• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.12
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• pp.1243-1258
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• 2012

The objective of this study is to develop the relational formula to estimate the streamflow depletion due to groundwater pumping near stream, which has been statistically derived by using the simulated data. The integrated surface water and groundwater model, SWAT-MODFLOW was applied to the Sinduncheon and Juksancheon watersheds to obtain the streamflow depletion data under various pumping conditions. Through the multiple regression analyses for the simulated streamflow depletion data, the relational formula between the streamflow depletion rate and various factors such as pumping rate, distance between well and stream, hydraulic properties in/near stream, amount of rainfall was obtained. The derived relational formula is easy to apply for assessing the effects of groundwater pumping on near stream, and is expected to be a tool for estimate the streamflow contribution to the pumped water.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.10-10
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• 2023

본질적으로 복잡하고 다양한 특성을 가지는 우리나라(도시, 농어촌, 도서산간, 섬 등)의 물 공급 시스템은 생활수준의 향상, 기후변화 및 가뭄위기, 소비환경 중심의 요구와 한정된 수자원을 잘 활용하기 위한 운영 및 관리가 매우 복잡하다. 이로 인한 수자원 고갈과 가뭄위기 등에 관련한 대책 및 방안으로 대체수자원인 지하수 활용방안들이 제시되고 있다. 따라서, 물 관리 시스템과 관련한 디지털 기술은 오늘날 플랫폼과 디지털 트윈의 도입을 통해 네트워크와 가상현실 세계의 연결이 통합되어진 4차 산업혁명 사업이 현실화되고 있다. 물 관리 시스템에 사용된 새로운 디지털 기술 "BDA(Big Data Analytics), CPS(Cyber Physical System), IoT(Internet of Things), CC(Cloud Computing), AI(Artificial Intelligence)" 등의 성장이 증가함에 따라 가뭄대응 위기와 도시 지하수 물 순환 시스템 운영이 증가하는 소비자 중심의 수요를 충족시키기 위해서는 지속가능한 지하수 공급을 효과적으로 관리되어야 한다. 4차 산업혁명과 관련한 기술성장이 증가함으로 인한 물 부문은 시스템의 지속가능성을 향상시키기 위해 전체 디지털화 단계로 이동하고 있다. 이러한 디지털 전환의 핵심은 데이터에 관한 것이며, 이를 활용하여 가치 창출을 위해서 "Digital Groundwater Technology/Twin(DGT)"를 극대화하는 방식으로 제고해야 한다. 현재 당면하고 있는 기후위기에 따른 가뭄, 홍수, 녹조, 탁수, 대체수자원 등의 수자원 재해에 대한 다양한 대응 방안과 수자원 확보 기술이 논의되고 있다. 이에 따른 "물 순환 시스템"의 이해와 함께 문제해결 방안도출을 위하여 이번 "기획 세션"에서는 지하수 수량 및 수질, 정수, 모니터링, 모델링, 운영/관리 등의 수자원 데이터의 플랫폼 동시성 구축으로부터 역동적인 "DGT"을 통한 디지털 트윈화하여, 지표수-토양-지하수 분야의 특화된 연직 프로파일링 관측기술을 다각도로 모색하고자 한다. "Digital Groundwater(DG)"는 지하수의 물 순환, 수량 및 수질 관리, 지표수-지하수 순환 및 모니터링, 지하수 예측 모델링 통합연계를 위해 지하수 플랫폼 동시성, ChatGPT, CPS 및 DT 등의 복합 디지털화 단계로 나가고 있다. 복잡한 지하환경의 이해와 관리 및 보존을 위한 지하수 네트워크에서 수량과 수질 데이터를 수집하기 위한 스마트 지하수 관측기술 개발은 큰 도전이다. 스마트 지하수 관측기술은 BD분석, AI 및 클라우드 컴퓨팅 등의 디지털 기술에 필요한 획득된 데이터 분석에 사용되는 알고리즘의 복잡성과 데이터 품질에 따라 영향을 미칠 수 있기 때문이다. "DG"는 지하수의 정보화 및 네트워크 운영관리 자동화, 지능화 등을 위한 디지털 도구를 활용함으로써 지표수-토양층-지하수 네트워크 통합관리에 대한 비전을 만들 수 있다. 또한, DGT는 지하수 관측센서의 1차원 데이터 융합을 이용한 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈을 연계할 수 있다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1B
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• pp.105-109
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• 2009

