국문초록 MODFLOW Program을 이용한 터널 굴착 시 발생하는 지하수 유동 체계 변화 분석 公州大學校 大學院 地質科學科 水理地質學 專攻 鄭福善 최근 국토의 효율적인 이용을 위하여 에너지 저장 시설, 도로, 철도 터널 및 도수로터널 등의 건설이 증가 추세에 있다. 터널 굴착으로 인해 터널 내로 많은 양의 지하수가 유입될 경우 지하수 자원의 고갈 문제, 농업용수와 생활용수의 부족, 지반침하 및 지하수 수질의 오염문제를 유발시킨다. 따라서 터널 굴착 시 주변 지역에서 발생하는 지하수 유동체계의 변화는 터널 설계 시 고려되어야 할 중요한 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 지하수 유동 모사에 널리 이용되는 MODFLOW Program을 이용하여 터널 굴착 전, 굴착과정 및 굴착 후에 발생하는 지하수 유동 체계의 변화를 모사하는 ...
국문초록 MODFLOW Program을 이용한 터널 굴착 시 발생하는 지하수 유동 체계 변화 분석 公州大學校 大學院 地質科學科 水理地質學 專攻 鄭福善 최근 국토의 효율적인 이용을 위하여 에너지 저장 시설, 도로, 철도 터널 및 도수로터널 등의 건설이 증가 추세에 있다. 터널 굴착으로 인해 터널 내로 많은 양의 지하수가 유입될 경우 지하수 자원의 고갈 문제, 농업용수와 생활용수의 부족, 지반침하 및 지하수 수질의 오염문제를 유발시킨다. 따라서 터널 굴착 시 주변 지역에서 발생하는 지하수 유동체계의 변화는 터널 설계 시 고려되어야 할 중요한 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 지하수 유동 모사에 널리 이용되는 MODFLOW Program을 이용하여 터널 굴착 전, 굴착과정 및 굴착 후에 발생하는 지하수 유동 체계의 변화를 모사하는 3차원의 부정류 모델링 수행방법을 제시하였으며, 개념모델을 설정하여 MODFLOW Program의 입력상수인 수리전도도, 비산출률 및 비저유계수 등에 따른 민감도를 분석하였다. 또한 이를 이용하여 여수지역과 부산지역의 실제 터널 굴착에 대한 3차원 부정류모사를 수행하였다. 개념모델을 이용하여 민감도를 분석한 결과 수리전도도의 민감도가 가장 크게 나타났고, 비저유계수의 민감도가 가장 낮게 나타났으며, 터널 굴착에 의한 수위강하 영향반경은 수리전도도와 비산출률에 의해 좌우되는 것으로 분석되었다. 여수 및 부산지역의 실제 터널 굴착에 대한 3차원 부정류모사를 수행한 결과 터널 굴착과정 및 방수공사에 따른 지하수 유동 체계 변화를 분석하였다. 굴착과정에서 터널 내로의 지하수 유입량은 여수지역의 경우 굴착 완료 시 약 5730m3/day, 부산지역의 경우 약 47m3/day로 예측되었다. 또한 터널 주변에 가상의 관측정을 설치하여 굴착 시 발생하는 수두강하분포와 방수공사 이후 수두가 회복되어 정류상태로 되돌아가는데 걸리는 시간을 분석하였다. 본 모델에서 계산된 지하수 유입량과 관측정 자료의 분석 결과는 모델에서 가정한 수리전도도의 변화에 따라 매우 민감하게 달라질 수 있으므로 예측 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 조사 지역에 대한 정밀한 수리지질학적 자료가 확보되어야한다.
국문초록 MODFLOW Program을 이용한 터널 굴착 시 발생하는 지하수 유동 체계 변화 분석 公州大學校 大學院 地質科學科 水理地質學 專攻 鄭福善 최근 국토의 효율적인 이용을 위하여 에너지 저장 시설, 도로, 철도 터널 및 도수로터널 등의 건설이 증가 추세에 있다. 터널 굴착으로 인해 터널 내로 많은 양의 지하수가 유입될 경우 지하수 자원의 고갈 문제, 농업용수와 생활용수의 부족, 지반침하 및 지하수 수질의 오염문제를 유발시킨다. 따라서 터널 굴착 시 주변 지역에서 발생하는 지하수 유동체계의 변화는 터널 설계 시 고려되어야 할 중요한 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 지하수 유동 모사에 널리 이용되는 MODFLOW Program을 이용하여 터널 굴착 전, 굴착과정 및 굴착 후에 발생하는 지하수 유동 체계의 변화를 모사하는 3차원의 부정류 모델링 수행방법을 제시하였으며, 개념모델을 설정하여 MODFLOW Program의 입력상수인 수리전도도, 비산출률 및 비저유계수 등에 따른 민감도를 분석하였다. 또한 이를 이용하여 여수지역과 부산지역의 실제 터널 굴착에 대한 3차원 부정류모사를 수행하였다. 개념모델을 이용하여 민감도를 분석한 결과 수리전도도의 민감도가 가장 크게 나타났고, 비저유계수의 민감도가 가장 낮게 나타났으며, 터널 굴착에 의한 수위강하 영향반경은 수리전도도와 비산출률에 의해 좌우되는 것으로 분석되었다. 여수 및 부산지역의 실제 터널 굴착에 대한 3차원 부정류모사를 수행한 결과 터널 굴착과정 및 방수공사에 따른 지하수 유동 체계 변화를 분석하였다. 굴착과정에서 터널 내로의 지하수 유입량은 여수지역의 경우 굴착 완료 시 약 5730m3/day, 부산지역의 경우 약 47m3/day로 예측되었다. 또한 터널 주변에 가상의 관측정을 설치하여 굴착 시 발생하는 수두강하분포와 방수공사 이후 수두가 회복되어 정류상태로 되돌아가는데 걸리는 시간을 분석하였다. 본 모델에서 계산된 지하수 유입량과 관측정 자료의 분석 결과는 모델에서 가정한 수리전도도의 변화에 따라 매우 민감하게 달라질 수 있으므로 예측 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 조사 지역에 대한 정밀한 수리지질학적 자료가 확보되어야한다.
