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가설 설정
- 정상류 유동모델링에서는 2002년 6월 5일 의 지하수위 등 고선도를 기준으로 하여, 지하 수평 형 상태 가 유지되고 있다고 가정하였다. 실제로는 풍수기와 갈수기에 따라서 지하수 함양량과 하천 유출량이 달라지고 이에 따라 지하수위도 달라지지만, 여기서는 계절적인 지하수위 변동을 고려하지 않았다.
제안 방법
- MODFLOW는여러 차례의 수정 보완을 거쳐 현재 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 지하수 유동모델이다. MODFLOW는 Visual MODFLOW, GMS, PMWIN 등의 S/W로 시판되고 있는데, 본 연구에서는 3차원 지하수유동모델링 소프트웨어인 GMS package내의 MODFLOW를 사용하였다.
- 경계조건, 지하수 함양량, 수리 전도도, 계곡 유출량, 산성마을의 지하수 사용량과 동래온천의 온천수 사용량을 입력하여(Table 1) 정상류 모델링을 수행하였다.이때 2002년 6월 5일의 지하 수위 분포를 얻을 때까지 모델링을 수행하였다.
- 그라우팅과 라이닝 후 터널 내로 유출되는 양을 평가하기 위하여 터널 컨덕턴스가 0%, 25%, 50%, 75%, 90%, 100%로 감소시켜서 모델링하였다. 터널 전 구간에서의 유출량은 컨덕턴스를 0%, 25%, 50%, 75%, 90%로 줄여감에 따라 99, 200m7day, 79, 473, 57, 520m7day, 32, 155m3/day, 14, 148m3/day로 감소함을 보여준다.
- 금정산 지역에는 경부고속 전철 통과를 위하여 고속전철 14-2공구 구간의 금정터널 (9.99km) 굴착이 예정되어 있으며, 굴착에 의한 터널 주변 지역의 지하수위 변동특히, 산성 마을지하수공의 수위 하강과 동래온천의 온천수위 하강을 예측하고 터널 내로 유입되는 유출량을 알기 위하여 지하수 유동모델링을 수행하였다.
- 이들 자료와 함께 기상자료를 이용하여 수문 평형분석과 동래온천수사용량, 지난 3년간의 지하수위 변동을 분석하였다. 금정터널 굴착으로 인한 지하수 및 온천수에 미치는 영향을 평가하기 위해서 터널 내 지하수 유출량을 산정하였다. 지하수 유동모델링에 사용된 모델은 MODFLOW로써 U.
- 1)의 수리적 특성을 파악하기 위하여 현장 수리시험을 실시하고 시험 결과를 분석 하였으며 이로부터 수리상수(수리 전도도, 투수량 계수, 저류계수)를 산출하였다. 또한 지 하 수공 및 시험공으로부터 지하수위를 측정하여 지 하수위 등 고선도를 작성하였으며 물수지 분석 에서는 자연적인 지하수 함양량과 함께 산성마을의 지하수 사용량을 분석하였다. 이들 자료와 함께 기상자료를 이용하여 수문 평형분석과 동래온천수사용량, 지난 3년간의 지하수위 변동을 분석하였다.
- 모델 영역의 격자수는 6000개(= 100 행 X 60열)로 구성되며, 격자점의 개수는 12, 322개이다. 모델 지역의 서측은 낙동강을 경계조건으로 두고 북측과 남측은 금정터널을 포함하는 범위의 정상부를 따라서 불투수 경계를 설정하였으며, 동측은 온천천을 drain 경계로 설정하였다. 모델 지역의 총 지하수 함 양량은 9, 022, 366m3/yr (강수량의 24.
- 연구지역(Fig. 1)의 수리적 특성을 파악하기 위하여 현장 수리시험을 실시하고 시험 결과를 분석 하였으며 이로부터 수리상수(수리 전도도, 투수량 계수, 저류계수)를 산출하였다. 또한 지 하 수공 및 시험공으로부터 지하수위를 측정하여 지 하수위 등 고선도를 작성하였으며 물수지 분석 에서는 자연적인 지하수 함양량과 함께 산성마을의 지하수 사용량을 분석하였다.
