• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.697-723
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• 2022

본연구에서는 제주도의 중제주 수역 내에 위치하는 총 12개 지하수 관정에서 미래 30일 기간의 지하수위를 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 예측 모델개발을 위해 시계열 예측에 적합한 딥러닝 기법의 하나인 누적 장단기 메모리(stacked-LSTM) 기법을 이용하였으며, 2001년에서 2022년 동안 관측된 일 단위 강수량, 지하수 이용량 및 지하수위 자료가 예측 모델개발에 활용되었다. 특히, 본 연구에서는 입력자료의 종류 및 과거 자료의 순차 길이에 따라 다양한 모델을 구축하고 성능을 비교함으로써 딥러닝 기반 예측 모델개발에서 고려하여야 할 사항에 대한 검토와 절차를 제시하였다. 예측 모델개발 결과, 강수량, 지하수 이용량 및 과거 지하수위를 모두 입력자료로 활용하는 모델의 예측성능이 가장 뛰어난 것으로 확인되었으며, 입력으로 활용되는 과거 자료의 순차가 길수록 예측의 성능이 향상됨을 확인하였다. 이는 제주도의 깊은 지하수위 심도로 인하여 강수와 지하수 함양 간 지연시간이 길기 때문으로 판단된다. 이뿐만 아니라, 지하수 이용량 자료의 경우, 모든 이용량 자료를 활용하는 것보다 예측하고자 하는 지점의 지하수위에 민감한 영향을 주는 관정을 선별하여 입력자료로 이용하는 것이 예측 모델의 성능 개선에 긍정적 영향을 주는 것을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 지하수위 예측 모델은 현재의 강수량 및 지하수 이용량을 기반으로 미래의 지하수위를 예측할 수 있어 미래의 지하수량에 대한 건전성 정보를 제공함에 따라 적정 지하수량 유지를 위한 다양한 관리방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권4호
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• pp.515-524
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• 2015

The estimation of groundwater usage in Jeju island is important to understand hydrologic cycle system and to plan management of water resource because large amounts of groundwater have been used for agricultural and domestic purpose. The model has been developed to estimate agricultural groundwater usage for garlic at uplands and citrus at orchards raising outdoors using the soil water balance model from FAO 56, respectively. The total amount of water supplied for the crop evapotranspiration and the multipurpose function such as sprout promotion can be simulated by the model. However, due to the discrepancy of water use in initial stage between calculated and observed, the model was calibrated and verified using actual groundwater usage monitoring data for 3.5 years (2011.6 to 2014.12) at three uplands for garlic and three orchards for citrus. Consequently, it would be concluded that the model simulated efficiently actual water usage in that root mean square (RMS) and normalized RMS of the validation stage were less than 8.99 mm and 2.43%, respectively, in two different conditions.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권1호
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• pp.22-32
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• 2012

This study suggests a method to grade groundwater quality quantitatively using statistical approaches for evaluating the quality of groundwater in wells included in the Groundwater Quality Monitoring Network (GQMN). The proposed analysis method is applied to GQMN data from 2001 to 2008 for nitrate nitrogen, chloride, trichloroethylene, potential of hydrogen (pH), and electrical conductivity. The analysis results are obtained as groundwater quality grades of the groundwater representing each of the monitoring stations. The degree of groundwater contamination is analysed for water quality parameters, district, and usage. The results show that the degree of groundwater contamination is relatively high by nitrate nitrogen, bacteria and electrical conductivity and at Seoul, Incheon, Gwangju, Gyeonggido and Jeollado. The degree of contamination by nitrate nitrogen and trichloroethylene is especially high when the groundwater is used for agricultural and industrial water, respectively. It is evaluated that potable groudnwater in GQMN is significantly vulnerable to nitrate nitrogen and bacteria contamination.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권1호
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• pp.76-87
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• 2021

Groundwater is considered to be the best water resource to solve water shortage problems during drought periods. Even though excessive pumping (overdraft) during short-period may give an unprofitable effect on groundwater hydrology, it has a primary role to solve a lack of water resources and to maintain incomes of farmers. This study evaluated maximum irrigation amounts of groundwater to each local-government and province during drought periods. Maximum irrigation amounts of groundwater were evaluated using cumulative groundwater usage data of each local-government during normal and drought years. Maximum irrigation amounts of groundwater during drought periods would be roughly identified as approximately 1.3 times more than the exploitable amounts of groundwater resources for each local-government. Drawdown-limitation depth on groundwater levels at each monitoring well was determined by transforming the maximum irrigating amounts into degree of change on levels. Universal limitation depth of drawdown on groundwater levels was evaluated to be approximately three times of annual fluctuating range on groundwater levels for each monitoring well. Systematic response on groundwater demands with abiding by drawdown-limitation depth can attain an optimal irrigation of groundwater resources during short-term drought.

