본 연구에서는 현장에서 수행한 단계양수시험을 이용하여 최적 양수량, 우물효율 및 양수 영향반경을 산정하였다. 시험결과 최적 양수량은 KDPW 1, KDPW 2에서 수위강하가 0.5, 1.0 m 일어났을 때 각각 9.37, 16.20 $m^3/day$과 8.11, 14.10 $m^3/day$으로 계산되었다. 또 우물효율은 KDPW 1에 대하여 72.02~90.73%의 효율을 그리고 KDPW 2에 대하여 70.62~88.52%의 효율을 보였다. 한편 정류상태 해석으로 영향반경은 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 3.50~31.92 m로 계산되었다. 또 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.14~37.43 m로 산정되었다. 부정류 해석결과에 따르면 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.02~8.34 m로 계산되었다. 그리고 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.24~9.68 m로 계산되었다. 본 연구에서 적용한 방법론은 오염지하수 양수처리법의 설계에 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 현장에서 수행한 단계양수시험을 이용하여 최적 양수량, 우물효율 및 양수 영향반경을 산정하였다. 시험결과 최적 양수량은 KDPW 1, KDPW 2에서 수위강하가 0.5, 1.0 m 일어났을 때 각각 9.37, 16.20 $m^3/day$과 8.11, 14.10 $m^3/day$으로 계산되었다. 또 우물효율은 KDPW 1에 대하여 72.02~90.73%의 효율을 그리고 KDPW 2에 대하여 70.62~88.52%의 효율을 보였다. 한편 정류상태 해석으로 영향반경은 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 3.50~31.92 m로 계산되었다. 또 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.14~37.43 m로 산정되었다. 부정류 해석결과에 따르면 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.02~8.34 m로 계산되었다. 그리고 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.24~9.68 m로 계산되었다. 본 연구에서 적용한 방법론은 오염지하수 양수처리법의 설계에 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
Optimal pumping rate, well efficiency and radius of influence were estimated using field step-drawdown tests. According to the analysis results, optimal pumping rates were estimated as 9.37, 16.20 $m^3/day$ for KDPW 1 and 8.11, 14.10 $m^3/day$ for KDPW 2. The well efficiency wa...
Optimal pumping rate, well efficiency and radius of influence were estimated using field step-drawdown tests. According to the analysis results, optimal pumping rates were estimated as 9.37, 16.20 $m^3/day$ for KDPW 1 and 8.11, 14.10 $m^3/day$ for KDPW 2. The well efficiency was calculated as 72.02~90.73% for KDPW 1 while it was 70.62~88.52% for KDPW 2. In the meanwhile, the steady-state analysis yielded the radius of influence (ROI) of 3.50~31.92 m in case of pumping at KDPW 1 and the ROI of 0.14~37.43 m in case of pumping at KDPW 2. In addition, the transient analysis produced the ROI of 0.02~8.34 m for KDPW 1 pumping and the ROI of 0.24~9.68 m for KDPW 2 pumping. The methodology used in this study can be usefully applied in the pump and treat remediation design for contaminated groundwater.
Optimal pumping rate, well efficiency and radius of influence were estimated using field step-drawdown tests. According to the analysis results, optimal pumping rates were estimated as 9.37, 16.20 $m^3/day$ for KDPW 1 and 8.11, 14.10 $m^3/day$ for KDPW 2. The well efficiency was calculated as 72.02~90.73% for KDPW 1 while it was 70.62~88.52% for KDPW 2. In the meanwhile, the steady-state analysis yielded the radius of influence (ROI) of 3.50~31.92 m in case of pumping at KDPW 1 and the ROI of 0.14~37.43 m in case of pumping at KDPW 2. In addition, the transient analysis produced the ROI of 0.02~8.34 m for KDPW 1 pumping and the ROI of 0.24~9.68 m for KDPW 2 pumping. The methodology used in this study can be usefully applied in the pump and treat remediation design for contaminated groundwater.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
각종 수리시험을 통하여 대상 대수층의 수리전도도 및 저유계수를 산정함은 물론 단계양수시험 등을 통하여 추출정의 우물효율, 적정 양수량과 영향반경 등의 결정이 필수적이다(USEPA, 1996). 본 연구에서는 TCE로 오염된 지하수를 처리하는 공법으로서 양수처리 시스템의 최적화 설계를 위하여 현장에서 다수의 단계 양수시험을 수행하였다. 이를 통해 양수정의 우물효율, 최적 양수량 및 영향반경을 산정하였다.
가설 설정
따라서 이 해석법에서는 영향반경의 정의를 “양수하였을 때 수위의 변화가 0.1 m 까지 발생하는 거리”로 정하였다.
