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실내 모형과 현장 충적층에서 지하투과레이더를 이용한 지하수면 추정

Estimation of Groundwater Table using Ground Penetration Radar (GPR) in a Sand Tank Model and at an Alluvial Field Site

지질공학 = The journal of engineering geology, v.23 no.3, 2013년, pp.201 - 216  

김병우 (한국원자력연구원 방사성폐기물처분연구부) ,  김형수 (중원대학교 신재생에너지학과) ,  최두형 (한국수자원공사 국가지하수정보센터) ,  고용권 (한국원자력연구원 방사성폐기물처분연구부)

초록
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지하수면과 불포화대의 수분 포화도가 지하투과레이더(GPR) 신호에 미치는 영향을 연구하기 위하여 실내 토조와 충적층 현장에서 GPR 조사를 수행하였다. 실내의 모래 채움 토조 실험에서, 지하수위를 변화시키기 위해 물을 탱크 바닥에 설치된 밸브를 통해 주입하고 배수시켰다. 지하수위와 수분포화도를 추정하기 위하여 모래 채움 토조에서 GPR 수직반사법(이후, VRP) 자료가 획득되었다. 실내 모래 채움 토조에서 획득된 GPR 신호는, 지하수위는 물론 함수율 변화에도 민감하게 반응함을 보여준다. 불포화대에서 GPR 속도는 함수율 변화에 따라 크게 조절되며, 주시 시간의 증가는 포화도의 증가로 해석된다. 함안군 이룡리 낙동강변 충적층에서 220m에 달하는 VRP 조사가, 지하수위를 추정하기 위하여 수행되었다. 현장 조사 결과, 포화 조건에서 GPR 신호의 첫 번째 반사면은 모관 상승에 의한 경계부를 지시하며, 실제 지하수면과는 차이가 있음을 지시한다. 보다 정확한 지하수위를 추정하기 위하여, Well-3호공 주변에서 중앙공심점(common mid-point, 이후, CMP) 방식 GPR 조사를 수행하였다. 그 결과, 모관 상승 경계부와 지하수면으로부터 반사되는 CMP 자료는 쌍곡선 형태를 보였다. NMO(nomal move-out) 보정을 통해, CMP 조사 자료로부터 GPR 신호의 속도를 구하였고, 이는 보다 상세한 지하수면과 심도별 포화도 정보를 제공하였다. 지하수면과 포화도 정보를 포함하는 GPR 조사결과는 통기대의 현장 수리 지질학적 특성 조사에 유용한 수단이다.

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Ground penetrating radar (GPR) surveys were conducted in a sand tank model in a laboratory and at an alluvial field site to detect the groundwater table and to investigate the influence of saturation on GPR response in the unsaturated zone. In the sand tank model, the groundwater table and saturatio...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가뭄발생과 물 부족현상에 대한 지표수의 대응 및 활용방안으로 주목받는 것은 무엇인가? 기후변화로 인한 가뭄발생과 물 부족현상에 대한 지표수의 대응 및 활용방안으로는 지하댐, 인공함양 그리고 강변여과 등과 같은 대체수자원으로서의 지하수 활용이 최근 주목받고 있다. 이들 중에서 하상 퇴적층으로부터 양질의 원수를 취수하는 강변여과 방식의 개발이 창원, 김해 그리고 낙동강 유역의 지자체를 중심으로 활발하게 추진되고 있다.
퇴적층에 대한 조사 및 연구의 목적은 무엇인가? 이를 위해서는 기본적으로 하상 퇴적층의 퇴적구조, 지하수의 화학적 조성 그리고 생태적 변화의 고찰 등의 다양한 조사와 연구가 요구된다. 이 중에서 퇴적층에 대한 조사 및 연구는 전기 비저항 또는 굴절법 등이 국내외적으로 가장 일반적으로 수행되어 왔으며, 조사의 목적은 주로 기반암의 심도 파악 및 충적 지하수 부존 여부를 확인하기 위한 것이다. 충적대수층에서 정밀한 퇴적 및 층서학적 구조 파악을 위한 고해상도 지구물리 탐사는 국내외에서 활발히 수행되고 있다(Steeples and Miller, 1990; Beres and Haeni, 1991; Fielding et al.
하상 퇴적층에 대한 지질학적 특성과 물리적 성질의 규명을 위해 필요한 조사와 연구는 무엇인가? 하상 퇴적층으로부터 수자원을 성공적이고, 효율적으로 확보하기 위해서는 무엇보다도 하상 퇴적층에 대한 지질학적 특성과 물리적 성질의 규명이 필요하다. 이를 위해서는 기본적으로 하상 퇴적층의 퇴적구조, 지하수의 화학적 조성 그리고 생태적 변화의 고찰 등의 다양한 조사와 연구가 요구된다. 이 중에서 퇴적층에 대한 조사 및 연구는 전기 비저항 또는 굴절법 등이 국내외적으로 가장 일반적으로 수행되어 왔으며, 조사의 목적은 주로 기반암의 심도 파악 및 충적 지하수 부존 여부를 확인하기 위한 것이다.
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