• Geomechanics and Engineering
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• 제28권1호
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• pp.77-87
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• 2022

Many geotechnical analyses require the investigation of water flow within partially saturated soil zone to incorporate the effect of climatic conditions. It is widely understood that the hydraulic properties of the partially saturated soil should be included in the transient seepage analyses. However, the characteristics of dual porosity soils with dual-mode water retention curve are normally modelled using single-mode mathematical equation for simplification of the analysis. In reality, the rainwater flow can be affected significantly by the dual-mode hydraulic properties of the soil. This paper presents the variations of safety factor for dual porosity soil slope with dual-mode water retention curve and dual-mode unsaturated permeability. This paper includes the development of the new dual-mode unsaturated permeability to represent the characteristics of soil with the dual-mode water retention curve. The finite element analyses were conducted to examine the role of dual-mode water retention curve and dual-mode unsaturated permeability on the variations of safety factor under rainfall loading. The results indicate that the safety factor variations of dual porosity soil slope modelled using the dual-mode water retention curve and the unsaturated permeability equation are lower than those of dual porosity slope modelled using single-mode water retention curve and unsaturated permeability equations.

• 한국농공학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.1-11
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• 2013

Unsaturated hydraulic conductivity function is one of key parameters to solve the flow phenomena in problems of landslide. Prediction models for hydraulic conductivity function related to soil-water retention curve equations in many geotechnical applications have been still used instead of direct measurement of the hydraulic conductivity function since prediction models from soil-water retention curve equations are attractive for their fast and easy use and low cost. However, many researchers found that prediction models for the hydraulic conductivity function can not predict the hydraulic conductivity exactly in comparison with experimental outputs. This research introduced an inverse analysis to evaluate the hydraulic conductivity function corresponding to experimental output from the flow pump system. Optimisation process was carried out to obtain the hydraulic conductivity function. This research showed that the inverse analysis with flow pump system was suitable to assess the hydraulic conductivity in unsaturated soil, and the prediction models for the hydraulic conductivity were led to the significant discrepancy from actual experimental outputs.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.401-408
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• 2022

최근 원예작물의 지속가능한 생산을 위한 작물 생육환경 센싱 기반 복합환경제어시스템 연구와 산업적 이용이 부각되면서, 노지재배에 적용하기 적합한 토양센서 활용 방안 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 산업 및 연구 현장에서 많이 사용되고 있는 TEROS 12 FDR 센서(frequency domain reflectometry sensor)를 노지 과수원의 토양에 알맞게 활용하기 위하여 국내 세 지역 과수원 토양의 토성별 FDR 센서 활용 방법을 제시하고자 수행하였다. 실제 과수가 재배되고 있는 각 과수원에서 토양을 채취하여, 토성 및 토양수분보유곡선을 조사하였으며, 토양별 TEROS 12 센서 Raw 값과 이에 대응하는 용적수분함량 값을 선형 회귀 분석, 3차 회귀 분석을 통해 보정식을 얻은 뒤 제조사에서 제공하는 광질 토양 보정식과 비교 분석하였다. 채취한 세 과수원의 토양은 모두 토성이 달랐으며, 토성에 따라 각 보수력에 따른 용적수분함량 수치에 차이가 있었다. 또한, TEROS 12 센서 보정식에서는 모든 토양에서 3차 회귀 분석 보정식이 결정계수 0.95 이상으로 가장 높게 나타났으며, RMSE도 가장 낮게 나타났다. 제조사에서 제공하는 보정식을 사용하여 TEROS 12 센서의 용적수분함량을 보정할 경우 토양에 따라 실제 수치에 비해 최대 0.09-0.17m³·m^-3가량 낮게 나타나, FDR 센서 사용시 적용 토양에 알맞은 보정이 반드시 선행되어야 함을 확인하였다. 또한 토성에 따라 토양의 보수력 구간에 따른 용적수분함량 범위의 차이가 있었으며, 토양 용적수분함량의 수치 해석에 보수력 정보가 수반되어야 할 것으로 나타났다. 또한, 사질이 많은 토양에서는 관수 개시점 측정을 위해 FDR 센서를 활용하는 데 있어 용적수분함량 측정 범위가 상대적으로 좁아 정밀도가 떨어질 것으로 판단되었다. 결론적으로 토양에서 FDR 센서를 통해 토양수분의 변화를 알맞게 해석하고 노지에서 알맞은 관수 시점을 선정하기 위해서는, 적용 토양의 수분보유특성을 파악하고 FDR 센서 보정을 선행하여 올바른 토양 수분 정보 제공이 필요할 것이다.

• 물과 미래
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• 제28권4호
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• pp.215-222
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• 1995

비포화 흐름의 지배방정식인 Richards식을 수치해석하기 위해 필요한 물보유함수는 이력현상을 가지고 있으며 이러한 이력현상은 비포화 흐름특성에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 토양시료의 물보유함수 실측치를 이용하여 기존의 이력현상 모형들의 정확성을 검토하였다. 이를 위해 물보유함수 이력현상을 실측할 수 있는 실험장치를 개발하여 국내 토양시료를 대상으로한 주젖음과정과 주마름과정의 실측치를 구하였고, 이 자료로부터 물보유함수 추정식인 van Genuchten식의 매개변수를 추정하였다. 추정된 주젖음곡선을 이력현상 모형인 Model I-1(Mualem), Model II-1(Mualem) 과 Model III-2(박과 선우)에 적용하여 주마름곡선을 모의한 결과, Model I-1의 모의곡선은 주마름곡선의 실측치를 과대 모의하고 Model II-1은 과소 모의하지만 Model III-2는 실측치에 근접하게 모의하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권3호
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• pp.144-152
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• 1997

