A Study about Effectiveness and Usefulness of a FEM Slug Test Model

유한 요소기법을 이용한 Slug시험 모델의 타당성 및 유용성 연구

  • 한혜정 (서울대학교 공과대학 지구환경시스템 공학부) ;
  • 최종근 (서울대학교 공과대학 지구환경시스템 공학부)
  • Published : 2000.06.01

Abstract

Slug tests are the most widely used field method for quantification of hydraulic conductivity of porous media. Well recovery is affected by well casing, borehole radii, screened length, hydraulic conductivity, and specific storage of porous media. In this study, a new slug tests model was developed through finite element approximation and the validity and usefulness of the model were tested in various ways. Water level fluctuation in a well under slug test and cons-equent groundwater flow in the surrounding porous medium were appropriately coupled through estimation of well-flux using an iteration technique. Numerical accuracy of the model was verified using the Cooper et al. (1967) solution. The model has advantages in simulations for monitored slug tests, partial penetration, and inclusion of storage factor. Volume coverage of slug tests is significantly affected by storage factor. Magnitude and speed of propagation of head changes from a well increases as storage factor becomes low. It will be beneficial to use type curves of monitored head transients in the surrounding porous formation for estimation of specific storage. As the vertical component of groundwater flow is enhanced, the influence of storage factor on well recovery decreases. For a radial-vertical flow around a partially penetrated well, deviations between hydraulic estimates by various methods and data selection of recovery curve are negligible on practical purposes, whereas the deviations are somewhat significant for a radial flow.

Slug시험은 수리전도도 예측에 가장 널리 쓰이는 편리한 대수층 실험법이다. Slug시험 중인 관측정 수위 변동은 관측정 반경, 스크린 길이, 다공 매질의 수리전도도와 비저유계수에 영향을 받는다. 이 연구에서는 유한요소기법을 이용한 새 slug시험 모델을 개발하고 그 유용성을 시험하였다. 모델에서 관측정의 수위변동과 다공매질내 지하수유동을 반복기법(iteration technique)을 적용하여, 스크린상의 유동량 측정으로 연결하였다. 이 모델의 수치적 정확도는 Cooper et al. (1967)의 분석해에 대해 검증되었다, 본 방법은 주변 모니터링이 가능한 slug시험의 시뮬레이션, 부분관통과 비저유 계수의 반영 등의 장점이 있다. Slug시험을 통한 다공매질 반영 범위는 비저유계수에 민감하다. 작은 비저유계수일수록 수두압 변화 전파범위가 커져 그 반영률이 증가한다. 관측정의 표준곡선 비교를 통해 비저유계수 예측이 어려우므로, 다공매질 내에서 관측된 수두변화의 표준곡선 활용이 유용할 것이다. 지하수유동의 수직 성분이 커질수록 관측정 수위 회복에 대한 비저유계수의 영향은 더 감소한다. 실제 관측정 주변의 수평-수직한 지하수 유동 해석시, 비저유계수의 무시와 관측데이터의 적용구간 선택에 의한 수리전도도 예측 편차는 거의 무시할 만하며, 수평유동의 경우 분석방법상 편차가 약간 발생한다.

Keywords