A Fortran program was developed to determine the optimal locations of an artificial recharge well. Three objective functions were considered: (1) maximizing the recovery rates, (2) maximizing the injection rates, and (3) minimizing the coefficient of variation of the increased pumping rates. We also suggested a new aggregate objective function which combined the first and the third objective functions. The model results showed that locating the injection well inside the cluster of pumping wells was desirable if either the recovery or the injection rate was taken into account. However, the injection well located outside the cluster evenly increased the pumping rates in existing pumping wells. Therefore, for clustered pumping wells, installing an injection well at the center or the upstream of the pumping wells seems beneficial. For linear arrangement of pumping wells parallel to the constant head boundary, locating the injection well in the upstream was recommended. On the contrary, in case of the linear arrangement perpendicular to the constant head boundary, the injection well installed on both sides of the central part of the pumping wells was preferable.
Analytical solutions have been derived to delineate the capture zone created by pumping wells for the remediation design of contaminated groundwater. These previous analytical solutions are often restricted to pumping wells only, specific well locations, a limited number of wells, and an isotropic aquifer. Analytical solution was developed to deal with arbitrarily located multi injection-pumping wells in an anisotropic homogeneous aquifer. The solution presented in this study provides a simple, easy method for determining tile complex flow field caused by multi injection-pumping wells at different rates, and will consequently be useful in pump-and-treat design.
해수침투 방지나 대수층 인공함양을 위하여 다수의 관정을 통하여 대수층으로 물을 주입하는 공법이 있다. 이러한 공법의 경우 소기의 목적을 달성하기 위해서는 관정의 위치와 주입량, 그리고 결과되는 관정의 지하수위 등이 별도의 지하수 모델링을 통하여 결정된다. 주입수는 통상 관망을 통하여 관정으로 공급되는 데 이 때 관망에는 관정별 주입량을 조절하기 위한 밸브가 설치된다. 본 연구에서는 다수의 주입 관정이 연결된 관망에서 사전에 산정된 주입량 분포를 준수하기 위한 밸브 개도와 주입관망 가동에 필요한 펌프 최소 소요양정 산정방안을 제시하였다. 본 연구결과는 주입군정 운영의 정밀도를 향상시키는 데 기여할 수 있다.
선형 또는 군집형으로 배치된 양수정 배열 조건에서 최적의 복수 주입정 위치를 결정하는 최적화 프로그램을 개발하였다. 다양한 목적함수를 제시하였으며 담금질모사 기법을 이용하여 목적함수를 만족시키는 주입정의 최적 위치를 평가하였다. 주입수의 회수율의 최대화를 목적함수로 설정할 경우, 우물 배열에 관계없이 두 개의 주입정을 모두 우물 군집 내부에 설치하는 것이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 회수율의 최대화와 동시에 기존 양수정의 양수량을 고르게 증가시키는 통합목적함수를 고려하여 두 개의 주입정을 설치할 경우, 우물 배열에 관계없이 우물 배열의 양측면부가 주입정 위치로 적합한 것으로 분석되었다. 주입정 위치 최적화를 위한 다수의 시나리오 분석 결과, 최적의 결과에 근접하는 지역적 최솟값 또는 최댓값이 다수 존재하는 것으로 나타났으며, 이는 주입정의 최적 위치를 현장의 조건에 맞게 선택적으로 결정할 수 있는 개연성이 존재하는 것을 의미한다. 결론적으로, 본 연구는 담금질모사 기법이 다양한 목적함수에 부합하는 복수 주입정의 최적 위치 평가에 성공적으로 이용될 수 있음을 보여 주었다.
본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 염수 대수층 내 담수 주입량에 따른 주입정과 양수정 사이의 담수체의 거동을 수치적으로 분석하였다. 대수층 내에 8개의 주입정이 동심원 상에 등간격으로 배열되어 있으며, 동심원 중심에 한 개의 양수정이 위치해 있다. 주입량이 상대적으로 작은 경우 주입정 주변의 담수체는 인근의 주입정에서의 담수체와 서로 혼합되지 않고 독립적으로 분포한다. 그러나 주입량이 증가함에 따라 담수체의 크기는 점차적으로 증가하며, 주입정과 주입정 사이에 염수와 담수가 혼합되어 있는 영역이 나타난다. 혼합되는 정도는 주입량이 증가함에 따라 증가되며, 이러한 현상은 양수정 주변에서도 동일하게 나타난다. 또한주입량이 증가할수록 양수정 주변 및 내에서의 염수비율이 점차적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
오염지하수에 대한 복원시 필요한 주입관정, 지하수 인공함양을 위한 주입정 및 지열펌프에 사용되는 지하수 관정 등 지하수 관정을 이용하는 다양한 활동이 향후 국내에서 활발해질 것으로 사료된다. 그러나 이에 관한 법적 규정이 충분치 않아 일반 국민이나 담당 공무원에게 실무적으로 혼란이 있을 수 있다. 이에 미국 미주리주의 관련 규정 몇 가지를 간단히 소개함으로써 이에 관한 규정이 전문가들의 논의를 거쳐 국내에서도 속히 마련되기를 바란다.
