[논문]강변여과 취수시 과도한 지하수 하강을 저감시키기 위한 인공함양의 활용방안 연구

이동기; 박재현; 박창근; 양정석; 남도현; 김대근; 정교철; 최용선; 부성안

[국내논문] 강변여과 취수시 과도한 지하수 하강을 저감시키기 위한 인공함양의 활용방안 연구
Application of the Artificial Recharge to Reduce the Ground-water Drawdown of the Riverbank Filtration 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.14 no.4 = no.41, 2004년, pp.391 - 400

이동기 (한국과학기술연구원) , 박재현 (인제대학교 토목공학과) , 박창근 (관동대학교 토목환경공학부) , 양정석 (인제대학교 건설기술연구소) , 남도현 ((주)대저토건) , 김대근 (대불대학교 토목공학과) , 정교철 (안동대학교 지구환경과학과) , 최용선 (인제대학교 시스템경영공학과) , 부성안 (농업기반공사 농어촌연구원)

초록
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강변여과수의 과도한 취수는 제내지 지하수위 하강을 발생하게 하며 이로 인해서 제내지 농경지의 토양 건조도가 증가되어 과도한 관계용수의 보충이 필요할 뿐만 아니라 지하수위 하강으로 인한 기존 관정사용이 어려워져 더 깊은 새로운 관정을 개발해야만 한다. 본 연구에서는 지하수위 하강을 저감시키기 위한 방안으로 제내지 측에 인공함양우물을 설치하는 방법을 제안하였다. 창원시 강변여과 시설에 적용한 결과 인공함양우물의 최적 위치는 취수정으로부터 제내지 측으로 200m 지점에 위치하며, 함양량을 취수량의 $5\%$를 유지하는 것이 지하수위하강을 저감하기위한 효과적인 조건으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Excess pumping on the river bank filtration well causes the over drawdown in the protected area of bank, which may make many problems such as soil water contents, Pumping head in the irrigated land, and it needs more irrigation and development of the deeper irrigating well. In this study the installation of the artificial recharging well was suggested to reduce the excess draw down in the protected land. Artificial recharging wells were applied at the bank filtration site of Changwon city by using Visual-MODFLDW. The optimized conditions are calculated that the recharging well is located about loom apart from the pumping well, and the recharging rate is $5\%$ of the pumping yield.

Keyword

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문제 정의

본 연구에서는 현재 창원시 대산면 강변여과수 개발지역을 대상지역으로 선정하여 기존 연구자료 및 실험 자료를 바탕으로 3차원 지하수 모델링 프로그램인 Visual MODFLOW를 사용하여 인공함양에 대한 수치모델링을 수행하여 제내지에 인공함양 우물에 의한 과도한 지하수위 하강을 저감시 킬 수 있는 방안을 제안하였다.
본 연구에서는 제내지 측에 인공함양정을 설치하여 함양에 따른 재내지 지하수위 변동을 관찰하고 이에 따른 적정 함양량을 제시하고자 한다. 그러기 위하여 현재 진행중인 창원시 대산면 강변여과수 개발지역을 대상지역으로 선정하여 기존 자료 및 실험 자료를 바탕으로 3차원지하수 유동 프로그램인 Visual ModFlow을 이용한 수치해석을수행하였다.
본 연구에서는 각 단계별 공사를 기준으로 1단계60, 000m7day, 2단계 120, 000m7day, 3단계 180, 000m'/day 의 강변여과를 취수하였을 경우 제내지에서의 지하수위 변동을 평가하고, 각 단계별 지하수위 저감을 위한 인공함양량을 결정하고자 한다. 전체적인 함양량은 유역 연평균 강우량 1340mm의 14%인 18.
앞절에서는 인공함양우물의 최적설치위치에 대하여 살펴보았다. 본절에서는 강변여과취수에 따른 지하수위 하강을 저감하기 위한 최적 함양량을 결정하고자 한다.
앞절에서는 인공함양우물의 최적설치위치에 대하여 살펴보았다. 본절에서는 강변여과취수에 따른 지하수위 하강을 저감하기 위한 최적 함양량을 결정하고자 한다. 이를 위하여 최적 설치위치인 취수정으로 부터 200m 위치에 인공함양우물을 설치하고 함양량 의 변화에 따른 지하수위의 변화를 관찰하였다.
본 연구에서는 강변여과 취수시 과도한 지하수위 하강을 저감시키기 위한 방법 중 하나인 인공함양우 물 설치를 통하여 지하수위 변동특성을 관찰하였다. 기존 강변여과수 취수시 제내지의 지하수위는 취수전 지하수위 보다 0.

