초록 ▼

본 연구의 주요 내용은 최적 지하수 함양량 산정기법의 개발, 지하수 함양량이 시계열적 추정법 개발, 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안 확립으로 각각의 세부 내용 및 범위는 다음과 같다.
1. 최적 지하수 함양량 산정 기법 개발
(1) 지표수-지하수 결합모형의 선정 및 평가
o 선진국 및 국내 기술동향 조사
o 기 개발된 지표수-지하수 결합모형의 수문학적 모사과정 및 사용기법의 비교 평가를 통한 모형의 선정
o 선정된 모형의 지표수-지하수 연계 특성 분석 및 연구의 목적 달성에 부합하도록 모형의 개선

본 연구의 주요 내용은 최적 지하수 함양량 산정기법의 개발, 지하수 함양량이 시계열적 추정법 개발, 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안 확립으로 각각의 세부 내용 및 범위는 다음과 같다.
1. 최적 지하수 함양량 산정 기법 개발
(1) 지표수-지하수 결합모형의 선정 및 평가
o 선진국 및 국내 기술동향 조사
o 기 개발된 지표수-지하수 결합모형의 수문학적 모사과정 및 사용기법의 비교 평가를 통한 모형의 선정
o 선정된 모형의 지표수-지하수 연계 특성 분석 및 연구의 목적 달성에 부합하도록 모형의 개선 보완
(2) 유역물수지와 지하수위 변동을 고려한 분포형 자연 함양량의 산정
o 자연 지하수 함양량 산정기법에 관한 국내외 기술 동향 조사를 통한 각 기법의 특성과 장단점 분석
o 기후, 토양, 토지이용, 지형 조건 등 유역의 비균질한 특성을 반영한 시공간적 분포 함양량 산정 기법 확립
o 소규모 유역(무심천 유역) 및 대규모 유역(충주댐 상류유역)에 대한 분포형 일단위 지하수 함양량 산정 가능성 평가
o 모의 지하수 함양량과 지하수위 자료의 비교를 통한 평가
(3) 시범 유역에 대한 기법 적용
o 최근 조사된 지역의 자료를 반영한 지표수-지하수 통합모형의 자료수집 및 입력자료 구축(미호천, 무심천, 안성천 유역)
o 지하수 모델링을 위한 자료수집 및 대수층 특성화 및 지구통계학적 방법을 통한 보완
o SWAT-MODFLOW결합모형의 매개변수 검정 및 검증
o 통합모형의 유출량, 모의지하수위 평가 후 함양량 결정
(4) 기존의 산정 기법과의 비교 분석
o 해석적 방법을 이용한 함양량과 분포형 함양량과의 비교
o 분포형 지표수-지하수 연계 함양량 산출기법의 장/단점 분석
o 기존의 개발가능량 산정의 문제점 분석 및 개선방안 제시
2. 지하수 함양량의 시계열적 추정법 개발
(1) 국내외 연구동향 분석
o 기연구된 지하수위 변동법에 근거한 지하수 함양량 추정 기법에 대한 검토 및 장단점 분석
o 국내외 연구동향 분석을 통한 저비용 지하수 함양량 추정 기법의 도출
(2) 시계열적 역산 기법을 이용한 지하수 함양량 추정 기법의 개발
o 이론적 체계화 및 엄밀한 수식화
o 지하수위 변동법에 대한 시간적 해상도의 개선
o 수치모형을 이용한 case study와 개발된 지하수 함양량 추정기법의 평가
(3) MED 기법 적용성 검토의 3차원적 확장
o 3차원적 수치모형을 통한 지하수위의 합성 적용성 검토
o 수리적 특성에 따른 MED 적용상의 민감도 분석
(4) MED 기법의 현장관측자료로의 적용
o 두 개의 시험 유역 설정 : 안성천 유역 및 미호천 유역
o 연중 지하수위 변동 특성과 인위적인 양수에 의한 영향을 고려한 MED 기법의 현장 적용성 검토
3. 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안
(1) 감수곡선해석법을 이용한 지하수 함양량 산정
o Rutledge의 감수곡선해석법 Arnold와 Allen의 감수곡선해석법에 의한 괴산댐, 합천댐, 보청천 유역의 분기별 함양량 산정 및 비교 평가
o 강우량-함양량-기저유량 관계분석
(2) 함양량 산정을 위한 분포형 수문모형의 정립
o 유역모형인 SWAT을 보청천 IHP 유역에 적용하여 토양 물리적 변수에 따른 유출량 및 함양량 변화 분석
o 함양량에 영향을 미치는 분포형 수문모형의 지배인자 파악
o SCE-UA 방법에 의한 매개변수 자동보정기법 적용 및 평가
o 분포형 수문모형과 감수곡선해석법에 의한 함양량 산정결과의 비교 분석
o 강우량, 함양량, 증발산량, 기저유출량 등 수문성분과의 상관성 분석
(3) 비포화 흐름을 고려한 함양량 해석기법의 정립
o 국내 외 문헌조사를 통하여 토양층내의 침루과정을 비포화 흐름 이론에 기초하여 해석하는 물리적 기반의 함양 모형의 검토
o 적정 모형의 선정 및 함양량의 시공간적 거동 모의

Abstract ▼

In this research, we concentrated on the development of recharge estimation methods using the time series inversion as well as integrated surface water and groundwater model. The contents and scopes of this research are the followings;
1. Development of optimal recharge estimation method
(1) S