Most wells developed in Jeju island before the enactment of the Groundwater Management Ordinance in 2002 are vulnerable to aquifer contamination due to inflow of upper groundwater having the high concentration of nitrate nitrogen, likely due to incomplete grouting in upper section of the wells. Although these wells require entire reinstallation, it is often necessary to rehabilitate the existing wells due to various constraints. Therefore, to identified the inflow section of contaminants, the thermal level sensor (TLS) technique was firstly applied for three wells, which enables to monitor temperature variations in every 50 cm depth. Then, the grouting material was injected to the upper section to prevent the inflow of upper contaminated groundwater into the entire aquifer. By applying TLS technique, it was found that the temperature deviations in the upper groundwater inflow section decreased sharply. Moreover, both the change in the concentration of nitrate nitrogen in the rainy/dry seasons and the average concentrations were found to decrease rapidly after grouting material injection. Consequently, the application of TLS proposed in the study turned out to be appropriate to prevent aquifer contamination.
해안지역에서 과잉 양수정 보호를 위한 최적 해수쐐기 제어 전산모델을 개발하였다. 최적화 목적함수는 세 가지 종류의 관정에 대하여 유도되었다: 담수 양수, 담수 주입 그리고 해수 양수. 지하수 개발과 쐐기 제어로 인하여 지하수 체에 미치는 영향을 고려하기 위하여 환경인자를 도입하였다. 가상 연직단면에 대한 적용 예에서 담수 인공 주입을 통하여 해수침투로부터 과잉 양수정을 보호할 수 있음을 보였다. 연직 단면 수치실험에서는 주입량 조건이 만족되면 여러 주입 위치에서 동일하게 과잉 양수정을 보호할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 지하수 환경인자를 고려하면 최적 주입위치가 고유하게 결정된다.
This study was performed to identify the optimal operating conditions and to evaluate the xylene removal efficiency, applying in-situ soil flushing with the low concentrated solution of 'Tween 80' at the xylene contaminated site. The pilot scale test site ($5m{\times}5m{\times}3m$), was mainly composed of 'sandy loam', with the average hydraulic conductivity of $9.1{\times}10^{-4}cm\;s^{-1}$. The average xylene concentration of the site was 42.1 mg $kg^{-1}$, which was more than 2.5 times higher than Korea soil pollution warning limit (15 mg $kg^{-1}$). For the soil flushing, 7,800 L of 0.1~0.2% surfactant solution was injected into three injection wells at the average injection time of 9 hr $d^{-1}$ for 10 days, followed by the additional only groundwater injection of 6,000 L. The same amount of the effluent solution was extracted from three extraction wells. From the analysis for xylene concentration of all effluent at 3 extraction wells, total 166 g of xylene was removed by in-situ surfactant flushing. Even though the residual xylene concentrations of 7 soil sampling locations in the test site were different due to the soil heterogeneity, from the comparison of xylene concentration at 7 locations before/after the feasibility test, 53.9% of the initial xylene in the site was removed from three extraction wells (mainly Ext-N and Ext-M well). The results showed that the in-situ soil flushing by using low concentrated 'Tween 80' solution had a great potential to remediate the xylene contaminated site.
Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) system can be very cost-effective and renewable energy sources, depending on site-specific parameters and load characteristics. In order to develop an ATES system which has certain hydrogeological characteristics, understanding of the thermo hydraulic processes of an aquifer is necessary for a proper design of an aquifer heat storage system under given conditions. The thermo hydraulic transfer for heat storage is simulated using FEFLOW according to two sets of pumping and waste water reinjection scenarios of heat pump operation in a two layered confined aquifer. In the first set of model, the movement of the thermal front and groundwater level are simulated by changing the locations of injection and pumping well in seasonal cycle. However, in the second set of model the simulation is performed in the state of fixing the locations of pumping and injection well. After 365 days simulation period, the temperature distribution is dominated by injected water temperature and the distance from injection well. The small temperature change is appears on the surface compared to other slices of depth because the first layer has very low porosity and the transfer of thermal energy are sensitive at the porosity of each layer. The groundwater levels and temperature changes in injection and pumping wells are monitored to validate the effectiveness of the used heat pump operation method and the thermal interference between wells is analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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