지하수위 영향 하의 비포화 토양층을 통한 유기물 평가 연구
Convective Transport of an Organic Solvent through Unsturated Soils Under Water Table Conditions
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초록
표에서의 증발 및 광분해에 의한 유기 용매의 이류 상방향 이동은 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD)로 오염된 토양의 현장 광분해 과정에서 가장 중요한 이동 메커니즘으로 알려져 있다. 본 연구에서는 다른 지하수위 조건 하에서 세종류의 비포화 토양층을 통한 유체 유동에 대하여 수식화와 모델 개발을 수행하였다. 각 유체 분포에 대한 다상 유동의 효과, 구동력으로서의 중력, 투수도-포화도-모세관압(k-S-p) 관계의 정확한 묘사를 위한 van Genutchen 방정식을 포함한 유한요소법 기반의 수치 모델을 제안하였다. 일차원 비포화 토양 컬럼에 대한 일련의 계산 결과에 따르면 중력이 중력 배수, 용매 주입 및 증발 과정에서 고투수성 토양의 유체 분포에 상당한 영향을 미치고 있다. 용매 주입 속도와 시간도 유체 포화도 분포와 용매 증발량에 큰 영향을 미친다. 토양의 수리전도도와 지하수위의 위치도 중력 배수와 용매 증발에 큰 영향을 미치는 요소이다.
Abstract
The convective upward transport of an organic solvent driven by evaporation and photodecomposition at the surface is known for the major transport mechanism in the in-situ photolysis of a soil contaminated with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD). Mathematical description and model development were performed to study fluid flow through three different unsaturated soils under different water table conditions. A finite-element-based numerical model was proposed to incorporate the effects of multiphase flow on the distribution of each fluid, gravity as a driving force, and the use of van Genutchen equation for more accurate description of k-S-p relations. Results of extensive numerical calculations on the unsaturated soil columns indicate that gravity affects significantly on the fluids distribution during gravity drainage, solvent injection, and evaporation, especially for highly permeable soils. The rate and duration of solvent injection also has profound influence on the fluid saturation profile and the amount of evaporated solvent. Key factors influencing water drainage and solvent evaporation in soils also include hydraulic conductivity and water table configuration.
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