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김해시 딴섬의 고투수성 충적층에서 염소이온의 수리분산특성
The hydrodynamic dispersion characteristics of chloride in high permeable alluvial deposit at the Ttaan island, Kimhae city 원문보기

한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집, 2007 May 17, 2007년, pp.707 - 711  

강동환 (부경대학교 지질환경연구소) ,  김태영 (부경대학교 환경지질과학과) ,  양성일 (부경대학교 환경지질과학과) ,  정상용 (부경대학교 환경지질과학과)

초록
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낙동강과 밀양강의 합류지점에 위치한 김해시 딴섬 지역의 지표면하 $25{\sim}35\;m$ 구간에 형성되어 있는 고투수성 충적층 내 염소이온의 수리분산특성을 연구하기 위한 수렴흐름 추적자시험(convergent flow tracer test)이 수행되었다. 추적자로는 IW-1공과 IW-2공에서 각각 염소이온 5kg이 순간주입(instantaneous injection) 되었으며, PW공에서 일정한 양수율(2,500 m3 /day)로 채수하면서 염소이온농도를 관측하였다. 염소이온 주입 후 경과시간에 따른 염소이온농도 자료를 이용하여 농도이력곡선과 누적질량회수곡선이 산출되었으며, 관측된 염소이온농도의 정규분포를 검증하기 위한 일반통계분석이 수행되었다. 그리고, 농도이력의 증가/감소 구간에서의 함수를 추정하였으며, 두 시험에서 동일한 시간에 관측된 염소이온농도의 상관성이 분석되었다. 본 현장에서 수행된 추적자시험에 의한 종분산지수의 추정은 CATTI 코드(Sauty and Kinzelbach, 1992)에 의해 해석되었다. 추정된 종분산지수는 IW-1공과 PW공 구간에서는 0.4152 m, IW-2공과 PW공 구간에서는 0.4158 m 로서 매우 유사한 값으로 나타났다. 이는 추적자시험이 수행된 충적층에서의 용질이송이 방사상으로 비교적 균일함을 의미하는 것이다. 본 연구에서 수행된 추적자시험의 규모(2 m)를 Xu and Eckstein(1995)이 제시한 방정식에 대입하여 산정된 종분산지수는 0.0458 m 이었다. 이러한 결과는, 본 연구지역에서 수렴흐름 추적자시험에 의해 추정된 고투수성 충적층의 종분산지수가 일반적인 자연대수층에 비해 9.1배 정도 높다는 것을 의미한다. 이는 시험대수층의 투수성이 매우 높아 염소이온의 용질이송이 매우 빠르게 발생되었기 때문이다. 본 연구에서 추정된 종분산지수를 Gelhar et al.(1992)의 연구 결과와 비교 분석한 결과에서도 시험규모에 비해 매우 높은 수리분산이 발생된 것으로 나타났다. 그리고 염소이온의 확산면적을 추정하기 위해, 수렴흐름 추적자시험에 의한 종분산지수와 시험대수층의 평균선형유속을 이용하여 종분산계수를 구하였다. 현장에서 수행된 양수시험에 의한 평균선형유속 22.44 m/day와 평균 종분산지수 0.4155 m를 적용하여 산정된 종분산계수는 $9.32\;m^2/day$이었다. 따라서, 시험부지 내 충적층에서 일정한 양수율$(2,500\;m^3/day)$로 지하수를 개발할 시에 양수정 주변지역으로 유입되는 염소이온의 확산면적은 1일 $9.32\;m^2$ 정도일 것으로 나타났다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서 실시된 수렴흐름 추적자시험의 결과 해석은 관측정에서 측정된 추적자 용액의 시간에 따른 농도자료와 종거리, 양수율, 주적자질량 및 대수증 두께 등을 주적자시험 전문해석프로그램인 CATTV] 입력한 후, "Converging Radial Flow With Instantaneous Injection" 해석법을 적용하여 type curve matching법으로 종분산지수를 주정하였다. 주적자시험 해석을 위해 '입력된 값들은 표 2에 정리하였다.
