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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 City 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.28 no.1, 2018년, pp.81 - 99  

전항탁 (부산대학교 지질환경과학과) ,  함세영 (부산대학교 지질환경과학과) ,  이충모 (부산대학교 지질환경과학과) ,  임우리 (부산대학교 지질환경과학과) ,  윤설민 (부산대학교 지질환경과학과) ,  박흥재 (인제대학교 환경공학과)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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...

주제어

AI 본문요약
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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.
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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.
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참고문헌 (23)

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