초록

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본 연구에서는 신뢰성 있는 해안지역의 지하수개발량 평가를 위하여 기존의 물수지 분석에서 누락되었던 성분인 해안지하수유출량을 Darcy의 식과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 산정하였다. 연구대상지역은 전라북도 부안군 부동지구의 여섯 개 소유역이다. Darcy의 식을 이용한 해안지하수유출량산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 평균 일유출량과 평균 년유출량을 산정하였다. 수치모형(DUSWIM)을 이용한 해안지하수유출량 산정을 위하여 부동지구내 6개의 소유역을 대상으로 해석모형을 구성하고 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용하여 정상상태해석을 수행하였다. 산정결과, 시험유역의 해안지하수 유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 결과가 Darcy의 식을 이용한 결과에 비하여 다소 크게 나타났다. 산정된 지하수해안유출량은 유역내의 강수량대비 각각 5.05, $5.56\%$에 해당하는 양으로 이를 유역내의 해안선길이당 유출량으로 환산하면 Darcy의 식을 이용한 경우는 $0.76m^3/day/m$이고 수치모형을 이용한 경우는 $0.84m^3/day/m$이다.

본 연구에서는 신뢰성 있는 해안지역의 지하수개발량 평가를 위하여 기존의 물수지 분석에서 누락되었던 성분인 해안지하수유출량을 Darcy의 식과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 산정하였다. 연구대상지역은 전라북도 부안군 부동지구의 여섯 개 소유역이다. Darcy의 식을 이용한 해안지하수유출량산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 평균 일유출량과 평균 년유출량을 산정하였다. 수치모형(DUSWIM)을 이용한 해안지하수유출량 산정을 위하여 부동지구내 6개의 소유역을 대상으로 해석모형을 구성하고 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용하여 정상상태해석을 수행하였다. 산정결과, 시험유역의 해안지하수 유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 결과가 Darcy의 식을 이용한 결과에 비하여 다소 크게 나타났다. 산정된 지하수해안유출량은 유역내의 강수량대비 각각 5.05, $5.56\%$에 해당하는 양으로 이를 유역내의 해안선길이당 유출량으로 환산하면 Darcy의 식을 이용한 경우는 $0.76m^3/day/m$이고 수치모형을 이용한 경우는 $0.84m^3/day/m$이다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 따라서 본 연구에서는 해안지하수유출량 산정을 위하여 시험유역을 선정하고 이를 대상으로 Darcy의 법칙과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 지하수 해안 유출량을 산정하고 비교하였다.

제안 방법

• Darcy의 법칙을 이용하여 부동지역의 각 소유역별 해안지하수유출량을 산정하였다. 본 연구에서는 해안지 하수 유출량 산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 사용하였다.
• 대상으로 해석모형을 구성하여 모의 발생을 실시하였다. 유한요소해석을 위한 격자의 크기는 200mX200m로 설정하였으며 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용한 후 정상 상태해석을 수행하였다. 본 연구에 사용된 수치모형(DUSWIM)은 계층화된 대수층에서 담수와 해수의 상호작용을 모의할 수 있는 준-3차원, 유한요소 코드로서 사용된 담수와 해수의 흐름에 대한 지배방정식은 Galerkin 유한요소법으로 이산화되고, 비선형성은 Newton-Raphson 방법으로 처리되었으며 수치모형은 검정 (Park and Wu, 1994)과 대규모 유역에의 적용(Park et al.

대상 데이터

• 연구대상지역은 행정구역상 전라북도 부안군 부안읍, 백산면, 위도면을 제외한 부안군 전지역을 포함하고 서해안과 접해있는 부동지구이다. 전체면적은 417.
• 접해있는 부동지구이다. 전체면적은 417.31岫이며 그림 1과 같이 BD-01~BD-06의 6개의 소유 역으로 구분하여 연구를 진행하였다.
• 해안지하수유출량 산정을 위한 연구대상지역의 지하수두는 농업기반공사의 시험유역운영자료를 이용하였으며 그림 2 및 그림 3과 같다. 조사지역을 전체적으로 살펴볼 때 갈수기와 풍수기의 평균 수두값은 풍수기가 약 0.