본 연구에서는 비포화흐름을 해석하는데 있어 기초자료가 되는 물보유함수를 추정하기 위하여 SUS, KUS 등 두가지 국내토양에 대한 물보유함수를 체적기압판추출장치를 이용하여 측정하였다. 체적기 압판추출장치를 사용할 때 압력을 점차적으로 증가하면서 흙시료로 배출되는 물의 양을 정확히 측정한다. 또한 압력이 점차적으로 줄어들 때 흙에 유입되는 물의 양을 정확히 측정한다. 실험결과 젖음 또는 마름과정에 따라 물보유함수가 차이가 나는 이력현상이 발생하였다. 대표적인 물보유함수인 Gardner식, Brooks-Corey식 그리고 van Genuchten식의 실측치에 대한 매개변수 추정을 통하여 그 물리적 의미와 각 토양시료별 매개변수 값을 구하였다. 그 결과 Gardner식, Brooks-Corey 그리고 van Genuchten의 매개변수는 공기유입값과 토양의 입경 크기에 관계 되는 변수임을 알 수 있었다. 결론적으로 van Genuchten식이 측정된 실험자료를 가장 정확하게 모의함을 알 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제43권2호
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• pp.116-123
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• 2000

작물이 자라는 토양에서 점적 관개에 의해 일어나는 토양 수분의 분포와 이동을 3차원 직교 좌표계로 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발하였다. 모델은 지면 증발과 증산을 고려하였으며, 이들의 계절적 현화와 하루 중의 시간변화 뿐 아니라 작물 뿌리의 성장 및 뿌리의 토양 중 분포형태도 고려하였다. 모델의 해는 block centered grid system등을 적용하여 Crank-Nicolson법과 Gauss-Seidel 반복법을 사용하여 구하였다. 모델은 실험을 통해 검증하였으며, 점적 관개의 특성을 알기 위하여 모델을 이용한 컴퓨터 모사를 실시하였고, 본 연구의 조건으로부터 다음의 결과를 얻었다. (1) 관수된 물은 점적기에서 멀어짐에 따라 그 유속이 크게 감소하였고, 관수 시간이 증가함에 따라 습윤구역의 크기가 증가하는 속도도 급격히 감소하였다. (2) 1점 관수의 경우 습윤구역은 수평 방향보다는 수직 방향으로 더 깊이까지 도달하였다. (3) 본 연구조건에서 물이용 효율은 지하 25cm지점의 4점 관수가 가장 좋았으며, 지표면 1점 관수보다 증산량은 10% 증가, 지면 증발량은 20% 감소하였다. (4) disk tension infiltrometer에 의한 토양의 수분보유도 함수는 토양수분 압출에 의한 젖음 곡선과는 상당한 차이를 나타내는 것도 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.51-64
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• 2011

본 연구에서는 대유역의 홍수모의가 가능한 연속형 강우-유출모형을 개발하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 가변저류변수와 유출곡선지수를 기반으로 하는 시단위 지표유출량 산정방법을 개발하였으며 수문성분을 토양수분에 대한 연속방정식에 적용하여 연속적인 강우에 대한 토양수분 모의가 가능하도록 모형을 구성하였다. 또한 유출수문성분과 유역 저류함수모형을 연계하여 유역에 대한 연속적인 유출모의가 가능하도록 하였으며 하도 저류함수모형을 이용하여 대유역에 대한 유출모의가 가능하도록 모형을 개발하였다. 대상유역은 낙동강 유역을 채택하였으며 2006년(보정기간) 및 2007~2008년(검증기간)의 홍수기간 동안 본류와 지류에 위치한 8개 유량관측지점에 대해서 모형의 정확도 평가를 수행하였다. 모든 평가지점에서 모의유량이 관측유량과 유사한 결과를 보이며 보정기간과 검증기간의 모형효율성계수는 각각 0.81~0.95와 0.70~0.94 범위의 우수한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 강우에 대한 토양수분의 거동과 수문 성분 발생량에서도 합리적인 결과를 도출하는 것으로 확인되었다. 이상의 결과로부터 본 연구에서 개발된 연속형 강우-유출모형은 대유역의 홍수예측에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.299-311
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• 2006

본 논문은 비산출률을 모르는 관측정에서 지하수함양량을 산정하기 위해 물수지분석법의 매개변수를 지하수위상 승량으로 추정하는 방법을 제시하고, 제주도 북부지역의 2개 관측정에 적용하였다. 식생근계의 토양에 대한 물수지가 일단위로 분석되었다. 직접유출랑은 SCS방법으로 계산하고, 실제증발산량은 Penman-Monteith식으로 산정한 잠재증발산량에 작물계수와 수분스트레스계수를 곱하여 산정하였다. 강수량과 이전 토양수분량에서 직접유출량과 잠재증발산량을 제하였으며 토양수분보유능을 초과하는 수량을 지하수함양으로 보았다. SCS 유출곡선지수, 토양수분 보유능, 작물계수 등의 매개변수는 강우사상 동안의 함양량과 지하수위상승량의 선형관계를 이용하여 추정하였다. 관측정이 위치한 지점에서 출현가능한 비산출률의 최대한계값($n_m$)을 강수량과 지하수위상승량 관계로부터 유도하였다. 관측된 지하수위상승량과 함양량 계산값의 선형관계로부터 비산출률과 결정계수($R^2$)를 산정하고, 계산된 비산출률이 최대한계값($n_m$)이내에 위치하며 $R^2$이 가장 큰 매개변수값을 모의를 통하여 선정하였다. 사례지역에 적용한 결과 추정된 매개변수로 산정한 함양량이 지하수위상승량의 변동을 81%이상 설명하는 것으로 나타나 지하수위 자료는 지하수함양량 산정을 위한 물수지분석법의 매개변수 추정에 유용한 것으로 판단된다.