해저지붕 피압유체의 흐름과 양수량 산출에 관한 3차원 수치모형의 개발
A Development of 3-D Numeric Model for the Confined Flow and Discharge under Sea Ground
0
조회
0
다운로드
1
인용
0
참고문헌
키워드
초록
해저 지중 피압유체의 3차원 전이류에 대한 수치모형이 개발되었다. 개발된 모형은 FDM 모형으로서 Gauss-Seidel SOR(successive over-relaxation)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 모형으로 산출된 수두분포는 Theis의 해석해와 비교하여 작은 오차범위 내에서 동일하였다. 또한 MODFLOW 모형을 이용한 산출도 근접한 결과를 보여주었다. 대수층의 측면유입량과 우물의 양수량을 비교하였으며, 이 경우 가중치 가 mass balance에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 즉, 완전음해법(=1)에서는 약 5%의 오차를 보여주었다. 그러나 가 점점 감소하면서 0.5(Crank and Nicolson method)에 이르기까지, mass balance는 연속적으로 악화되며, 모형 결과는 발산한다. 또한 (over-relaxation factor)에 따른 수렴속도는 =0.8~1.5에서 큰 차이가 없었으나 가 1.5를 초과하는 경우 모형 결과는 발산한다. 다중 우물 설치시 양수량 변화가 산출되었다. 즉, 우물 상호간의 위치가 너무 근접하게 되면 양수량을 저하시킨다. 본 모형은 이방성(Kx≠Ky≠Kz)과 비균질성을 고려할 수 있으며, 다양한 경계 조건을 설정함으로서 현장조건을 반영할 수 있다. 따라서 3차원 피압 전이류에서, 우물의 위치 선정, 양수량 산출, 인공주입에 따른 흐름의 거동예측 등에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
Abstract
A 3-D numeric model for the confined transient flow under sea ground have been developed. This is FDM model using Gauss-Seidel SOR (successive over-relaxation). This model shows the similar head distribution pattern to Theis analytic solution and MODFLOW simulation. The input flowrate to the aquifer and discharge of well have been compared. And it have been found that mass balance is influenced by the weight factor , i.e. fully-implicit method (=1) shows 5% error, but when becomes to 0.5(Crank and Nicolson method) the mass balance becomes worse and the model result diverges. And the convergency of the model is not much different when (over-relaxation factor)=0.8~1.5, but when >1.5, the model result diverges. The test-run shows that the well discharge becomes smaller when another well is near. This model can cover the isotropy (Kx≠Ky≠Kz) and inhomogeneity, and can be used for the selection of well site, discharge calculation, and head prediction in case of the artificial recharge etc.
참고문헌 (21)
- 강정옥, "인공 하수 주입 및 양수에 따른 대수층의 수리학적 특성 연구(050901-050929)", 대한환경공학회지, 27(9), pp.995~1005 (2005), 대한환경공학회
- 김구영, "해안대수층에서 지하수- 지표수 상호작용에 의한 지하수위 변화", 지하수토양환경, 9(4), pp.32~41 (2004), 한국지하수토양환경학회
- 김상준, "한강 하구역에서의 지하수위 변화에 관한 연구( 수중보 철거로 인한 영향)", 한국해안·해양공학회논문집, 20(6), pp.589~601 (2008), 한국해안,해양공학회
- 구민호, "지하수 모델의 주요 경계조건에 대한 민감도 분석 사례", 지하수토양환경, 12(3), pp.53~65 (2007), 한국지하수토양환경학회
- 심병완, "SHARP 모델을 이용한 해안 대수층의 해수침투 경계면 추정", 지하수토양환경, 8(1), pp.68~74 (2003), 한국지하수토양환경학회
- 정창수, "진해만 환경평가를 위한 해저지하수의 중요성", 한국해양환경학회논문집, 3(4), pp.23~36 (2000)
- 한수영, "권역별 충적층 지하수의 해안 유출량 분포", 대한토목학회 논문집B, 26(1B), pp.1~6 (2006), 대한토목학회
- Cheng,A.H-D, "Multilayered aquifer system" (2000), Marcel Dekker Inc.
- Fetter,C.W, "Applied Hydrogeology" (1994), Prentice-Hall
- Gupta,S.K, "A three-dimensional Galerkin finite element solution of flow through multiaquifers in Sutter basin", Water Resour. Res., 7, pp.774~786 (1976)
- Gupta,R.S, "Hydrologic and hydraulic systems" (1989), Prentice-Hall
- Lee,K.-S, "Foundations of theoretical hydraulics with elementary numerical methods", Seoul national university, ~ (1995)
- McCuen,R.H, "Hydrologic analysis and design" (1998), Prentice Hall
- McDonald,M.G, "MODFLOW:A Modular three dimensionalfinitedifference flow model", IGWMC Groundwater modeling Software, International Ground Water Modeling Center, ~ (1991)
- Peters,J.H, "Ecological engineering and artificial recharge at Groot Berkheide", Articial recharge of groundwater II, ASCE, ~ (1995)
- Pinder,G.F, "Finite Element Simulation in surface and subsurface Hydrology" (1997), Academic Press
- Richard,M, "Mastering VBA for office 2010" (2010), John Wiley and Sons
- Yamamoto,S, "지하수 조사법" (1997), 동화기술
- Wang,H.F, "Introduction to groundwater modelling" (1982), W.H. Freeman and Company
- Waterloo hydrogeologic Inc., "Visual MODFLOW v.3.0 user’s mannual", ~ (2002)
- Waterloo hydrogeologic Inc, "MODFLOW packages reference manual", ~ (2002)