울산시 북구 지역 터널 굴착에 의한 지표수계 및 지하수계 변화 분석 Analyzing the Change of Surface Water and Groundwater Systems Caused by Tunnel Construction in Northern Ulsan City원문보기
터널 굴착에 의한 다량의 지하수 배출 그리고 터널 굴착 작업은 지하수 고갈과 지반침하를 유발한다. 그러므로, 수리지질학적 방법 및 모델링에 의해서 터널 굴착과 관련하여 환경 영향을 평가하고 영향 저감대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이 연구는 야외조사, 수질분석, 추적자시험 그리고 지하수 모델링을 통하여 터널 굴착에 의한 저수지와 계곡수의 고갈을 밝히기 위한 것이다. 현장 수질분석 결과, 터널내 배출 지하수의 화학성분의 농도는 계곡수의 화학성분의 농도보다 약간 더 높다. 실내 수질분석 결과, 계곡수와 배출 지하수의 수질형은 둘 다 $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$형이다. 계곡의 주입지점과 터널 간의 1차 및 2차 추적자시험에 의하면 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 배출되며, 전기전도도는 1차시험에서는 $70{\mu}S/cm$ 그리고 2차 시험에서는 $40{\mu}S/cm$로 나타났다. 지하수 모델링에 의하면, 터널 굴착 시 터널내로의 지하수 배출량은 $4,942m^3$/일이며, 터널 완공 후 3년이 경과하면 지하수위는 원래 상태로 회복되는 것으로 산정된다. 입자추적 모델링에 의하면, 터널에 가장 가까운 입자는 주입 후 6시간 만에 그리고 가장 먼 입자는 9시간만에 터널에 도달하는 것으로 산정되었으며, 이 결과는 야외 추적자시험 결과와 비슷하다.
터널 굴착에 의한 다량의 지하수 배출 그리고 터널 굴착 작업은 지하수 고갈과 지반침하를 유발한다. 그러므로, 수리지질학적 방법 및 모델링에 의해서 터널 굴착과 관련하여 환경 영향을 평가하고 영향 저감대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이 연구는 야외조사, 수질분석, 추적자시험 그리고 지하수 모델링을 통하여 터널 굴착에 의한 저수지와 계곡수의 고갈을 밝히기 위한 것이다. 현장 수질분석 결과, 터널내 배출 지하수의 화학성분의 농도는 계곡수의 화학성분의 농도보다 약간 더 높다. 실내 수질분석 결과, 계곡수와 배출 지하수의 수질형은 둘 다 $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$형이다. 계곡의 주입지점과 터널 간의 1차 및 2차 추적자시험에 의하면 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 배출되며, 전기전도도는 1차시험에서는 $70{\mu}S/cm$ 그리고 2차 시험에서는 $40{\mu}S/cm$로 나타났다. 지하수 모델링에 의하면, 터널 굴착 시 터널내로의 지하수 배출량은 $4,942m^3$/일이며, 터널 완공 후 3년이 경과하면 지하수위는 원래 상태로 회복되는 것으로 산정된다. 입자추적 모델링에 의하면, 터널에 가장 가까운 입자는 주입 후 6시간 만에 그리고 가장 먼 입자는 9시간만에 터널에 도달하는 것으로 산정되었으며, 이 결과는 야외 추적자시험 결과와 비슷하다.
Excessive groundwater discharge by tunneling and tunnel operation can lead to groundwater exhaustion and ground subsidence. Therefore, it is very important to evaluate environmental impact and to establish mitigation measures of the impact related to tunnel excavation based on hydrogeological and mo...