이론/모형

• Darcy의 법칙과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 부동지구의 해안지하수유출량을 산정하였다. 그 결과, 시험유역의 총유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 경우에는 28, 030, 221.
• Darcy의 법칙을 이용하여 부동지역의 각 소유역별 해안지하수유출량을 산정하였다. 본 연구에서는 해안지 하수 유출량 산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 사용하였다.
• 박남식 등(2003)이 개발한 수치모형(DUSWIM)을 이용한 해안유출량 산정을 위하여 부동지구내 6개의 소유 역을 대상으로 해석모형을 구성하여 모의 발생을 실시하였다. 유한요소해석을 위한 격자의 크기는 200mX200m로 설정하였으며 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용한 후 정상 상태해석을 수행하였다.
• 유한요소해석을 위한 격자의 크기는 200mX200m로 설정하였으며 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용한 후 정상 상태해석을 수행하였다. 본 연구에 사용된 수치모형(DUSWIM)은 계층화된 대수층에서 담수와 해수의 상호작용을 모의할 수 있는 준-3차원, 유한요소 코드로서 사용된 담수와 해수의 흐름에 대한 지배방정식은 Galerkin 유한요소법으로 이산화되고, 비선형성은 Newton-Raphson 방법으로 처리되었으며 수치모형은 검정 (Park and Wu, 1994)과 대규모 유역에의 적용(Park et al., 1993)을 거쳐 그 정확성과 유용성을 입증 받은 바 있다. 두 가지 방법으로 산정한 해안지하수유출량은 표 2와 같다.

성능/효과

• Darcy의 법칙을 이용한 경우(CASE I), 연구대상지역의 갈수기의 연해안유출량은 22, 982, 331m 7 year이었고 풍수기 의 해안유출량은 27, 930, 009m7year로 풍수기 가 갈수기에 비해 4, 947, 678m'/year 많은 것으로 나타났으며 풍수기와 갈수기를 고려한 연평균유출량은 25, 456, 170m7year이다.
• Ⅱ의 결과도 같은 양상을 나타내고 있다. 각 소지구 중 해안선의 길이가 가장 긴 부동1지구와, 4지구의 경우 CASE 1의 결과에서는 부동4지구가, CASE Ⅱ의 결과에서는 부동1지구가 유출량이 큰 것으로 나타났다. 이는 CASE [의 경우에는 동수경사의 영향으로 인한 결과이며 CASE Ⅱ의 경우에는 지하수의 유출이 원활하게 이루어질 수 있는 충적층의 비율이 미치는 영향으로 판단된다.
• Darcy의 법칙과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 부동지구의 해안지하수유출량을 산정하였다. 그 결과, 시험유역의 총유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 경우에는 28, 030, 221.4m7year로 Darcy의 법칙을 이용한 경우의 25, 456, 170.0E/year에 비하여 2, 574, 051.4E/year 많은 것으로 나타났다. 산정된 해안유출량은 유역 내의 강수량대비 각각 5.
• 본 표에 의하면 대수층 두께는 충적층의 경우, 부동3지구가 21m로 가장 큰 값을 가지며 암반층은 부동2 지구가 112.9m로 가장 큰 값을 가지는 것으로 나타났다. 부동지구 전체로는 충적층이 평균 10m, 암반층이 90.
• 4E/year 많은 것으로 나타났다. 산정된 해안유출량은 유역 내의 강수량대비 각각 5.05, 5.56%에 해당하는 양으로 이를 유역내의 해안선길이당 유출량으로 환산하면 Darcy의 법칙을 이용한 경우에 0.76m7day/m이고, 수치모형(DUSWIM)을 이용한 경우는 0.84m7day/m이다.
• 수치모형(DUSWIM)을 이용한 경우(CASE II), 부동지역내의 각 지구별 해안유출량은 7, 343.4m7day~ 20, 496.2m7day로 산정되었으며 이 중 부동3기구가 7, 343.4m7day의 가장 적은 값을, 부동 5지구가 20, 496.2^ /day의 가장 큰 값을 나타내었다. 부동지역 전체의 해안유출량은 76, 795.
• 그림 2 및 그림 3과 같다. 조사지역을 전체적으로 살펴볼 때 갈수기와 풍수기의 평균 수두값은 풍수기가 약 0.5m 높은 것으로 조사되었으나, 전반적인 지하수두 등고선의 양상은 시기별로 큰 차이가 없으며, 지하수 함양 및 유출지역 또한 유사한 것으로 조사되었다(농업기반공사, 2004).
• 45m이다. 투수계수는 각 지구별로 충적층의 경우 1.6E-03~ 1.2E-01의 값을 가지고 암반층의 경우 7.5E-0 5~6.3E-04cm/sec의 값을 가지는 것으로 나타났으며 충적층과 암반층의 두께를 고려한 각 지구의 평균 투수 계수는 부동3지구에서 평균 3.91E-04cm/sec로 가장 작았고 부동5지구에서 7.73E-03cm/sec로 가장 큰 것으로 나타났다.

후속연구

• 산정된 해안유출량은 시험유역의 효율적인 지하수 관리를 가능하게 할 것이며 이를 우리나라 전 해안과도 서 지역에 걸쳐 적용 및 비교가 이루어지면 용수 공급에 어려움을 겪고 있는 해안지역의 수자원 관리에 많은 도움을 줄 것으로 판단된다.

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