ABSTRACT Transient Groundwater Flow Modeling for Tunnel Excavation using the MODFLOW Program Bok-Seon Jeong Department of geological science Graduate School, Kongju National University, Kong Ju, Korea Supervised by Professor Min-Ho Koo Recently, the construction of tunnel for the energy storage faci...
ABSTRACT Transient Groundwater Flow Modeling for Tunnel Excavation using the MODFLOW Program Bok-Seon Jeong Department of geological science Graduate School, Kongju National University, Kong Ju, Korea Supervised by Professor Min-Ho Koo Recently, the construction of tunnel for the energy storage facility, road, railroad and waterway is at the increase trend for efficient use of the land. It generally induces the depletion of groundwater resource, lack of water resources, ground subsidence and groundwater quality pollution when the groundwater is discharged into the tunnel due to a tunnel excavation. The change of the groundwater flow system which happens has been recognized as an important problem to be considered when tunnel construction is planned. In this study, Visual MODFLOW is used to present a modeling procedure for change of the groundwater flow system due to tunnel excavation. By using a simple conceptual model, a series of sensitivity analyses are performed to examine the effect of changes in model parameters such as the hydraulic conductivity, the specific storage, and the specific yield. Visual MODFLOW is also used to perform three-dimensional transient simulations of actual tunnel excavation for Yosu and Busan sites. Results of the sensitivity analyses show that the amount of groundwater discharged into the tunnel is most sensitive to the hydraulic conductivity, and least sensitive to the specific storage. Results also show that the radius of influence due to tunnel excavation is dominantly determined by the hydraulic conductivity and the specific yield. With the transient simulations of actual tunnel excavation, change of the groundwater flow system during the excavation and the following grouting process is successfully analyzed by the suggested procedure. The amount of groundwater flowing into the tunnel was predicted as 5730m3/day and 47m3/day in Yosu and Busan, respectively, when the excavation is completed. The groundwater discharge into the tunnel the water level decline at the observation wells can be changed sensitively to the hydraulic conductivity assumed in the model. Consequently, more detailed hydrogeological data for the study area should be obtained to reduce the uncertainty of the predicted model.
ABSTRACT Transient Groundwater Flow Modeling for Tunnel Excavation using the MODFLOW Program Bok-Seon Jeong Department of geological science Graduate School, Kongju National University, Kong Ju, Korea Supervised by Professor Min-Ho Koo Recently, the construction of tunnel for the energy storage facility, road, railroad and waterway is at the increase trend for efficient use of the land. It generally induces the depletion of groundwater resource, lack of water resources, ground subsidence and groundwater quality pollution when the groundwater is discharged into the tunnel due to a tunnel excavation. The change of the groundwater flow system which happens has been recognized as an important problem to be considered when tunnel construction is planned. In this study, Visual MODFLOW is used to present a modeling procedure for change of the groundwater flow system due to tunnel excavation. By using a simple conceptual model, a series of sensitivity analyses are performed to examine the effect of changes in model parameters such as the hydraulic conductivity, the specific storage, and the specific yield. Visual MODFLOW is also used to perform three-dimensional transient simulations of actual tunnel excavation for Yosu and Busan sites. Results of the sensitivity analyses show that the amount of groundwater discharged into the tunnel is most sensitive to the hydraulic conductivity, and least sensitive to the specific storage. Results also show that the radius of influence due to tunnel excavation is dominantly determined by the hydraulic conductivity and the specific yield. With the transient simulations of actual tunnel excavation, change of the groundwater flow system during the excavation and the following grouting process is successfully analyzed by the suggested procedure. The amount of groundwater flowing into the tunnel was predicted as 5730m3/day and 47m3/day in Yosu and Busan, respectively, when the excavation is completed. The groundwater discharge into the tunnel the water level decline at the observation wells can be changed sensitively to the hydraulic conductivity assumed in the model. Consequently, more detailed hydrogeological data for the study area should be obtained to reduce the uncertainty of the predicted model.
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