제안 방법
KDPW 1과 KDPW 2 관정에서 수행한 단계 양수시험의 양수량 및 양수시간은 Table 2에 정리하였다. KDPW 1 관정에서는 양수량을 4.30, 9.12, 12.76, 16.37 m3/day으로 증가시켜가며 4단계 양수를 하였으며 각 단계별 지속시간은 60분으로 하였다. KDPW-2 관정에서는 양수량을 4.
37 m3/day으로 증가시켜가며 4단계 양수를 하였으며 각 단계별 지속시간은 60분으로 하였다. KDPW-2 관정에서는 양수량을 4.18, 8.90, 12.79, 15.77 m3/day으로 증가시켜가며 4단계 양수를 하였으며 각 단계별 지속시간은 동일하게 60분으로 하였다.
영향반경을 계산하기 위해서는 우선적으로 양수시험의 수위강하 결과를 시간-수위강하 직선법(Cooper and Jacob, 1946)으로 해석하여 시간에 따른 수위강하율(∆st)을 구하여야 한다. 각 단계별 계산된 ∆st와 수위강하량, 관측정의 이격거리를 이용하였다. 영향반경의 추정은 정류 상태의 해석법과 같이 4단계로 구분하였다.
16 m로 나타나 관정깊이(50 m)와 풍화대 두께(20 m)를 고려했을 경우 비교적 낮은 편이다. 그러나 짧은 시간 양수하였음에도 불구하고 비교적 정상상태 (steady-state)에 도달한 것으로 판단되어 위와 같이 시험을 진행하였다.
본 연구에서는 현장에서 수행한 단계양수시험을 통해 대상관정의 최적양수량, 우물효율 및 영향반경을 산정하였다. 최적양수량은 KDPW 1, KDPW 2에서 0.
본 연구에서는 TCE로 오염된 지하수를 처리하는 공법으로서 양수처리 시스템의 최적화 설계를 위하여 현장에서 다수의 단계 양수시험을 수행하였다. 이를 통해 양수정의 우물효율, 최적 양수량 및 영향반경을 산정하였다. 한편 양수한 오염 지하수는 수처리 후 하천에 방류하였다.
대상 데이터
단계양수시험은 시설부지 내부에서 수행하였으며 본 연구를 위해 2009년에 굴착한 신규관정이다. 시험은 2010년 1월 14일(KDPW2 SDT)과 15일(KDPW1 SDT)에 수행하였으며 본 시험에 사용된 각 관정의 제원은 Table 1에 제시하였다. 시험관정간의 거리는 9.
연구지역은 강원도 원주시 공단지역에 위치한다(Fig. 1). 이 지역은 1995년 이래 TCE로 지하수가 오염된 것으로 보고되고 있으며 환경당국 및 관련 지방자치단체의 수차례 오염조사가 진행되었다(원주시, 2003; 강원도, 2005; 한국수자원공사, 2006; 조윤주 외, 2010a).
데이터처리
양수 시에 지하수위 변화를 관측하기 위하여 Hermit 2000, Hermit 2000 압력센서 및 Solinst사의 Levelogger Gold(DIVER)를 이용하였으며, 수동수위 측정기를 이용하여 자동으로 관측된 결과를 비교·확인하였다.
이론/모형
양수 량에 따른 각 단계별 비수위강하량은 Table 3과 같다. 표에서 구한 비수위강하량과 양수량의 관계를 이용하여 Bierschenk(1963) 방법으로 B, C를 계산하였다. Fig.
Table 6. Radius of influence (ROI) estimated using steadystate analysis method (for KDPW 1 SDT).
Table 7. Radius of influences (ROI) estimated using Jacob straight line method for KDPW 1 and KDPW 2 SDTs.
정류 상태의 해석법은 양수량과 수리전도도 값을 알고임의의 한 지점에서의 양수정까지 거리 및 수위강하량 자료를 입력하면 계산이 가능하다. 여기서 수리전도도는 양수정 주변 관측정마다 각각 추정된 결과(조윤주 외, 2010b) 를 이용하였다. 영향반경의 계산과정은 다음과 같으며 결과를 Table 6에 나타내었다.
Cooper-Jacob 식의 변형 적용식(Kasenow, 1997)을 이용하여 영향반경의 산정이 가능하며, 계산에는 식(11)이 이용될 수 있다. 영향반경을 계산하기 위해서는 우선적으로 양수시험의 수위강하 결과를 시간-수위강하 직선법(Cooper and Jacob, 1946)으로 해석하여 시간에 따른 수위강하율(∆st)을 구하여야 한다. 각 단계별 계산된 ∆st와 수위강하량, 관측정의 이격거리를 이용하였다.