Excessive groundwater discharge by tunneling and tunnel operation can lead to groundwater exhaustion and ground subsidence. Therefore, it is very important to evaluate environmental impact and to establish mitigation measures of the impact related to tunnel excavation based on hydrogeological and modeling approaches. This study examined the depletion of surface reservoirs and valley water due to tunnel excavation through field survey, water quality analysis, tracer test, and groundwater modeling. As a result of field water quality test, the concentration of chemical constituents in groundwater discharge into the tunnel is slightly higher than that of valley water. By the result of laboratory water analysis, both valley water and the groundwater belong to $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$ type. Tracer test that was conducted between the valley at the injection point and the tunnel, indicates valley water infiltration into the ground and flowing out to the tunnel, with maximum electrical conductance changes of $70{\mu}S/cm$ in the first test and of $40{\mu}S/cm$ in the second test. By groundwater modeling, the groundwater discharge rate into the tunnel during tunnel construction is estimated as $4,942m^3/day$ and groundwater level recovers in 3 years from the tunnel completion. As a result of particle tracking modeling, the nearest particle reaches the tunnel after 6 hours and the farthest particle reaches the tunnel after 9 hours, similarly to the case of the field trace test.
Excessive groundwater discharge by tunneling and tunnel operation can lead to groundwater exhaustion and ground subsidence. Therefore, it is very important to evaluate environmental impact and to establish mitigation measures of the impact related to tunnel excavation based on hydrogeological and modeling approaches. This study examined the depletion of surface reservoirs and valley water due to tunnel excavation through field survey, water quality analysis, tracer test, and groundwater modeling. As a result of field water quality test, the concentration of chemical constituents in groundwater discharge into the tunnel is slightly higher than that of valley water. By the result of laboratory water analysis, both valley water and the groundwater belong to $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$ type. Tracer test that was conducted between the valley at the injection point and the tunnel, indicates valley water infiltration into the ground and flowing out to the tunnel, with maximum electrical conductance changes of $70{\mu}S/cm$ in the first test and of $40{\mu}S/cm$ in the second test. By groundwater modeling, the groundwater discharge rate into the tunnel during tunnel construction is estimated as $4,942m^3/day$ and groundwater level recovers in 3 years from the tunnel completion. As a result of particle tracking modeling, the nearest particle reaches the tunnel after 6 hours and the farthest particle reaches the tunnel after 9 hours, similarly to the case of the field trace test.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 울산시 북구 지역의 터널굴착에 따른 홈골못과 인근 마을의 먹는물로 이용되는 계곡수의 고갈 영향을 분석하 였다. 현장 수질 분석 결과 계곡수와 터널내 유출 지하수의 수질은 EC, TDS, 알칼리도를 제외한 대부분의 항목에서 서로 유사한 것으로 나타났으며, 계곡수가 지하로 침투하면서 지하수와 혼합되어 EC, TDS, 알칼리도가 높아진 것으로 추정된다.
연구지역은 울산광역시 북구 호계동이며, 울산-포항 복선전철 공사와 관련하여 터널 굴착으로 인해서 연구지역내에 위치하는 홈골못과 인근 계곡수가 고갈되었다. 본 연구는 현장 수리시험, 수질분석, 지하수 모델링을 통하여 터널굴착에 따른 홈골못과 인근 마을의 먹는물로 이용되는 계곡수의 고갈 영향을 분석하는 것이다.
가설 설정
본 연구에서는 Visual MODFLOW을 사용하여 불균질한 이방성 다공질 포화매체 내에서 일정 밀도의 부정류상태 지하수흐름을 모사하였다. 이 때 지하수위 변화는 선형적이며, 대수층의 영역은 사각형 셀로 근사화하였으며, 지하수 온도와 밀도는 일정하다고 가정하였다. 지하수 모델링은 다음과 같이 다공질포화매체 내 밀도가 일정한 지하수의 3차원 흐름식에 근거한다.
제안 방법
86 mg/L (EC는 214 µS/cm)였다. 1차 추적자시험에서는 농업용 지하수 수질기준(250 mg/L) 이하인 100 mg/L의 농도로 물 20 L 주입하였으며, 2차 추적자시험에서는 염소 농도를 200 mg/L로 물 100L를 주입하였다. 터널 내부 지하수 유출지점(T-1, T-2지점)의 EC값은 CTD 다이버로 측정하였다.
8. Accumulated discharge into the tunnel on 7, 14, 30, 90, 180, 365, 730, an 1095 days from the start of tunnel excavation.
