Jina Jeong;Jae Min Lee;Subi Lee;Woojong Yang;Weon Shik Han
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.28
no.spc
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pp.18-39
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2023
Rapid development of geophysical exploration and hydrogeologic monitoring techniques has yielded remarkable increase of datasets related to groundwater systems. Increased number of datasets contribute to understanding of general aquifer characteristics such as groundwater yield and flow, but understanding of complex heterogenous aquifers system is still a challenging task. Recently, applications of data science technique have become popular in the fields of geophysical explorations and monitoring, and such attempts are also extended in the groundwater field. This work reviewed current status and advancement in utilization of data science in groundwater field. The application of data science techniques facilitates effective and realistic analyses of aquifer system, and allows accurate prediction of aquifer system change in response to extreme climate events. Due to such benefits, data science techniques have become an effective tool to establish more sustainable groundwater management systems. It is expected that the techniques will further strengthen the theoretical framework in groundwater management to cope with upcoming challenges and limitations.
The groundwater drawdown at each monitoring well near a radial collector well along Anseong Stream, Korea, was measured and compared with the calculated drawdown using the mirror well concept. The drawdown calculation is performed by treating the collector well as a large vertical well in a homogeneous isotropic aquifer. The measured drawdown at each monitoring well is slightly different from the calculated value due to anisotropy in the hydraulic conductivity and aquifer thickness. The difference between the measured and calculated values at Well OW-7 is large, reaching approximately 48 cm, because a horizontal well is not installed along this direction. Sensitivity analysis of the hydraulic conductivity and aquifer thickness indicates that the hydraulic conductivity is more sensitive to groundwater level changes. Groundwater level changes become a concern when a radial collector well with a large pumping rate capacity is installed, which highlights the need to thoroughly investigate the aquifer characteristics in the surrounding area.
A field investigation was conducted on an aquifer contaminated with trichloroethylene (TCE) for application of in situ reactive zone treatment using nanosized zero-valent iron (NZVI). The aquifer was an unconfined aquifer with a mean hydraulic conductivity of $5.14{\times}10^{-4}cm/sec$, which would be favorable for NZVI injection. Seasonal monitoring of TCE concentration revealed a presence of non-aqueous phase liquid form of TCE near IW (injection well). The hydrochemical data characterized the site groundwater to be a $Ca-HCO_3$ type. The average value of Langelier Saturation Index of the groundwater was -1.33, which implied that the site was favorable for corrosion of NZVI. Dissolved oxygen (DO) concentration varied between 2.5~11.5 mg/L, which indicated that DO would greatly compete with TCE as an electron acceptor. The hydrogeological and hydrochemical characterization reveals that the time around November would be appropriate for NZVI injection when water level and temperature are relatively high and DO concentration is low.