  • 관측정(양수정)에서의 관측은 현장에서는 전기전도도를 측정하였으며, 일정 시간 간격으로 샘플링하여 실내에서 염소이온농도를 분석하였다. 추적자시험 초기에는 10분 간격으로 샘플링 하였으며, 전기전도도가 높게 나타난 이후부터는 2분 간격으로 샘플링 하였다.
  • 속도를 예측하였다. 먼저, 오염물질 유입에 의한 대수층에서 오염물 확산을 예측하기 위해 종 분산계수를 산정하였다. 종분산계수(longitudinal dispersion coefficient)는 시간에 따른 오염물질의확산 면 적을 의미하며, 종분산지 수와 지하수 평균선형 유속(average linear velocity)의 곱으로 산정될 수 있다.
  • 본 연구에서 수행된 수렴흐름 추적자시험의 결과를 이용하여 김해 딴섬의 자갈대수층 구간 의종 분산지수를 추정하여 오염물 유입 시 확산정도를 평가하였다.
  • 이 중 시험의 성공률, 추적자의 주입량과 경비, 시험 해석의 용이성 등으로 인해 수렴흐름 추적자시험이 가장 널리 적용되고 있다. 본 연구에서는 고투수성 하상충적층에서 수렴흐름 추적자시험을 수행하여 , 농도 이력 곡선에 의한 종분산지 수를 추정하여 염소이온의 수리분산특성을 분석하였다.
  • 종분산계수(longitudinal dispersion coefficient)는 시간에 따른 오염물질의확산 면 적을 의미하며, 종분산지 수와 지하수 평균선형 유속(average linear velocity)의 곱으로 산정될 수 있다. 산정된 종분산계수를 적용하여, 연속적인 오염물질의 유입 시 시험대수층이 균질하고등방성인 경우의 오염물질 확산면적을 추정하였다. 강변여과수 개발 예정인 대수층에서 오염물질의 지속적인 유입에 의한 확산면적은 1일 9.
  • 연구에 적용 . 산정하였으며, CATTI 코드에 의해 추정된 종분산지수와 비교하였다. 본 현장에서 수행된 수렴흐름 추적자시험을 Xu and Eckstein(1995)의 연구에 적용하여 :산정한 종 분산지수는 0.
  • 수렴흐름 추적자시험에 의해 추정된 종분산지수를 이용하여, 김해 딴섬 지역 강변여과수 개발공 주변의 오염원에 의한 지하수공 주변으로 오염물질 유입 시 오염원에서 지하수공으로 확산되는 속도를 예측하였다. 먼저, 오염물질 유입에 의한 대수층에서 오염물 확산을 예측하기 위해 종 분산계수를 산정하였다.
  • 실내에서 염소이온농도를 분석하였다. 추적자시험 초기에는 10분 간격으로 샘플링 하였으며, 전기전도도가 높게 나타난 이후부터는 2분 간격으로 샘플링 하였다.

대상 데이터

  • 본 조사지역은 경상남도 김해시 생림면 마사리 딴섬 일원의 충적층 지대이다. 수계는 시험 부지를 중심으로 남서-동북 방향으로 낙동강 본류가 흐르고 있으며, 부지의 북쪽에는 밀양강이 북쪽에서 남쪽으로 유하하여 낙동강에 합류되고 있다.

이론/모형

  • 김해 딴섬의 시험대수층에서 추정된 종분산지수를 시험규모만을 고려하여 Xu and Eckstein(1995)의 연구에 적용 . 산정하였으며, CATTI 코드에 의해 추정된 종분산지수와 비교하였다.
  • 산정하였으며, CATTI 코드에 의해 추정된 종분산지수와 비교하였다. 본 현장에서 수행된 수렴흐름 추적자시험을 Xu and Eckstein(1995)의 연구에 적용하여 :산정한 종 분산지수는 0.0458 m 이었다. CATTI 코드에 의해 추정된 종분산지수가 약 9배 정도 높게 나타났다.
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