9. Groundwater flow on 7days, 180 days, 1 year, and 3years from the start of tunnel excavation.
계곡수가 지하로 유입되어 터널내로 배출되는 것을 확인하기 위하여 홈골못(HG-4)과 홈골못 상류의 3지점의 계곡수(HG-1, 2, 3), 터널 내 3지점(T-1, 2, 3)에서 총 7개 물 시료를 채취하여 현장수질 분석 및 실내 수질 분석을 실시하였다(Fig. 3). 물시료채취지점 중 HG-3, HG-4에서는 물이 고갈되어 물시료를 채취하지 못하기도 하였다.
관측정의 수위와 모사된 정상류모델에서의 수위를 시행 오차법으로 계속해서 모의를 하여 계산된 수위와 관측정의 수위가 오차범위(0.5 m)내에 들어올 때까지 시행하였다. 정상류 모델링에 의해서 결정된 수리전도도는 1층은 2.
본 연구에서는 Visual MODFLOW을 사용하여 불균질한 이방성 다공질 포화매체 내에서 일정 밀도의 부정류상태 지하수흐름을 모사하였다. 이 때 지하수위 변화는 선형적이며, 대수층의 영역은 사각형 셀로 근사화하였으며, 지하수 온도와 밀도는 일정하다고 가정하였다.
본 연구에서는 총 2회에 걸쳐서 추적자시험을 실시하였다. 추적자시험 이전에 계곡 HG-2지점에서 염소의 배경농도를 측정한 결과 6.
본 연구에서는 총 9개 수질 항목(F-, Cl-, NO3, SO42-, PO42-,Ca2+, K+, Mg2+, Na+)의 분석 결과를 바탕으로 각 이온들의 밀리당량 비를 삼각다이어그램에 도시하여 물시료의 수질형을 정하였다(Table 3; Fig. 3).
kr) 자료와 현장조사 자료를 참조하였다. 수리전도도는 1영역과 2영역으로 나누어, 울산층 퇴적암 지역은 1영역(6.43E-04 cm/sec, 청색), 안산암 지역은 2영역(3.14E-04 cm/sec, 청녹색)으로 구분하였다(Fig. 6; Table 7). 모델영역은 수직방향으로 3개의 층(1층은 표토층, 2층은 풍화대층, 3층은 암반층)으로 구분하였다.
연구지역의 상부지역의 홈골못 일대의 지하수의 흐름을 파악하고 터널공사에 의한 영향을 확인하기 위해 수치모델링을 수행하였다. 수치모델링을 수행하기 위해 먼저 연구지역의 지하수 함양량을 산정하였다. 수문순환 과정에서 지하로 침투한 물 중 증발되지 않은 물은 토양대, 중간대, 모관대를 거쳐 포화대에 이르러 지하수를 형성하며, 지하수는 하천, 호수또는 바다로 유출되고 있다.
양·음이온의 분석 목적에 맞게 전처리된 시료는 100 mL의 무균 채수병에 담아 4℃ 이하로 냉장·운반하였다. 실내수질 분석은 부산대학교 공동실험실습관에서 분석하였으며, 양이온(Ca2+, K+, Mg2+, Na+)은 원자방출분광분석기(inductivity coupled plazma atomic emission spectrometer, 미국 Thermo Jarrell Ash사, 모델 ICP-IRIS)로, 음이온(Cl-, NO3-, SO42-)은 이온크로마토그래피(미국 Dionex사, 모델 DX-500)로 분석하였다.
연구지역의 상부지역의 홈골못 일대의 지하수의 흐름을 파악하고 터널공사에 의한 영향을 확인하기 위해 수치모델링을 수행하였다. 수치모델링을 수행하기 위해 먼저 연구지역의 지하수 함양량을 산정하였다.
45 µm 의 미세공극 여과지로 부유물을 여과한 후, 분석 목적에 따라 2가지로 나누었다. 즉, 음이온 분석용 시료에 대해서는 여과 만을, 그리고 양이온 분석용 시료에 대해서는 여과와 산처리를 동시에 실시하였다. 산처리는 0.
채취된 시료는 0.45 µm 의 미세공극 여과지로 부유물을 여과한 후, 분석 목적에 따라 2가지로 나누었다.