It is a well known fact that baseflow discharge of rainfall runoff impacts on water quality of surface water significantly. In this paper, impacts of nitrate discharged as base flow on stream water quality were studied by using a software, PULSE from USGS to calculate monthly ground water discharge from hydrograph. We used water quality and flow rate data for Ghapcehon2 site in Daejeon city for year 2005 as well as ground water quality data in the watershed acquired from government agencies. Agricultural and forestry land use are dominant for upstream of Ghapcheon2 in the watershed. Base flow contributes about 85~95% of stream flows during spring and fall while 25~38% of stream flow was induced by base flow during summer and winter. Monthly nitrate loading discharged as base flow for Ghapcheon2 was estimated by using averaged nitrate concentration of groundwater in the watershed. Nitrate loading induced by base flow at Ghapcheon2 was estimated as 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$, which is about 60% of nitrate loading of surface water, 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$. Seasonal variation of nitrate concentration of base flow was estimated by dividing monthly nitrate loading by monthly base flow discharge. Nitrate concentration of groundwater was increasing from rainy season. From this study, it can be understood that ground water quality monitoring is important for the proper manage of surface water quality.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.9 no.4
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• pp.32-41
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• 2004

Analysis of water-level fluctuation due to goundwater-surface water interaction in coastal aquifers is carried out by numerical modeling. The conceptual model used in this study has a stream boundary and a tidal boundary that forms a right angle and the stream partially penetrates the aquifer. We analyzed the effect of each boundary and the simultaneous effect of the two boundary conditions. The area of influence caused by the stream boundary increased during the simulation, while the influence zone of the coastal boundary was relatively constant. The groundwater level near the zone where two boundaries meet may rise by the action of combined effect of the two boundaries or may not change by cancelling the effect of each boundary. Thereafter, care must be taken when hydraulic parameters are estimated using sinusoidal oscillations of hydraulic head in coastal aquifers. Sensitivity analysis is employed to develop insight into the controls on groundwater level fluctuations. In this study our analyses focused on the effect of conductance and the stream width to the aquifer nearby.

• Economic and Environmental Geology
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• v.49 no.3
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• pp.167-179
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• 2016

Water quality of Oseepchun, Dogye area, was investigated quantitatively for its origin and hydrogeochemistry in relation to the influence of groundwater. Groundwater appears to be the principal source of Oseepchun from the water-quality monitoring data including redox potentials, composition of dissolved ions and their correlations, hydrogen and oxygen stable isotopic ratios, and the distribution and occurrence of contaminants. Water-quality type of the surface water was grouped by the water-rock interactions as $Ca-HCO_3$ type originated from carbonated bed-rocks in the Joseon Supergroup, (Ca, Mg)-$SO_4$ type related with dissolution of surfide minerals in coal beds of Pyeongan Supergroup, and (Ca, Mg)-($HCO_3$, $SO_4$) type of the mixed one. Locally water pollution occurs by high $SO_4$ from mine drainage and $NO_3$ from waste-treatment facility. Intensive precipitation in summer has no effect on the water type of Oseepchun, but increases the inflow of nitrate and chloride originated from land surface. Results of this study direct that groundwater-surface water interaction is intimate, and thus surface-water resource management should begin with groundwater characterization.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.3
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• pp.303-314
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• 2020

Bottled water companies submit monthly hydrologic data including periodical environmental effects investigation, daily water production capacity, water production, water level, water chemistry (pH, EC, temperature) per hour and strictly manage groundwater by periodical analyses. Thus few problems concerning drawdown due to excess intake of groundwater take place. Nevertheless, bottled water companies are imprinted as a contribution to civil affairs resulted regarding groundwater near the companies. Therefore, a new method is required during water balance analysis in environmental effects evaluation, which should be compatible with the evaluation by hydrologic experts as well more accessible to non-experts. In this study, water level of surface water and recharge rate in subcatchment where water production wells are located were measured and monthly baseflow rates were separated from normal streams. Besides, recharge properties of groundwater and surface water in the same catchment area were estimated using analyses of oxygen and hydrogen isotopes in groundwater (production well), surface water, and rainfall.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.1
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• pp.43-50
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• 2013