제안 방법

본 연구에서는 제내지 측에 인공함양정을 설치하여 함양에 따른 재내지 지하수위 변동을 관찰하고 이에 따른 적정 함양량을 제시하고자 한다. 그러기 위하여 현재 진행중인 창원시 대산면 강변여과수 개발지역을 대상지역으로 선정하여 기존 자료 및 실험 자료를 바탕으로 3차원지하수 유동 프로그램인 Visual ModFlow을 이용한 수치해석을수행하였다.
공사 진행 단계별 지하수위 변화를 관찰하기 위해서 4가지 경우에 대하여 제내지의 지하수위를 관찰하였다. 제내지의 지하수위 검토를 위하여 공사 구간에 따라서 3지점을 선정하였는더], 선정한 3지점은 취수정시설의 길이방향으로 단계별 공사구역의 중앙 부분에 위치한 곳이며 지하수위 변화는 취수정으로부터 제내지 측으로 300m 떨어진 지점에서 관찰하였다.
공사 진행 단계별 지하수위 변화를 관찰하기 위해서 4가지 경우에 대하여 제내지의 지하수위를 관찰하였다. 제내지의 지하수위 검토를 위하여 공사 구간에 따라서 3지점을 선정하였는더], 선정한 3지점은 취수정시설의 길이방향으로 단계별 공사구역의 중앙 부분에 위치한 곳이며 지하수위 변화는 취수정으로부터 제내지 측으로 300m 떨어진 지점에서 관찰하였다. 다음 Fig.
2에 나타난 단면 A-B에서 취수정으로부터 50m 떨어진 지점부터 50m 간격으로 200m 위치까지 4개 지점을 선 정하여 서 인공함양 우물을 설치하였다. 인공함양우물 설치에 따른 지하수위 변화를 관찰하기 위하여 취수정으로부터 300m 떨어져 있는 지점의 지하수위를 관찰하여 비교하였고, 그 결과는 Table 3과 같다. 인공함 양우물의 함양량은 각 단계별 취수량의 10%로 설정하였고, 함양우물은 각 공당 500m7day로 설정하였다(Table 3, Fig.
인공함양우물 설치에 따른 지하수위 변화를 관찰하기 위하여 취수정으로부터 300m 떨어져 있는 지점의 지하수위를 관찰하여 비교하였고, 그 결과는 Table 3과 같다. 인공함 양우물의 함양량은 각 단계별 취수량의 10%로 설정하였고, 함양우물은 각 공당 500m7day로 설정하였다(Table 3, Fig. 5 참조).
본절에서는 강변여과취수에 따른 지하수위 하강을 저감하기 위한 최적 함양량을 결정하고자 한다. 이를 위하여 최적 설치위치인 취수정으로 부터 200m 위치에 인공함양우물을 설치하고 함양량 의 변화에 따른 지하수위의 변화를 관찰하였다. 함양 량 변화에 따른 지하수위 변화를 관찰하기 위하여 취 수정으로부터 300m 떨어져 있는 지점의 지하수위를 관찰하여 비교하였다.
이를 위하여 최적 설치위치인 취수정으로 부터 200m 위치에 인공함양우물을 설치하고 함양량 의 변화에 따른 지하수위의 변화를 관찰하였다. 함양 량 변화에 따른 지하수위 변화를 관찰하기 위하여 취 수정으로부터 300m 떨어져 있는 지점의 지하수위를 관찰하여 비교하였다. Table 4와 Fig.
각 단계별로 인공함양우물의 함양량을 바꾸어 가면서 제내지의 지하수위 변화를 관찰하였는데, 단계별로 함양량을 증가시키면 지하수위가 상승하였다. 그렇지만 과도한 함양으로 지하수위를 상승시키는 것은 의미가 없기 때문에 최적의 함양량을 판단할 필요가 있다.