물시료채취지점 중 HG-3, HG-4에서는 물이 고갈되어 물시료를 채취하지 못하기도 하였다. 총 9개 항목(수온, pH, ORP(산화환 원전위), DO, EC(전기전도도), TDS(총고용물질), 알칼리도, 염도(salinity), 탁도에 대하여 현장수질 분석을 실시하였다.
지하수 추적자 시험(tracer test)은 지하수계로 유입된 오염물질의 이동기작, 이동경로(path way), 이동시간(travel time), 체류시간(residual time), 농도변화를 규명하기 위한 것이다. 추적자 시험에서는 검출이 용이한 추적자를 동수구배의 상류에 주입정에 주입하고, 하류 구배의 배출정에서 추적자의 농도이력을 분석하여, 추적자 검출유무, 추적자 검출까지의 소요시간, 지하수 및 잠재오염원의 이동 방향, 속도, 유효 공극율(effective porosity), 수리적 분산(hydraulic dispersivity) 등을 알아낼 수 있다. 오염물질은 매질 내에서 이류, 분산, 흡착, 붕괴, 생분해 등의 과정을 거치며, 추적자 역시 오염물질과 동일한 기작을 일으킨다.
추적자의 투입량은 대상지역내에 존재하는 성분의 배경농도보다 높아야 하고, 조사대상 매질의 수리전도도나 매질의 성질을 변화시키지 않아야 한다. 추적자시험에는 단공 추적자 시험과 다공 추적자 시험이 있으며, 단공 추적자 시험은 단공 주입-양수 시험, 표류-양수 시험, 점희석 시험으로, 다공 추적자 시험은 자연 구배 시험, 발산흐름 시험, 재순환 시험, 수렴흐름 시험으로 구분된다.
1차 추적자시험에서는 농업용 지하수 수질기준(250 mg/L) 이하인 100 mg/L의 농도로 물 20 L 주입하였으며, 2차 추적자시험에서는 염소 농도를 200 mg/L로 물 100L를 주입하였다. 터널 내부 지하수 유출지점(T-1, T-2지점)의 EC값은 CTD 다이버로 측정하였다.
지하수 함양량을 산정하기 위해서는 기상, 수문, 식생, 토양, 지질자료 등이 필요하다. 함양량 산정 방법에는 여러 가지가 있으나, 현실적으로 관련 자료의 부족으로 정확한 지하수 함양량을 산정하는 것이 매우 어렵고 관련 자료들의 불확실성 때문에 여기에서는 간편하게 지하수 함양량을 산정하는 방법인 물수지 분석 방법을 이용하였다. 연구지역의 기상자료는 연구지역과 가장 가까운 기상관측소인 울산기상관측소 자료를 1987년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 30년간의 강수량, 기온, 최대 일조시간 자료를 이용하여(기상청, www.
그리고 연구지역의 북측에는 매곡천이 서쪽으로 흘러서 동천강과 합류한다. 연구지역 내에는 동대산에서 발원하는 계곡 근처에 위치하는 지하수공 2개공(OB-1, W-2)이 주변 마을(수동마을, 수성마을)의 생활용수 및 농업용수로 이용된다.
5). 연구지역내의 관측정 및 양수정 분포, 수리상수(수리전도도, 공극율, 함양량 등) 값은 기존 보고서(건설교통부, 한국수자원공사 2004, 한국농어촌공사 웹사이트(www.groundwater.or.kr) 자료와 현장조사 자료를 참조하였다. 수리전도도는 1영역과 2영역으로 나누어, 울산층 퇴적암 지역은 1영역(6.
1). 연구지역은 동쪽에 동대산(446.7 m)이 위치하며, 동고서저로 서쪽으로 갈수록 지형이 낮아진다. 서쪽에는 북에서 남으로 동천강이 흐르며 연구지역 중앙에 위치하는 홈골못에서 호계 천이 서쪽으로 흘러서 동천강과 합류한다.
연구지역은 울산-포항 복선전철 공사 지역 중 2 공구(울산시 북구 창평동-경주시 외동읍, 총연장 12.171 km 구간)로서, 행정구역상으로는 울산광역시 북구 호계동 일대이다(Fig. 1). 연구지역은 동쪽에 동대산(446.