양수 량에 따른 각 단계별 비수위강하량은 Table 3과 같다. 표에서 구한 비수위강하량과 양수량의 관계를 이용하여 Bierschenk(1963) 방법으로 B, C를 계산하였다. Fig.
성능/효과
Jacob 직선법 식에 의하여 계산된 결과에 따르면 KDPW 1단계 양수 시험시 1단계 4.30, 2단계 9.12, 3단계 12.76, 4단계 16.37m3/day으로 양수하였을 경우 KDPW 2, KDPW 3, KDPW 4 관측정에서 각 영향반경이 0.02~2.57 m, 0.03~ 8.36 m 및 0.00~8.34 m로 계산되었다. KDPW 2 단계양수 시험시 1단계 4.
02%의 효율을 나타내었다. KDPW-2의 우물효율은 양수량 4.176 m3/day일 때 88.52%, 양수량 8.899 m3/day 일 때 81.18%, 양수량 12.787 m3/day일 때 78.09%, 양수량 15.770 m3/day일 때 70.62%의 효율을 나타내었다(Table 5). 일반적으로 우물효율이 비교적 낮은 이유는 대수층과 우물 사이의 흐름의 저항 때문으로 펌프효율이 떨어지면서 지하수 수위가 급격히 상하로 변함에 따라 주변의 대수층으로부터 물을 공급받는데 다소 저항이 발생하기 때문이다.
계산결과에 의하면 각 관측정에서 단계별로 양수량이 증가할 때 영향반경도 비례하여 커지는 경향을 볼 수 있으며, 양수정에서 관측거리가 멀어질수록 영향반경이 커지는 경향을 볼 수 있다. Thiem 평형식에 의하여 계산된 결과에 따르면 KDPW 1에서 단계양수 시험시 1단계 4.30, 2단계 9.12, 3단계 12.76, 4단계 16.37 m 3 /day으로 양수하였을 경우 KDPW 2, KDPW 3, KDPW 4 관측정에서 각 영향반경이 3.50~3.84, 21.91~31.82 및 17.16~31.92 m 로 계산되었다. KDPW-2에서 단계양수 시험시 1단계 4.
계산결과에 의하면 각 관측정에서 단계별로 양수량이 증가할 때 영향반경도 비례하여 커지는 경향을 볼 수 있으며, 양수정에서 관측거리가 멀어질수록 영향반경이 커지는 경향을 볼 수 있다. Thiem 평형식에 의하여 계산된 결과에 따르면 KDPW 1에서 단계양수 시험시 1단계 4.
단계 양수시험 결과 KDPW 1의 우물효율은 양수량 4.306m3/day일 때 90.73%, 양수량 9.115m3/day일 때 82.2%, 양수량 12.758 m3/day일 때 76.76%, 양수량 16.378 m3/day 일 때 72.02%의 효율을 나타내었다. KDPW-2의 우물효율은 양수량 4.
10 m3/day으로 계산되었다. 또 우물효율은 KDPW 1에 대하여 양수량 4.306~16.378 m3/day일 때 72.02~90.73%의효율을 그리고 KDPW 2에 대하여 양수량 4.176~ 15.770 m3/day일 때 70.62~88.52%의 효율을 보였다. 한편 Thiem 평형식에 의하여 계산된 영향반경은 KDPW 1에서 4.
한편 Jacob 직선법에 의한 해석은 Log10 scale로 평가되기 때문에 이론적으로 수위강하량이 0 m인 지점을 찾으면 영향반경이 과대평가가 될 가능성이 있다. 실제로 적용할 때는 수위강하량에 안전율을 고려하여 0.1 m 수위강하가 발생하는 지점을 영향반경으로 적용하는 것이 적합할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 현장에서 수행한 단계양수시험을 통해 대상관정의 최적양수량, 우물효율 및 영향반경을 산정하였다. 최적양수량은 KDPW 1, KDPW 2에서 0.5 m, 1.0 m 수위강하 발생까지 각각 9.37, 16.20 m3/day과 8.11, 14.10 m3/day으로 계산되었다. 또 우물효율은 KDPW 1에 대하여 양수량 4.
후속연구
정류상태와 부정류상태에서의 영향반경 산정 결과를 오염정화에 적용할 시에는 해석결과가 대수층의 상태에 따라 관정별로 상이하거나 다소 과대·과소평가 될 수 있으므로 대수층의 수직적 불균질성 특성을 고려하여야 한다. 본 연구결과는 오염지하수 정화공법의 하나인 양수처리법의 설계에 유용하게 활용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
단계양수시험은 무엇을 평가할 수 있는가?