대상 데이터

조사대상지역 일대는 서에서 동으로 관류하고 있는 낙동강의 흐름이 전형적인 사행의 양상을 형성하고 있으며, 특히 동측은 풍화에 약한 안산암질응회암이 기반암으로 이루어져 있어 차별침식에 의한 평야지대를 이루며 지형윤회에 있어서는 준평원화 지형에까지 이른 것으로 판단되고 있다.
이러한 지하수위 저감을 방지하기 위하여 인공함양우물을 설치하려면 우선 인공함양우물의 설치 위치를 결정해야 된다. 인공함양우물의 최적위치를 결정하기 위하여 Fig. 2에 나타난 단면 A-B에서 취수정으로부터 50m 떨어진 지점부터 50m 간격으로 200m 위치까지 4개 지점을 선 정하여 서 인공함양 우물을 설치하였다. 인공함양우물 설치에 따른 지하수위 변화를 관찰하기 위하여 취수정으로부터 300m 떨어져 있는 지점의 지하수위를 관찰하여 비교하였고, 그 결과는 Table 3과 같다.
이와 같은 지하수위 하강은 제내지 농경지의 토양건조도를 증가시키게 되어 과도한 관계용수 보충을 요구하게 된다. 제내지 지하수위 하강을 저감시키기 위하여 취수정으 로부터 200m 떨어진 위치에 인공함양우물을 설치하였다. 인공함양우물의 적정 함양량은 각 단계별 취수 량의 5%로 나타났다.

성능/효과

본 연구에서는 각 단계별 공사를 기준으로 1단계60, 000m7day, 2단계 120, 000m7day, 3단계 180, 000m'/day 의 강변여과를 취수하였을 경우 제내지에서의 지하수위 변동을 평가하고, 각 단계별 지하수위 저감을 위한 인공함양량을 결정하고자 한다. 전체적인 함양량은 유역 연평균 강우량 1340mm의 14%인 18.6mm/year로 설정하였다.
2번 지점은 2단계 완료시까지 지하수위가 하강하다가 최종 완료 후에는 2단계 와 유사한 지 하수위 를 유지하는 것으로 나타났다. 3번 지점은 2단계 완료시까지는 큰 영향을 받지 않았으나 최종 완료 후 지하수위가 급격히 하강하는 것을 알 수 있다. 진행 단계별 각 지점의 지하수위를 관찰한 결과는 다음과 같다Qable 2, Fig.
각 단계별로 인공함양우물의 위치를 바꾸어 가면서 제내지의 지하수위 변화를 살펴보면 Fig. 5와 같이 인공함양우물의 위치가 취수정으로부터 200m 거리에 있는 것이 강변여과취수에 의한 지하수위 저감을 위한 최적의 위치로 판단된다.
제내지 지하수위 하강을 저감시키기 위하여 취수정으 로부터 200m 떨어진 위치에 인공함양우물을 설치하였다. 인공함양우물의 적정 함양량은 각 단계별 취수 량의 5%로 나타났다. 함양량을 5%로 하였을 경우 취 수정으로부터 300m 지점의 지하수위는 기존 취수정을 설치하기전과 유사하게 나타나는 것을 알 수 있었다.
인공함양우물의 적정 함양량은 각 단계별 취수 량의 5%로 나타났다. 함양량을 5%로 하였을 경우 취 수정으로부터 300m 지점의 지하수위는 기존 취수정을 설치하기전과 유사하게 나타나는 것을 알 수 있었다.

참고문헌 (10)

한정상, 2000, 지하수환경과 오염, 박영사
한정상 외, 1999, 3차원 지하수 모델과 응용, 박영사
창원시, 2003, 창원시 강변여과수 개발관련 자료집
창원시, 2003, 방사형 집수정에 의한 강변여과수 개발타당성 조사 및 Pilot-Plant 조사연구
창원시, 2003, 강변지하수 개발에 대한 주변영향 조사연구
국립환경연구원, 1993, 독일의 지하수 관리
한국수자원공사, 1999, 지하수 함양 및 활용 증대방안연구
Ray, Chittatamjan, 2003, Riverbank Filtation, Kluwer
Sheets R.A., 2002, Lag times of Bank filtration at a well filed, Cincinnati, Ohio, USA, Journal of Hydrology, 266(2002), pp.161-174
Saleh A, 2001, Ground water quality of the Nile west bank related to soil characteristics and geological setting, Journal of Arid Environments, 49(2001) pp.761-784

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