연구지역은 울산광역시 북구 호계동이며, 울산-포항 복선전철 공사와 관련하여 터널 굴착으로 인해서 연구지역내에 위치하는 홈골못과 인근 계곡수가 고갈되었다. 본 연구는 현장 수리시험, 수질분석, 지하수 모델링을 통하여 터널굴착에 따른 홈골못과 인근 마을의 먹는물로 이용되는 계곡수의 고갈 영향을 분석하는 것이다.
함양량 산정 방법에는 여러 가지가 있으나, 현실적으로 관련 자료의 부족으로 정확한 지하수 함양량을 산정하는 것이 매우 어렵고 관련 자료들의 불확실성 때문에 여기에서는 간편하게 지하수 함양량을 산정하는 방법인 물수지 분석 방법을 이용하였다. 연구지역의 기상자료는 연구지역과 가장 가까운 기상관측소인 울산기상관측소 자료를 1987년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 30년간의 강수량, 기온, 최대 일조시간 자료를 이용하여(기상청, www.weather.go.kr/weather), 연간 월평균 자료 강수량, 기온, 최대일조시간을 구하였다(Tables 4, 5 and 6). 연구지역의 30년간 연평균 강수량은 1,286.
연구지역의 지질(Table 1)은 하위로부터 경상분지 내 백악기 하양층군의 퇴적암류(역암, 사암, 셰일)인 울산층, 이를 관입한 불국사화강암류와 제3기 화산암류(안산암), 전기 에오세 연일층군의 퇴적암류(정자역암)로 구성되어 있다(Park and Yoon, 1968; Chough and Sohn, 2010; Son et al., 2013). 제4기 충적층은 주로 연구지역의 서측부에 이들 지층을 피복하며, 동측의 계곡으로부터 비롯되는 선상지와 하천을 따라 분포한다(Fig.
성능/효과
3). 1차와 2차 수질분석 결과, 모든 시료에서 Ca2++HCO3-형을 보였다(Fig. 3). 이러한 지하수 유형은 계곡수가 지하로 유입되어 터널로 유출되었음을 지시한다.
총 6회의 현장 수질분석의 결과, 계곡수와 유출 지하수의 현장 수질값들이 대부분의 경우에 서로 비슷하게 나타나고 있다. 각 항목들을 보면, 수온, TDS, 알칼리도, 염도는 계곡수에서 낮은 값을 보이고 유출 지하수에서는 높은 값을 보인다. 한편, pH, OPR, DO, EC는 계곡수에서는 높고 유출 지하수에서는 낮은 값을 보이고 있다.
현장 수질 분석 결과 계곡수와 터널내 유출 지하수의 수질은 EC, TDS, 알칼리도를 제외한 대부분의 항목에서 서로 유사한 것으로 나타났으며, 계곡수가 지하로 침투하면서 지하수와 혼합되어 EC, TDS, 알칼리도가 높아진 것으로 추정된다. 계곡수와 터널 유출 지하수의 주성분 이온을 파이퍼 다이어그램에 도시한 결과, 계곡수와 유출 지하수의 수질형이 모두 Ca2+ + HCO3-형에 속하며, 이는 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 유출되었음을 지시한다.
터널 내 지하수 유출량을 최소화하여(14,284 m3/day) 지하수위 회복을 예측하 였다. 모델링 결과, 공사 완공 3년 후에는 지하수위가 정상류 상태와 유사한 자연수위로 회복되는 것으로 예측되었다(Fig. 10). 현장 추적자 시험 결과와 입자추적 모델링을 서로 비교한 결과, 현장 추적자 시험에서 주입 지점으로부터 터널 내부 유출지점까지 추적자가 도달하는 시간은 1차 추적자 시험에서는 6시간, 2차 추적자 시험에서는 10시간으로 나타났다.
물수지 분석 방법을 이용하여 지하수 함양량을 산정한 결과, 강수량 1,286.5 mm와 지표유출량 129.63 mm(강수량의 10.08%), 증발산량 719.21 mm(강수량의 55.90%)에 대해서 총 지하수 함양량은 437.65 mm(강수량의 34.02%)으로 산정되었다. 따라서, 순 지하수 함양량은 306.
