산악지 절토에 따른 지하수 유동분석

Abstract

In Korea, mountains are cut on a large scale every year due to industrial development and expansion of various facilities including roads, airports and railways. Mountain cutting changes the groundwater flows and circulation of the affected region, influencing the environment or depleting the groundwater, reducing the agricultural irrigation and living water and even changing the quantity of on-ground water flow. In Korea, when a mountain is cut, the groundwater level is monitored, while the groundwater flow model before and after mountain cutting is predicted only. However, when a mountain is cut, it is essential to examine the conditions of groundwater in details through phased modelling and measuring procedures Since the groundwater modelling expresses in a numerical formula such natural conditions as aquifer bed conditions and groundwater flow, while reliability of its results analyzed by computer depends on precision of the input data, it is important to analyze every data from the fields precisely and input them into the model and further, test them. The purpose of this study was to comparatively analyze the measured values and modelling values when a sample mountain was cut and thereby, assess the fitness of the prediction model. For this purpose, the researcher analyzed the relationship between the groundwater levels measured at 7 monitoring holes set within the area of the underground flow prediction model and the levels of the groundwater monitoring holes before and after mountain cutting. As a result of this analysis, it was found that the MODFLOW program itself was limited and uncertain in terms of calibration of the modelling values. The uncertainty of the modelling was found to be attributable to the fundamental error which had occurred in the process of establishing the approximation formula called 'differential equation' for the groundwater flow theory and thereby, modelling it in the computer. In addition, since the model was based on the assumption that the same amount of rainfalls would permeate into the ground when the sample mountain area was cut up to 50m high, it was deemed inevitable that the result of modelling was different from the actual measurement. Accordingly, it is deemed desirable to minimize the error margin of the normalized RMS from the groundwater flow modelling applied to the mountain cutting and thereby, calculate a value as near as the natural condition, while using the groundwater modelling as reference for calculation of an actual value. In addition, it is also deemed desirable to monitor the groundwater and its changing levels in a more systematic way.; 국내에서는 산업의 발달과 각종 도로, 공항, 철도 시설물의 확충으로 인하여 매년 대규모의 산악지 절토가 이루어지고 있다. 이러한 산악지 절토는 해당지역의 지하수 흐름을 바꾸어놓아 지하수 유동 변화를 일으켜 환경에 영향을 주거나 지하수 자원 고갈, 농업용수와 생활용수 부족 및 지표수 유량변화 등이 예상된다. 국내의 경우 일반적으로 산악 절토시에 초기 지하수위 모니터링과 산악절토시와 절토완료후 지하수 유동모사를 예측하는 것에만 그치고 있다. 산악 절토시 단계별 모델과 계측을 통해 상세한 검토가 이루어져야 한다. 지하수 모델링은 대수층 조건과 흐름 등의 자연상태를 수식으로 표현하고 컴퓨터에 의해 계산하는 것으로 입력자료의 정확도에 따라 그 분석결과의 신뢰성이 좌우되므로 현장조사에서 얻어지는 모든 정확한 분석과 입력이 선행되어야하고 이에 대한 검증이 필요하다. 본 연구에서는 현재 OO산 절토시에 계측값과 절토완료후의 모사(모델링)값을 현재 계측값과 비교분석 함으로 예측 모델의 적정성을 검토 하였다. 또한, 지하수위 유동 예측 모델링 영역내의 7개 지하수관측공에서 측정된 지하수위와 지하수위 관측공의 표고간의 상관성을 절토전과 절토후로 나타내어 분석하였다. 지하수 유동 모델링 결과는 MODFLOW Program 자체가 가지고 있는 제한성과 모사 결과를 보정하는 과정에서의 불확정성이 내재되어 있는 것으로 검토 되었다. 지하수 모델링의 불확정성은 지하수 흐름이론을 미분방정식이라는 수치적인 근사식을 만드는 과정과 이것을 컴퓨터에서 모델링하는 과정에서의 근본적인 오차 때문인 것으로 검토되었으며 , 또한 OO산 일대를 50m 고도까지 절토한 후에도 절토전과 동일한 상태의 강우가 지하로 함양된다는 조건이 내재되어 있으므로 모사(모델링)결과와 계측결과가 다르게 도출되었다. 따라서 기존 산악 절토시에 적용되어지고 있는 지하수 유동 모델링의 normalized RMS 오차범위를 최대한으로 적게하여, 자연상태와 가까운 값을 산출하는 것이 바람직하고, 지하수 유동 모델링은 결과를 도출하기 위한 참고 자료로 사용되어져야 할 것으로 사료된다. 또한, 지하수 모니터링 및 지하수 수위 변화관측을 보다 체계적으로 계측해야 할 것으로 사료된다.