단계양수시험(step-drawdown test)은 단공시험(single well test)으로 일정한 시간 간격으로 양수량을 증가시켜 가면서 인근 관측정의 수위변화 혹은 수위강하를 측정함으로써 관정의 효율, 대수층의 생산성 등을 평가할 수 있다(Dawson and Istok, 1991; Kruseman and de Ridder, 1991; 한정상, 1998). 일반적으로 단계양수시험을 수행할 때 각 단계에서 관정 내 지하수위가 안정될 때까지 양수를 수행하여 단계별 비양수량을 구하고 적정양수량을 산출한다.
현장에서 양수처리기법을 적용하기 위해서는 어떤 설계가 필요한가?
, 2007). 그런데 현장에서 양수처리기법을 적용하기 위해서는 우선 적정 양수설계가 필요하며 이를 위해 다양한 선행시험 및 조사가 요구된다. 각종 수리시험을 통하여 대상 대수층의 수리전도도 및 저유계수를 산정함은 물론 단계양수시험 등을 통하여 추출정의 우물효율, 적정 양수량과 영향반경 등의 결정이 필수적이다(USEPA, 1996).
환경당국이 TCE로 오염된 지하수의 조사 및 정화기술을 개발하기 위하여 해당 지역을 실증사이트로 지정하여 연구한 이유는?
연구지역은 강원도 원주시 공단지역에 위치한다(Fig. 1). 이 지역은 1995년 이래 TCE로 지하수가 오염된 것으로 보고되고 있으며 환경당국 및 관련 지방자치단체의 수차례 오염조사가 진행되었다(원주시, 2003; 강원도, 2005; 한국수자원공사, 2006; 조윤주 외, 2010a). 2010년 현재 에도 해당지역의 지하수는 TCE 수질기준을 상회하여 관련 시민의 우려를 낳고 있다. 이에 환경당국은 TCE로 오염된 지하수의 조사 및 정화기술을 개발하기 위하여 해당 지역을 실증사이트로 지정하여 연구가 진행 중이다(Baek and Lee, 2010).
참고문헌 (24)
강원도, 2005, 원주시 우산공단 일대 토양 및 지하수오염복원을 위한 정밀조사 및 본설계용역보고서, 한국수자원공사, 309p.
원주시, 2003, 원주시 우산공단 및 중앙동 일대 토양 및 지하수 정밀조사 보고서, 환경관리공단, 140p.
조윤주, 이진용, 천정용, 전성천, 권형표, 2010b, 순간수 위변화시험, 단공양수시험 및 단계양수시험을 통한 추정 수리상수 비교, 지질공학회지, 20, 203-212
한국수자원공사, 2006, 지하수 오염복원 실시설계 용역: 지하수 오염조사 및 자연저감 평가 보고서, 한국수자원공사, 24p.
한국지질자원연구원, 1989, 원주도폭 지질보고서(1 : 50,000).
한정상, 1998, 지하수 환경과 오염, 박영사, 1071p.
Baek, W. and Lee, J.Y., 2010, Source apportionment of trichloroethylene in groundwater of the industirial complex in Wonju, Korea: a 15-year dispute and perspective, Water and Environ. J. (in press).
Bierschenk, W.H., 1963, Determining well efficiency by multiple step-drawdown tests. International Association of Scientific Hydrology, 64, 493-507.
Cooper, H.H. and Jacob, C.E., 1946, A generalized graphical method for evaluating formation constants and summarizing well field history, Amer. Geophys. Union Trans., 27, 526-534.
Dawson, K.J. and Istok, J.D., 1991, Aquifer testing: design and analysis of pumping and slug tests, Lewis Publishers, 344p.
Driscoll, F.G., 1986, Groundwater and wells, Johnson Div., 1089p.
Jacob, C.E., 1947, Drawdown test to determine effective radius of artesian well, Trans. Amer. Soc. Civil Engrs., 112, 1047-1070.
Jacob, C.E., 1950, Flow of ground-water, Engineering hydraulics, John Wiely, 321-386.
Jo, Y.J., Lee, J.Y., Yi, M.J., Kim, H.S., and Lee, K.K., 2010, Soil contamination with TCE in an industrial complex: contamination levels and implication for groundwater contamination. Geosci. J. (in revision).
Kasenow, M., 1997, Applied ground-water hydrology and well hydraulics, Water Resources Publications, LLC, 856p.
Kruseman, G.P. and de Ridder, N.A. 1991, Analysis and evaluation of pumping test data, International Institute of Land Reclamation and Improvement, 377p.
Park, D.K., Ko, N.Y., and Lee, K.K., 2007, Optimal groundwater remediation design considering effects of natural attenuation processes: pumping strategy with enhancednatural- attenuation, Geosci. J., 11, 377-385.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.