또한 지하수는 동쪽의 고지대로부터 서쪽의 저지대로 흐르는 것으로 나타났다. 부정류 모델링 결과, 터널내 유출 지하수는 평균 4,942m3/day로서, 실제 터널 공사에서 측정되었던 지하수 배수량 4,200m3/day 보다 약간 높게 나타났다. 터널 공사에 의해서 터널 쪽으로 지하수 흐름이 발생하였으며, 터널 완공 약 3년 후에는 지하수위가 자연수위와 비슷하게 회복되는 것으로 산정되었다.
부정류 모델링을 수행한 결과, 터널 공사 중의 누적유출량은 7일 후에는 24,480 m3/day, 30일 후 65,123 m3/day, 1년 후 702,134 m3/day, 터널 완공 시점인 3년 후에는 5,412,342 m3/day으로서 평균 4,942 m3/day의 지하수가 터널내로 유입되는 것으로 산정되었다(Fig. 8; Table 8). 한편, 실제 터널 공사에서 직접 측정되었던 지하수 배수량 4,200 m3/day은 지하수 모델링 결과보다 낮게 나타났다.
정상류 모델링 결과, 홈골못(일정 수두)은 주변의 지하수위보다 약간 높게 형성되며, 터널 굴착 이전의 자연상태에서는 홈골못의 고갈 현상은 나타나지 않는다. 또한 지하수는 동쪽의 고지대로부터 서쪽의 저지대로 흐르는 것으로 나타났다.
총 6회의 현장 수질분석의 결과, 계곡수와 유출 지하수의 현장 수질값들이 대부분의 경우에 서로 비슷하게 나타나고 있다. 각 항목들을 보면, 수온, TDS, 알칼리도, 염도는 계곡수에서 낮은 값을 보이고 유출 지하수에서는 높은 값을 보인다.
현장 추적자 시험 결과와 입자추적 모델링을 서로 비교한 결과, 현장 추적자 시험에서 주입 지점으로부터 터널 내부 유출지점까지 추적자가 도달하는 시간은 1차 추적자 시험에서는 6시간, 2차 추적자 시험에서는 10시간으로 나타났다. 한편, 입자추적 모델링에서는 추적자 시험의 주입지점(injection point)과 지하수 취수정에 가상의 입자를 입력하여 입자가 터널까지 도달하는 시간을 계산한 결과, 터널에 가장 가까운 입자(1)는 6시간 만에, 그리고 먼 곳의 입자(2)는 9시간 만에 터널에 도달하는 것으로 계산되었으며, 가장 멀리 위치하는 입자(3, 4)는 24시간 만에 터널에 도달하였다(Fig. 11). 그리고 지하수 취수정(OB-1)에 대한 입자 추적에서는 가장 가까운 입자가 24시간 만에 터널에 도달하였고, 그 외의 입자들은 24시간 이후에 터널에 도달하였다.
본 연구는 울산시 북구 지역의 터널굴착에 따른 홈골못과 인근 마을의 먹는물로 이용되는 계곡수의 고갈 영향을 분석하 였다. 현장 수질 분석 결과 계곡수와 터널내 유출 지하수의 수질은 EC, TDS, 알칼리도를 제외한 대부분의 항목에서 서로 유사한 것으로 나타났으며, 계곡수가 지하로 침투하면서 지하수와 혼합되어 EC, TDS, 알칼리도가 높아진 것으로 추정된다. 계곡수와 터널 유출 지하수의 주성분 이온을 파이퍼 다이어그램에 도시한 결과, 계곡수와 유출 지하수의 수질형이 모두 Ca2+ + HCO3-형에 속하며, 이는 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 유출되었음을 지시한다.