• 지질공학
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• 제32권2호
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• pp.257-270
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• 2022

본 연구에서는 제주도 전역에 대해 발생하고 있는 지하수위 저하 현상의 원인을 평가하기 위한 분석이 실시되었다. 이를 위해 지하수위, 강수, 지하수 이용량 시계열 자료 및 토지 이용에 대한 정보를 취득하고 이들 간의 상관성을 분석하여 지하수위 저하 원인을 파악하고자 하였다. 반응표면 분석법 및 민감도 분석법을 이용하여 지역별 강수 및 지하수 이용량 변화가 지하수위 변동에 미치는 영향력을 정량화하였으며, 획득된 영향력 지도 및 다양한 공간통계 자료를 비교 분석함으로써 지하수위 하강 원인을 분석하고, 이를 통해 지역별 지하수량 관리를 위한 방안을 고찰하였다. 분석 결과, 서부지역의 지하수위 하강률이 동부지역에 비하여 큰 것으로 나타났으며, 특히, 서부지역은 지하수 이용량이 지하수위 변동에 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 반면, 동부지역의 경우, 지하수위 변동에 대한 강수의 영향력이 크게 나타났으며, 지하수위 저하율은 상대적으로 작게 나타나고 있다. 하지만, 강수량 대비 지하수 이용량의 증가율이 서부지역에 비하여 빠르게 발생하고 있고, 동부지역의 넓은 기저 지하수대 형성 양상 및 해수 침투가 지속적으로 보고되고 있는 점에서 미루어 보았을 때, 지하수 이용량이 증가함에 따라 지하수의 절대량은 줄어들었음에도 염수압으로 인하여 지하수위 저하가 크지 않은 것처럼 나타났을 가능성이 있는 것으로 평가되었다. 이를 종합하였을 때, 서부지역에 대한 지하수량 관리를 위해서는 강수 및 지하수 이용량에 대한 정보가 필수적으로 고려되어야 할 것으로 판단되며, 동부지역은 이 외 광역적인 수리학적 스트레스를 가할 수 있는 요소(해수면 변동, 염수-담수 경계 위치, 등)에 대한 면밀한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 동부 및 서부지역의 지하수위의 변동 특징이 비교적 뚜렷하게 구분됨에 따라 보다 효율적 지하수량 관리를 위해 각 지역에 최적화된 관리 방안이 제시 및 적용되어야 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제51권1호
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• pp.15-26
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• 2018

1993년부터 2015년까지 관측된 제주도 지하수 장기모니터링 관측정(N = 4,835)에서 수집된 지하수 수질자료(N = 21,568)를 기반으로 질산성질소의 시공간적 변동 특성을 평가하였다. 제주도 지하수의 질산성질소 농도의 중앙값은 2.5 mg/L로서 다른 국가나 대륙의 조사 결과에 비해 다소 높거나 유사한 것으로 나타났다. 또한 지하수 용도, 행정구역 및 고도 별로 유의한 차이를 보였다. 특히, 산간 지역에 비해 저지대 해안가에 위치한 농업 및 주거지역에서 농도가 높음을 확인하였다. Mann-Kendall 및 Sen's slope 분석을 활용한 질산성질소 농도의 추세 분석 결과, 하류 저지대에 비해 중산간지역에서의 질산성질소 농도 증가 경향이 뚜렷하였다. 제주도 내 토지 피복의 시계열 변화 특성과 결부지어 보면, 중산간지역의 오염 증가 추세는 농업지역의 확장 등 인위적 활동 증가에 기인한 결과로 판단된다. 반면, 기지정된 지하수자원특별관리구역에서는 전반적으로 질산성질소 농도의 감소 경향이 나타났는데, 이는 지하수 관리 측면에서 수질관리를 위한 적극적인 정책이 유효함을 시사한다. 본 연구에서는 제주도 지하수의 질산성질소 오염관리를 위한 적정 방안을 제안한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2011