Jo, Si-Beom;Jeon, Byung-Chil;Park, Eun-Gyu;Choi, Kwang-Jun;Song, Sung-Ho;Kim, Gi-Pyo
Journal of Environmental Science International
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v.23
no.4
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pp.661-672
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2014
Due to tidal force, it is very difficult to estimate the hydraulic parameters of high permeable aquifer near coastal area in Jeju Island. Therefore, to eliminate the impact of tidal force from groundwater level and estimate the hydraulic properties, tidal response technique has been mainly studied. In this study we have extracted 38 tidal constituents from groundwater level and harmonic constants including frequency, amplitude, and phase of each constituent using T_TIDE subroutine which is used to estimate oceanic tidal constituents, and then we have estimated hydraulic diffusivity associated with amplitude attenuation factor(that is the ratio of groundwater level amplitude to sea level amplitude for each tidal constituent) and phase lag(that is phase difference between groundwater level and sea level for each constituent). Also using harmonic constants for each constituent, we made the sinusoidal wave and then we constructed the synthesized wave which linearly combined sinusoidal wave. Finally, we could get residuals(net groundwater level) which was excluded most of tidal influences by eliminating synthesized wave from raw groundwater level. As a result of comparing statistics for synthesized level and net groundwater level, we found that the statistics for net groundwater level was more insignificant than those of synthesized wave. Moreover, in case of coastal aquifer which the impact of tidal force is even more than those of other environmental factors such as rainfall and groundwater yield, it is possible to predict groundwater level using synthesized wave and regression analysis of residuals.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2015.05a
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pp.244-244
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2015
Managed Aquifer Recharge (MAR) in the form of Aquifer Storage and Recovery (ASR) systems are being applied for numerous water augmentation projects both in developed and developing countries. Given the onset of Climate Change and its influence on weather patterns and land use, it has been acknowledged the utilization of this technology will be ever increasing. This technique like all others does have its drawbacks or disadvantages, whereby to overcome these drawbacks or disadvantages it is recommended that logical planning process be followed. In this study, we developed a decision framework known as "Decision framework for the planning, designing, construction/testing and implementation of subsurface water storage system" to further standardize the planning and design process of subsurface water storage system to increase the probability of having a successful ASR/ASTR project. The formulation of this framework was based on earlier frameworks, guidelines, published papers and technical reports which were compiled into a data collection database. The database of which consider both qualitative and quantitative aspect for example recharge objectives, site location, water chemistry of the native, source and recovered water, aquifer characteristics(hydraulic conductivity, transmissivity, porosity), injection/pumping rate, ecological constraints, societal restrictions, regulatory restrictions etc. The assimilation of these factors into a singular framework will benefit the broad spectrum of stakeholder as it maps the chronological order under which ASR project should be undertaken highlighting at each stage the feasibility of the project. The final stage of which should result in fully operational ASR system. The framework was applied to two case studies and through the application of a modified ASR site selection suitability index (Brown et al., 2005) a score was derived to identify the performance of each site. A high score of which meant a maximize chance of success given the reduce presence of project constraints.
This study was performed in order to hydrogeological analysis of aquifer, which is a necessary part for evaluating the efficiency of the combined well and open-closed loops geothermal (CWG) systems. CWG systems have been proposed for the effective utilization of geothermal energy by combining open loop geothermal systems and closed loop geothermal systems. Small aperture CWG systems and large aperture CWG systems were installed at a green house land with water curtain facilities in Chungju City. Aquifer tests include pumping tests and step-drawdown tests were conducted to analyse hydrogeological characteristics of aquifer in the study area. The transmissivity was estimated in the range of $13.49{\sim}58.99cm^2/sec$, and the storativity was estimated in the range of $1.13{\times}10^{-5}{\sim}5.20{\times}10^{-3}$. The geochemical analysis showed $Ca^{2+}$ ion and ${HCO_3}^-$ ion were dominant in groundwater. The Langelier Saturation Index and the Ryznar Stability Index showed low scaling potential of groundwater. In the analysis of vertical water temperature change, the geothermal gradient was estimated as $2.1^{\circ}C/100m$, which indicated the aquifer was enough for geothermal systems. In conclusion, groundwater is rich, can stably use geothermal heat, and it is less likely to cause deterioration of thermal energy efficiency by precipitation of carbonate minerals in study area. Therefore, the study area is suitable for installation of the combined geothermal system.
This study characterizes aquifer system and hydrogeologic property in the western half of Jeju Island where wells were drilled for regional water supply in three sub-areas (northwestern, western, and southwestern sub-areas). The aquifer system of the northwestern sub-area is largely composed of upper high-permeability layer, upper low-permeability layer, lower high-permeability layer, and lower low-permeability layer. On the other hand, the aquifer systems of the western and southwestern sub-areas are mostly composed of upper low-permeability layer, high-permeability layer, and lower low-permeability layer. Transmissivity and specific capacity decrease in the order of the northwestern, western, and southwestern sub-areas. The relationship between specific capacity and the top surface of tuff is negative with a high correlation coefficient of -0.848, indicating that the tuff acts as the bottom of the aquifer. Groundwater level change due to the 2004 Sumatra earthquake is an average of 23.74 cm in the northwestern sub-area, an average of 9.48 cm in the western sub-area, and none in the southwestern sub-area. Further, it is found that groundwater change due to the earthquake has a positive relationship with transmissivity and specific capacity.