10). 현장 추적자 시험 결과와 입자추적 모델링을 서로 비교한 결과, 현장 추적자 시험에서 주입 지점으로부터 터널 내부 유출지점까지 추적자가 도달하는 시간은 1차 추적자 시험에서는 6시간, 2차 추적자 시험에서는 10시간으로 나타났다. 한편, 입자추적 모델링에서는 추적자 시험의 주입지점(injection point)과 지하수 취수정에 가상의 입자를 입력하여 입자가 터널까지 도달하는 시간을 계산한 결과, 터널에 가장 가까운 입자(1)는 6시간 만에, 그리고 먼 곳의 입자(2)는 9시간 만에 터널에 도달하는 것으로 계산되었으며, 가장 멀리 위치하는 입자(3, 4)는 24시간 만에 터널에 도달하였다(Fig.
현장 추적자 시험에서, 주입 지점으로부터 터널 내부 유출지점까지 추적자 도달 시간은 1차 추적자 시험에서는 6시간, 2차 추적자 시험에서는 10시간으로 나타났다. 한편, 입자추적 모델링에서 추적자 주입지점의 가상 입자가 터널까지 도달하는 시간은 6시간 내지 9시간으로 산정되어, 현장 추적자 시험의 추적자 도달시간과 비슷하게 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적으로 가장 많이 이용되는 지하수 추적자는 무엇인가?
추적자로 적합한 물질은 ① 쉽게 검출 가능하고, ② 지하수에 쉽게 용해되어, ③ 지하수 환경에서 침전, 흡착, 분해 등 화학적, 생물학적 변화를 발생시키지 않아야 하며, ④ 독성이 없어야 하고, 지하수 환경에 영향을 미치지 않아야 한다. 일반적으로 가장 많이 이용되는 추적자는 온도, 이온, 염료, 동위원소, 방사성 핵종 등이 있다. 이온으로는 염소(Cl- ), 브롬(Br- ), 리튬(Li+), 암모늄(NH4+), 마그네슘(Mg2+), 칼륨(K+), 요오드(I-), 황산염(SO42-) 등이 있다.
터널 공사로 인해 발생하는 환경적 문제점은?
터널굴착 공사 및 운영으로 인하여 터널굴착에 따른 과도한 지하수 유출로 인한 지하수원 고갈 및 지반 침하, 터널굴착 구간 내에 존재하는 폐갱으로 인한 지반 침하 발생, 터널 내 대기질 환경기준의 미 충족 및 환기가 외부에 미치는 영향, 터널내 차량의 고속주행에 따른 소음·진동의 영향, 터널 상부에 미치는 식생 영향 등 많은 환경적 영향이 발생할 수 있다. 따라서 터널 굴착과 관련하여 모든 환경 분쟁 당사자들이 수긍할 수 있는 해결책 마련을 위해서는 환경적 영향의 원인 규명, 과학적 해석에 근거한 환경 위해요소의 평가 및 저감 대책을 수립하는 것이 매우 중요하다(Lee et al.
지하수 수치모델의 단점은?
지하수모델링은 지하수계의 변화를 제어하고 조절·예측하거나, 지하수자원을 관리하고 지하수 오염을 방지하는데 매우 유용하다. 지하수 수치모델은 불균질 대수층과 같은 복잡한 지층 및 지질 구조 처리가능하고, 불규칙한 경계조건 처리가 가능한 장점을 가지고 있으나, 모델이 복잡하며 근사해에 따른 오차가 발생한다는 단점을 가진다. 지하수 모델링은 터널 굴착에 따른 지하수계의 변화를 모사하는데 널리 적용된다.
참고문헌 (23)
Appelo, C.A.J., Postma, D., 2007, Geochemistry, groundwater and pollution(2nd ed.), A.A. Balkema, Rotterdam.
Cheong, J.-Y., Hamm, S.-Y., Yu, I.-R., Whang, H.-S., Kim S.-H., Kim, M.-S., 2015, Analysis of groundwater discharge into the Geumjeong tunnel and baseflow using groundwater modeling and long-term monitoring, Journal of Environmental Science International, 24(12), 1691-1703.
Chiocchini, U., Castaldi, F., 2011, The impact of groundwater on the excavation of tunnels in two different hydrogeological settings in central Italy, Hydrogeology Journal, 19(3), 651-669.
