrigation, flood control and environment with concern on serious water problems. Especially for irrigation in water supply vulnerable areas such as coastal areas - islands, business on underwater resource security facilities are promoted to secure stable water resources due to development of society and increase of life quality. Also, various policies such as reuse of leaking underwater, utilization of underwater at waterfront, and artificial recharge, etc are planned and designed. In order to develop small sized underwater resource secure technology, verification of seawater-freshwater interface is executed and how the balance between these will develop is a great interest of coastal areas - islands. In this study, seawater-freshwater interface behavior analysis experiment was conducted while reflecting properties of coastal areas - islands and executed hydraulic similitude of saltwater intrusion form control technology on abstraction.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.77-89
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• 2004

A computer model is developed to assess optimal ground water pumping rates and optimal locations of wells in a coastal region. A sharp interface model is used to simulate the freshwater and salt water flows. Drawdown, upconing, saltwater intrusion and the contamination of well are considered in this model. A genetic algorithm with parallel processing is used to identify the optimal solution.

• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.17-27
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• 2003

본 연구에서는 해수침투에 관한 기존 이론을 검증하고 지하수 함양량과 양수량의 변화에 따른 담-염수 경계면 이동현상을 고찰하기 위하여 실내 모형규모의 자유면 대수층에서 시간 영역 광전자파 분석기 (Time Domain Reflectometry: TDR)를 이용하여 2차원 염수침투 현상을 관측하였다. 실험 결과 염수와 담수의 경계면에서는 분산 혹은 확산에 의한 혼합대 (mixing zone)가 두텁게 형성되었으며 Badon Ghyben과 Herzberg가 가정한 비혼합 경계면 (sharp interface)은 형성되지 않았다. 따라서 본 연구에서 획득한 기준 해수면에 대한 자유수면($H_{f}$)과 염수 경계면($H_{s}$)까지의 깊이의 비에 관한 실험치와 Ghyben-Herzberg 근사법의 이론치가 일치하지 않음을 알 수 있었다. 한편, 함양량과 양수량을 달리하면서 경계면의 변화를 관찰한 결과 주어진 함양량에 대하여 양수량이 증가함에 따라 경계면의 이동속도가 증가하였고, 본 모형조건하에서 경계면의 이동속도는 함양량에 대한 양수량의 비 ($Q_{p}/Q_{r}$)에 약 7배나 달하는 것으로 나타났으며 이는 해안선에 인접한 해수 침투 취약지역에서는 양수량이 아주 중요한 역할을 한다는 것을 지시한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.527-535
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• 2018

제주 서부 지역은 해수침투로 인해 농업 활동이 지장을 받고 있는 지역이다. 본 연구에서는 제주 서부 유역을 대상으로 해수침투의 발생 원인을 밝히고 이에 따른 관리 방안을 모색하기 위하여 3차원 밀도기반 지하수 유동 모델인 SEAWAT을 사용하여 정밀 모델을 구축하였다. 연구 결과 담염수 경계면이 내륙방향으로 이동한 것은 몇십미터 수준이었으나 해수 쐐기에 의한 계절별 관정 오염이 발생하는 것을 밝혀내내었다. 본 연구에서는 서부 지역에서 대표적으로 해수침투에 의한 농작물 피해가 발생하는 고산 지역을 대상으로 해수 쐐기를 발생시키지 않는 적정 양수량을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 적정 양수량은 제주도에서 운영하고 있는 가뭄 대응 기준수위 정책과 연계한 방식이기 때문에 향후 연구를 통해 실제 사용 가능성을 내포하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.905-908
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• 2009

In the management of groundwater in coastal areas, saltwater intrusion associated with extensive groundwater pumping, is an important problem. The groundwater optimization model is an advanced method to study the aquifer and decide the optimal pumping rates or optimal well locations. Cheng and Park gave the analytical solutions to the optimization problems basing on Strack's analytical solution. However, the analytical solutions have some limitations of the property of aquifer, boundary conditions, and so on. A simulation-optimization numerical method presented in this study can deal with non-homogenous aquifers and various complex boundary conditions. This simulation-optimization model includes the sharp interface solution which solves the same governing equation with Strack's analytical solution, therefore, the freshwater head and saltwater thickness should be in the same conditions, that can lead to the comparable results in optimal pumping rates and optimal well locations for both of the solutions. It is noticed that the analytical solutions can only be applied on the infinite domain aquifer, while it is impossible to get a numerical model with infinite domain. To compare the numerical model with the analytical solutions, calculation of the equivalent boundary flux was planted into the numerical model so that the numerical model can have the same conditions in steady state with analytical solutions.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.105-119
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• 2023

기후 변화에 따라 용수 공급량은 줄어들고 있으며, 해안 및 도서지역은 지하수의 의존도가 높아 활용 가능한 용수의 양이 줄어들고 있다. 지속 가능한 해안 도서 지역의 물 공급을 위해 현재의 상태를 정확히 진단하고 효율적인 용수의 배분 및 관리가 필요하다. 해안 도서 지역의 지하수 흐름의 정밀한 분석을 위해 제주 동부의 성산유역을 대상으로 해안 담지하수 유출량을 산정하였다. 중요 매개변수인 담수층의 두께의 산정은 다심도 관측공에서 측정되는 전기전도도를 이용하여 수직적인 보간을 통해 추정하는 방법과 Ghyben-Herzberg의 이론적인 비율을 이용하여 추정하는 방법을 사용하였다. Ghyben-Herzberg의 비율을 사용한 값은 변화하는 담-염수 경계면의 정밀한 추정이 불가능하며, 전기전도도로 분석한 값은 담-염수 경계면의 현재 상태를 나타낼 수 있다. 매개변수는 가상의 격자에 분포시키고, 각각의 격자에 대한 해안 담지하수 유출 유량의 평균을 유역 대표 유량으로 결정하였다. 유역 규모의 연도별 해안 담지하수 유출량 산정과 유량 분포를 나타냈으며, 2018년에서 2020년까지의 해안 담지하수 유출량은 전기전도도로 추정한 담수층의 두께를 적용한 방법은 6.27 × 10⁶ m³/year, Ghyben-Herzberg의 비율을 적용한 방법은 10.87 × 10⁶ m³/year로 나타났다. 본 연구에서 나타낸 결과는 해안 도서지역의 정밀한 물수지 분석 등을 이용하여 지속가능한 용수의 공급을 결정하는 정책의 근거 자료로 활용할 수 있다.