Electrical resistivity tomography was carried out at seawater intrusion monitoring wells located at watershed in coastal areas. It is difficult to identify the characteristics of resistivity near monitoring well in case of using high signalto-noise ratio array due to the high conductivity condition in coastal aquifer although electrical resistivity survey is well adopted to delineate hydrogeological characteristics with the distribution of electrical resistivity. To improve the quality of electrical resistivity survey for two sites with seawater intrusion monitoring wells, inversion with the results of holeto-surface electrical resistivity tomography using single well was executed. The results of inversion for aquifer near wells were verified with the results of drilling log with the informations of fracture, electrical conductivity logging and normal resistivity logging. The inversion for aquifer near one of two wells was also performed at low and high tide with the same electrodes, respectively. From the inversion result, it is possible to obtain the resistivity images with high resolution and to identify the characteristics of aquifer related to seawater intrusion with tidal fluctuation. From this study, it was demonstrated that the hole-to-surface electrical resistivity tomography method accompanied with drilling log, electrical conductivity logging and normal resistivity logging would be useful to delineate the hydrogeological structures near monitoring wells in coastal areas.
Hangbok Lee;Chan Park;Eui-Seob Park;Yong-Bok Jung;Dae-Sung Cheon;SeongHo Bae;Hyung-Mok Kim;Ki Seog Kim
Tunnel and Underground Space
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v.33
no.5
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pp.348-372
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2023
In relation to the high-level radioactive waste disposal project in deep fractured rock aquifer environments, it is essential to evaluate hydrogeological characteristics for evaluating the suitability of the site and operational stability. Such subsurface hydrogeological data is obtained through in-situ tests using boreholes excavated at the target site. The accuracy and reliability of the investigation results are directly related to the selection of appropriate test methods, the performance of the investigation system, standardization of the investigation procedure. In this report, we introduce the detailed procedures for the representative test method, the constant pressure injection test (CPIT), which is used to determine the key hydrogeological parameters of the subsurface fractured rock aquifer, namely hydraulic conductivity and storativity. This report further refines the standard test method suggested by the KSRM in 2022 and includes practical field application case conducted in volcanic rock aquifers where this investigation procedure has been applied.
We measured the salinity, pH, and concentrations of $^{222}Rn$ and nutrients in groundwater in the southeastern coastal aquifer off Busan from March to September 2005 to evaluate its submarine discharge and geochemical characteristics. Salinity in coastal groundwater increased sharply at 20 m depth and exceeded 25 ppt below 40 m during the study period, indicating that a strong transition zone between fresh groundwater and seawater developed between 20 and 40 m depths. Fresh groundwater in the upper layer of this transition zone was characterized by high pH, $^{222}Rn$, dissolved inorganic nitrogen (DIN), and dissolved inorganic phosphorus (DIP) and low dissolved inorganic silicate (DSi) relative to seawater in the lower layer. In addition, the vertical profiles of the $^{222}Rn$, DIN, and DIP concentrations imply that a strong advective groundwater flow occurs along the interface of fresh groundwater and seawater near 20 m depth. The geochemical constituents in coastal groundwater also showed strong seasonal variation, with the highest concentrations in summer (June 2005) due to the changes of groundwater recharge and sea level. This implies that the input of terrestrial chemical species into the coastal ocean through submarine groundwater discharge (SGD) could change seasonally. To ascertain the seasonal variation of SGD and SGD-driven chemical species fluxes, and associated ecological responses in the coastal ocean, more extensive studies are necessary using various SGD tracers or seepage meters in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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