Choi, M.-J., Lee, J.-Y., Koo, M.-H., Lee, K.-K., 2004, A comparative study on groundwater flow depending on conceptual models in tunnel modeling, The Journal of Engineering Geology, 14(2), 223-233.
Chough, S.K., Sohn, Y.K., 2010, Tectonic and sedimentary evolution of a Cretaceous continental arcbackarc system in the Korean peninsula: New view, Earth-Science Reviews, 101(3-4), 225-249.
Chung, S.Y., Kim, B.W., Kang, D.H., Shim, B.O., Cheong, S.W., 2007, Analyses of Hydrology and Groundwater Level Fluctuation in Granite Aquifer with Tunnel Excavation, The Journal of Engineering Geology, 17(4), 635-645.
Jeong, Y.-M., Gwon, Y.-J., Lee C., Lee, S.-D., Park, J.-Y., 2011, Examples of Tunnel Construction in a Large Scale Fault Zone, Magazine of Korean Tunnelling and Underground Space Association, 13(5), 76-92.
Kim, B.-W., Chung, S.-Y., Cho, B.-W., Kang, D.-H., 2011, A Study on Groundwater Flow with the Characteristics of Spatial Aquifer Distribution and Faults development at Ulsan Metropolitan City, Journal of the Geological Society of Korea, 47(1), 59-71.
Koh, B.-R., Choi, Y.-Y., Ko, S.-H., 2006, Characteristics of groundwater movement variation according to establishment of underground tunnel, Journal of Korean Society of Water Science and Technology, 14(4), 59-68.
Korea Meteorological Administration, Retrieved from www.weather.go.kr
K-water, 2004, Groundwater survey report for Ulsan.
Lee, B.D., Choo, C.O., Lee, B.J., Cho, B.W., Hamm, S.-Y., Im, H.C., 2003, Numerical Modeling on the Prediction of Groundwater Recovery in the Youngchun Area, Kyungbook Province. Economic and Environmental Geology, 36(6), 431-440.
Lee, B.D., Hamm, S.-Y., Lee, C.O., Cho, B.W., Sung, I.H., 2001, Relation of groundwater flow rate and fracture system associated with waterway tunnel excavation, The Journal of Engineering Geology, 11(3), 327-337.
Lee, C.-M., Hamm, S.-Y., Hyun, S.G., Cheong, J.-Y., Wei, M.L., 2017, Reviewing the applications of three countries' ground water flow modeling regulatory guidelines to nuclear facilities in Korea, Journal of Soil and Groundwater Environment, 22(3), 1-9.
Lee, G.-B., Hong, G.S., Kim, G.-S., 2009, Tunnel Design by Considering on Geo - environment and Groundwater Condition, Yooshin Technical Letter, Yooshin Co.
Lee, J.-H., Lee, D.-B., Kim, K.-S., Lee, S.-J., and Choi, S.-R., 2014, Reinforcement of tunnel fault zone, Journal of the Korean Geotechnical Society, 30(3), 22-32.
Li, S., Li, S., Zhang, Q., Xue, Y., Liu, B., Su, M., Wang, Z., 2010, Predicting geological hazards during tunnel construction, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2(30), 232-242.
McDonald, M.G., Harbaugh, A.W., 1988, A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Groundwater flow model: Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, Book 6.
Moon, J., Fernandez, G., 2010, Effect of excavation-induced groundwater level drawdown on tunnel inflow in a jointed rock mass, Engineering Geology, 110(3-4), 33-42.
Park, Y.D., Yoon, H.D., 1968, Explanatory Text and the Geological Map of Ulsan Sheet: Geological Survey of Korea.
Reilly, T.E., 2001. System and Boundary Conceptualization in Ground-water Flow Simulation, Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey. Book 3. Applications of Hydraulics Chapter B8.
Rural Groundwater net, Retrieved from www.groundwater.or.kr.
Son, M., Song, C. W., Kim, M.-C., Cheon, Y.B., Jung, S.H., Cho, H.S., Kim, H.-G., 2013, Miocene crustal deformation, basin development, and tectonic implication in the southeastern Korean Peninsula, Journal of the Geological Society of Korea, 49(1), 93-118.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.