In this research, we concentrated on the development of recharge estimation methods using the time series inversion as well as integrated surface water and groundwater model. The contents and scopes of this research are the followings;
1. Development of optimal recharge estimation method
(1) Selection of integrated surface water and ground water model
o Investigation on the domestic/foreign research trend about the pre-developed integrated surface water and ground water models
o Assessment of the differences among the integrated models by investigating the hydrological processes modeling and simulation techniques
o Improvement of the selected integrated surface water and ground water model
(2) Estimation of groundwater recharge by considering runoff process and groundwater level variation in watershed
o Analysis on pre-developed recharge estimation methods
o Establishment of the method for estimating temporally-spatially distributed recharge using the SWAT-MODFLOW model which can represent the heterogeneity of the watershed
o Applications of the SWAT-MODFLOW model to Musimcheon and Chungju basins
o Evaluation of recharge by comparing with groundwater level
(3) Application of optimal technique to test watersheds
o Data collection and construction of input data for SWAT-MODFLOW for recently investigated watersheds,
o Hydrogeologic data collection and aquifer characterization by means of geostatisitc approach.
o Calibration and verification of SWAT-MODFLOW
o Evaluation of simulated runoff, simulated groundwater level for proper estimation of recharge
(4) Comparison between suggested method and previous technique
o Comparison between the distributed recharge by new method and previous analytical method
o Analysis for the features of newly suggested method
o Analysis for the problems of previous results of potential amount of groundwater development
2. Development of recharge estimation method with the time series data
(1) Investigation on the domestic/foreign research trend
o Analysis on pre-developed recharge estimation methods based on water-level fluctuation methods; advantages and limitations
o deduction of low-cost groundwater recharge estimation through investigation on the domestic/foreign research trend
(2) Development of the recharge estimation method using time series inversion
o the theoritical systematization and the establishment of strict mathematical formulation
o Improvement of water-level fluctuation method in the temporal resolution
o Case studies using numerical modeling and the evaluation of the developed method
(3) Extending the Applicability of MED to 3 Dimension
o To synthesize the time series of hydraulic head with 3 dimensional numerical modeling
o Sensitivity analysis of MED to hydraulic properties (5 case studies)
(4) Application of MED to the In-situ Data
o Two test watersheds : Anseong-cheon and Miho-cheon watersheds
o Verification of MED with field-measured hydraulic head considering annual fluctuations and artificial pumping
3. Approaches for improving the accuracy and resolution of groundwater recharge
(1) Comparison of recession curve displacement methods
o Comparison of ground water recharge estimation
o Relationships for rainfall-recharge -baseflow
(2) Estimation and comparison of recharge using watershed model
o Effects of soil physical properties on runoff and recharge
o Calibration of SWAT model and comparison of recharge
o Relationships between recharge and hydrologic components calculated by SWAT model
(3) Establishment of recharge estimation method using physically based model with considering unsaturated flow in soil zone
o Investigation on pre-developed physically based models capable of simulating unsaturated flow
o Applications of the selected model (HELP) to anseongcheon basin
o Comparison of the simulated results by HELP model and SWAT model

목차 Contents

• 제 1 장 서론...31
• 제 1 절 연구배경...31
• 제 2 절 연구의 필요성...33
• 1. 기술적 측면...34
• 2. 경제.산업적 측면...34
• 제 3 절 연구목적...35
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...36
• 제 1 절 지하수 함양량 산정기법...36
• 제 2 절 지표수-지하수 연계해석 기법...41
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...46
• 제 1 절 최적 지하수 함양량 산정기법 개발...46
• 1. 개요...46
• 2. 분포형 지표수-지하수 결합모형의 선정...47
• 3. 유역물수지와 지하수위 변동을 동시에 고려한 함양량 산정 기법 개발...50
• 4. 시범유역에 대한 함양량 산정기법의 적용...67
• 5. 요약 및 결론...174
• 제 2 절 지하수 함양량의 시계열법 추정법 개발...175
• 1. 개요...175
• 2. 이론적 배경...176
• 3. 적용성의 검증...179
• 4. 연구 성과의 중간 정리...216
• 5. MED 기법의 3차원적 적용성 검토...217
• 6. 현장 자료에의 적용 : 안성천 유역...235
• 7. 현장 자료에의 적용 : 미호천 유역...242
• 제 3 절 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안...254
• 1. 연구방법...254
• 2. 감수곡선해석법의 비교...267
• 3. 보청천 유역에서 물 순환모형을 적용한 함양량 산정 및 비교...274
• 4. 안성천 유역에서 물 순환모형을 적용한 함양량 산정 및 비교...292
• 5. 함양량 산정을 위한 물 순환모형의 적용성 분석...305
• 6. 요약 및 결론...305
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...307
• 제 1 절 최적지하수 함양량 산정기법 개발...307
• 제 2 절 지하수 함양량의 시계열법 추정법 개발...308
• 제 3 절 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안...309
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...310
• 제 1 절 활용방안...310
• 제 2 절 기대효과...311
• 1. 기술적 측면...311
• 2. 경제.산업적 측면...311
• 제 3 절 타 산업에 미치는 효과...312
• 제 4 절 관련 후속연구개발의 전망...312
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...313
• 제 1 절 최적지하수 함양량 산정기법 개발...313
• 1. 제4차 세계 물포럼...313
• 2. IAHR-GW 2006 국제학술회의...324
• 3. European Geosciences Union General Assembly 2007 국제학술회의...335
• 4. 제4차 아시아 토목공학대회 (4th CECAR)...352
• 제 2 절 지하수 함양량의 시계열법 추정법 개발...362
• 1. 2005년 미국 내 Hydrology 및 Hydrogeology의 학문적 경향...362
• 2. 2006년 미국 내 Hydrology 및 Hydrogeology의 학문적 경향...369
• 제 3 절 지하수 함양량의 정밀화 및 고도화 방안...377
• 제 7 장 참고문헌...378