Climate change is impacting and will increasingly impact both the quantity and quality of the world's water resources in a variety of ways. In some areas warming climate results in increased rainfall, surface runoff, and groundwater recharge while in others there may be declines in all of these. Water quality is described by a number of variables. Some are directly impacted by climate change. Temperature is an obvious example. Notably, increased atmospheric concentrations of $CO_2$ triggering climate change increase the $CO_2$ dissolving into water. This has manifold consequences including decreased pH and increased alkalinity, with resultant increases in dissolved concentrations of the minerals in geologic materials contacted by such water. Climate change is also expected to increase the number and intensity of extreme climate events, with related hydrologic changes. A simple framework has been developed in New Zealand for assessing and predicting climate change impacts on water resources. Assessment is largely based on trend analysis of historic data using the non-parametric Mann-Kendall method. Trend analysis requires long-term, regular monitoring data for both climate and hydrologic variables. Data quality is of primary importance and data gaps must be avoided. Quantitative prediction of climate change impacts on the quantity of water resources can be accomplished by computer modelling. This requires the serial coupling of various models. For example, regional downscaling of results from a world-wide general circulation model (GCM) can be used to forecast temperatures and precipitation for various emissions scenarios in specific catchments. Mechanistic or artificial intelligence modelling can then be used with these inputs to simulate climate change impacts over time, such as changes in streamflow, groundwater-surface water interactions, and changes in groundwater levels. The Waimea Plains catchment in New Zealand was selected for a test application of these assessment and prediction methods. This catchment is predicted to undergo relatively minor impacts due to climate change. All available climate and hydrologic databases were obtained and analyzed. These included climate (temperature, precipitation, solar radiation and sunshine hours, evapotranspiration, humidity, and cloud cover) and hydrologic (streamflow and quality and groundwater levels and quality) records. Results varied but there were indications of atmospheric temperature increasing, rainfall decreasing, streamflow decreasing, and groundwater level decreasing trends. Artificial intelligence modelling was applied to predict water usage, rainfall recharge of groundwater, and upstream flow for two regionally downscaled climate change scenarios (A1B and A2). The AI methods used were multi-layer perceptron (MLP) with extended Kalman filtering (EKF), genetic programming (GP), and a dynamic neuro-fuzzy local modelling system (DNFLMS), respectively. These were then used as inputs to a mechanistic groundwater flow-surface water interaction model (MODFLOW). A DNFLMS was also used to simulate downstream flow and groundwater levels for comparison with MODFLOW outputs. MODFLOW and DNFLMS outputs were consistent. They indicated declines in streamflow on the order of 21 to 23% for MODFLOW and DNFLMS (A1B scenario), respectively, and 27% in both cases for the A2 scenario under severe drought conditions by 2058-2059, with little if any change in groundwater levels.

• 지질공학
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• 제8권1호
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• pp.51-73
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• 1998

대도시 지역의 대수층에 대한 수리지질학적 특성을 파악하기 위해서는 각종 구조물에 의한 천부 지하수 환경의 교란과 가정용,일반 산업용, 숙박, 목욕 시설 및 지하철공사장, 건설현장 등과 관련된 지하수 이용 및 배수 등에 관한 종합적인 자료 수집과 분석이 필요하다. 본 연구는 서울지역에서 지하수시스템을 종합적으로 파악하기 위해 실시한 조사 중에서 주로 수리적 특성과 관련된 내용이다. 조사된 내용 중에서 지형, 지질, 토지이용, 기상 조건등 기초 자료와 지하수 이용 실태 등은 문헌 및 자료 분석을 위주로 연구를 수행하였고,지하수 관정중에서 관측정들을 선정하여 기압영향율 조사, 양수 및 순간 수위변화 시험, 장기 수위 모니터링 등을 실시 하였다.또 서울지역 지하수와 큰 관련을 가질 수 밖에 없는 한강의 영향을 파악하기 위해 한강변에서의 지하수위 변동과 한강수위의 변화 특성을 분석하였다. 이러한 조사자료들은 기존 자료 분석의 결과로 얻어진기본 자료와 함께 지리정보시스템인 ARC/INFO의 데이터 형식으로 입출력 될 수 있도록 종합적인 시스템을 구축하였다.기압영향율은 관정의 심도에 크게 상과없는 것으로 조가 되었으며,따라서 대수층의 피압율이 국지적인 단열대의 발달 상태에 크게 좌우되는 것으로 판단되고 지상 및 천부 지하의 오염물질에 의한 지하수 오염 취약성도 국지적으로 많이 달라지는 상태에 있는 것으로 보인다. 수리전도도는 관정의 심도가 깊어지면서 감소하는 일반적으로 보고된 암반지하수의 특성을 보인다. 한강수위는 조수위 변화의 영향을 받지만 수중보 설치로 인한 특이한 변화 양상을 보이고,이러한 변화로 인해 주변의 지하수위도 특징적인 변화양상을 보인다. 서울지역 지하수의 수위는 최근 약 2년간 전반적으로 하강하고 있는 것으로 관찰되나 이것은 년간 강수량의 변화 등에도 관련이 있을 수 있으므로 정확한 변화양상을 파악하기 위해 적어도 앞으로 몇 년간의 모니토링 자료가 추적되어야 할 것으로 판단된다.