The groundwater-surface water interaction of Searsville Lake area, California, US was analyzed using 3-dimensional groundwater model. This study especially focuses on investigating the groundwater head drawdown near the lake when the abrupt decline of the lake water table occurs due to the implementation of the options to remove the accumulated sediments along the dam. The result of the investigation revealed that the groundwater head drawdown near the lake is not significant enough to adversely affect the wetland habitat of the area regardless of the hydrogeologic parameters of the aquifers. We expect this result provides useful information to the similar Korean case studies in which the surface water level abruptly changes due to the operation of the hydraulic gates of dams and wiers and the corresponding environmental impact should be considered.

• Economic and Environmental Geology
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• v.44 no.5
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• pp.433-442
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• 2011

In Korea, groundwater management has been conducted based on the estimation of annual average of groundwater recharge. Since groundwater recharge and surface water-groundwater interactions show spatiotemporal variation, continuous monitoring and dynamic analysis must be carried out to evaluate the sustainability of groundwater resources. In this study, SWAT-MODFLOW, an integrated surface water-groundwater model was used to analyze surface-groundwater interactions for various groundwater pumping scenarios in Musimcheon watershed. When current usage is applied, the baseflow reduction is about 16%, and annual averaged storage reduction is about 27 mm for whole watershed. As a holistic approach to groundwater sustainability considers the hydrological, ecological, socioeconomic, technological aspects of groundwater utilization, the exploitable groundwater should be determined by physical analysis as well as social compromise in a community.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.465-465
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• 2011

강우가 발생하거나 관개를 함에 따라 농경지의 토양침식물, 잔류 비료나 농약 등의 비점오염원은 지표 및 지하 유출과 함께 거동함으로써 지표수 뿐 아니라 지하수 수질에도 영향을 미칠 수 있다. 특히, 최근 고부가가치 농산물 수요의 증가로 전국적으로 시설재배 농업이 확대되고 있으나 시설재배 내에서의 비점오염원 유출특성에 관한 연구는 미흡하다. 따라서 시설재배 농업과 관행농업의 비점오염원의 거동 및 지하침투 오염부하를 비교 평가하고 비점오염원을 저감하기 위한 적절한 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 시설 및 관행재배 지역의 지하침투 오염부하량을 평가하기 위하여 주변 영향이 배제되어 시설재배와 관행재배의 비교 평가 가능한 포장 및 광역 단위 시험포장을 선정하고 모니터링 시스템을 구축하였다. 먼저 필지 단위와 광역 단위 단위에서의 모니터링 시스템을 설계하고, 수문 및 수질 분석 항목을 설정하였다. 이를 바탕으로 관행재배지에서의 물수지 모니터링을 위하여 기상 및 강우량, 지하수위, 토양수분, 관개 및 배수량을 측정하기 위한 장비를 설치하고, 토양수 및 지하수의 물질 수지 분석을 분석하기 위한 토양수, 지하수, 논담수 등의 수질 샘플망을 구축하였다. 또한 시설재배지에서의 물수지 모니터링을 위하여 기상, 지하수위, 토양수분 및 관개량을 측정하기 위한 장비를 설치하고, 토양수 및 지하수의 물질 수지 분석을 분석하기 위한 토양수, 지하수, 관개용수 등의 수질 샘플망을 구축하였다. 향후 본 시험 포장에 대한 지속적인 모니터링과 샘플링 실시하여 다양한 항목에 대한 조사 및 분석이 이루어진 다면 시설재배지 비점오염원 모니터링 및 정량화 기술개발을 통해 시설재배지에서의 비점오염에 대한 정량적 자료구축이 가능할 것으로 판단되며, 기초적인 자료를 제공함으로써 국내 농업비점오염총량 추정 기술에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.