- 또한 지 하 수공 및 시험공으로부터 지하수위를 측정하여 지 하수위 등 고선도를 작성하였으며 물수지 분석 에서는 자연적인 지하수 함양량과 함께 산성마을의 지하수 사용량을 분석하였다. 이들 자료와 함께 기상자료를 이용하여 수문 평형분석과 동래온천수사용량, 지난 3년간의 지하수위 변동을 분석하였다. 금정터널 굴착으로 인한 지하수 및 온천수에 미치는 영향을 평가하기 위해서 터널 내 지하수 유출량을 산정하였다.
- 온천수 사용량을 입력하여(Table 1) 정상류 모델링을 수행하였다.이때 2002년 6월 5일의 지하 수위 분포를 얻을 때까지 모델링을 수행하였다. 정상류 모델링 결과, 터널 시점에서부터 종점 쪽으로 A구간 (393.
- 2).측정 자료 수는 조사지역에 비하여 비약한 편이지만, 지하수위는 지표면의 고도와 거의 1에 가까운 상관성을 보이므로 해 발고도에 따른 지하수위의 상관식으로부터 지하수위를 추정하였다. 이 지역에서 지표면의 해발 고도(X)와 지하수위(Y)의 상관식은 Y = 1.
대상 데이터
- 2002년 6월 5일에 측정된 26개 지하수 공의 수위 자료로부터 지하수위 등 고선도를 작성하였다(Fig. 2).측정 자료 수는 조사지역에 비하여 비약한 편이지만, 지하수위는 지표면의 고도와 거의 1에 가까운 상관성을 보이므로 해 발고도에 따른 지하수위의 상관식으로부터 지하수위를 추정하였다.
- 3). 모델 영역의 격자수는 6000개(= 100 행 X 60열)로 구성되며, 격자점의 개수는 12, 322개이다. 모델 지역의 서측은 낙동강을 경계조건으로 두고 북측과 남측은 금정터널을 포함하는 범위의 정상부를 따라서 불투수 경계를 설정하였으며, 동측은 온천천을 drain 경계로 설정하였다.
- 수리 전도도는 3 등급으로 구분하여 가장 높은 값은 lE-6m/sec, 중간값은 lE-7m/sec 그리고 가장 낮은 값은 lE-8m/sec를 입력하였다.수리전도도 lE-6m/sec는 산성마을(금정터널A구간 393.5-395.8km) 과 남문부근(금정터널 C구간 397.9~ 398.8knD에 지역에 대하여 입력하였다. 그리고 금정산 동 측 동래온천 쪽(B구간 395.
이론/모형
- 금정터널 굴착으로 인한 지하수 및 온천수에 미치는 영향을 평가하기 위해서 터널 내 지하수 유출량을 산정하였다. 지하수 유동모델링에 사용된 모델은 MODFLOW로써 U.S.G.S.의 McDonald와 Harbough(1983, 1988)가 개발한 유한차분법 지하수 유동모델이다. MODFLOW는여러 차례의 수정 보완을 거쳐 현재 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 지하수 유동모델이다.
성능/효과
- (1) 금정산 지역에 위치한 시추공 27공의 현장시험 결과, 평균투수 계수는 현장시험 결과 lE-6m/sec ~ lE-8m/sec 차수의 범위로 시험공별로 차이를 보이고 있다. 이 지역에서 지표면의 해발고도(X)에 따른 지하수위(Y)의 상관식 Y = 1.
- (2) 정상류 모델링 결과, 터널 시점에서부터 종점 쪽으로 A 구간 (산성마을 393.5~ 395.8km), B구간(동래온천 쪽 구간 395.8-397.9km), C구간(남문구간 397.9 - 398.8km), D 구간(기타구간 398.8~403.49km)에 대하여 컨덕턴스를 90%까지 감소시켰을 때 터널 내 유출량은 각각 5, 178m3/day, 4, 932m3/day, l, 608m3/day, 2, 430m3/day이다. 따라서, 산성마을과 동래 온천 쪽으로 흐르는 유역에서 지하수 유출이 많이 일어나고 있음을 알 수 있다.
- (3) 그라우팅과 라이닝 후 터널 내로 유출되는 양을 평가하기 위하여 터널 컨덕턴스가 0%, 25%, 50%, 75%, 90%, 100%로 감소시켜서 모델링한 결과, 터널 전 구간에서의 유출량은 컨덕턴스를 0%, 25%, 50%, 75%, 90%로 줄여감에 따라 99, 200m7day, 79, 473, 57, 520m7day, 32, 155m3/day, 14, 148m3/dayS.감소함을 보여준다.
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