KR101366057B1

KR101366057B1 - 현장 포화 수리전도도 측정기

Info

Publication number: KR101366057B1
Application number: KR1020120119620A
Authority: KR
Inventors: 이봉주
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-02-26
Also published as: EP2725340A3; EP2725340A2; EP2725340B1; US9274039B2; JP2014085332A; JP5646679B2; US20140116114A1

Abstract

본 발명은 현장 포화 수리전도도 측정기에 관한 것으로서, 그 구성은 하상 바닥에 매질이 채워지며 설치되는 챔버와, 하상 내에서 챔버와 이격설치되되, 외주연에 유입구가 형성된 저장관체와, 상기 챔버와 저장관체를 상호간 연통연결하는 연결라인과, 상기 챔버 외주연 상, 하단에 각각 설치되어 수두차를 측정하기 위한 제 1, 2 수두측정라인으로 이루어진다. 발명의 핵심인 챔버내 물의 상향 흐름은 저장관체 유입구의 지하수면 아래 심도를 조정하여 저장관체 유입관 유입구의 수두가 챔버의 수두보다 낮도록 유도하여 발생시킨다. 챔버에서 저장관체로 물이 안정적으로 흐르면, 챔버 상, 하부의 수두차와 Darcy flux를 구하고, 이를 Darcy의 식에 대입하여 수리전도도를 산출한다. 저장관체 유입구의 심도를 변화시켜 구한 단계별 수리전도도를 상호 비교하거나, Darcy flux와 챔버 상, 하부의 수두차가 1차 함수 관계를 보이는지 여부를 확인하여 기 산출된 현장 포화 수리전도도의 정확도를 중복적으로 검증할 수 있는 장치이다.

Description

현장 포화 수리전도도 측정기{permeameter for in-situ measurements of saturated hydraulic conductivity}

본 발명은 지표수-퇴적물 경계면(water-sediment interface) 하부의 퇴적물에 삽입된 챔버와 저장관체간의 수두차를 유발하여 챔버 주변의 포화대(saturated zone) 물이 동력없이 챔버 하부에서 상부로 흐르도록 유도하고, 이로 인해 발생한 챔버 하부와 상부의 수두차(hydraulic head difference)와 챔버 내부를 통과한 물의 양을 측정하여 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물의 포화 수리전도도(hydraulic conductivity)를 현장에서 측정할 수 있도록 한 측정기에 관한 것이다.

지표수와 지하수는 상호 연결되어 한쪽 영역에서의 물리적, 화학적 변화는 다른 한쪽에도 영향을 미치는, 즉 상호작용을 하는 하나의 자원으로 인정되고 있다. 지표수-지하수 상호작용은 물수지 분석, 영향분이나 오염물질의 이동경로 파악, 지하수 유동시스템 규명 등 여러 가지 측면에서 필수적으로 규명되어야 할 사항이다.

지표수와 지하수의 상호작용은 대수층에서 지표수로의 배출 또는 지표수에서 대수층으로의 함양 정도를 의미하므로, 이의 정량적 평가를 위해서는 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물의 포화 수리전도도, 지하수와 지표수간의 수리구배(hydraulic gradient), 그리고 지하수와 지표수 상호 교환양의 직간접적 측정이 필수적이다. 본 발명의 측정 대상인 수리전도도는 전기전도도나 열전도도와 같이 대수층 물질이 얼마나 물을 잘 흐르게 하는가를 나타내는 물리적 특성을 나타내는 수치이며, 이는 다공성 매질(porous media)뿐만 아니라 다공성 매질을 통과하는 유체와 함수관계를 이룬다. 다공질 매질의 수리전도도는 Darcy의 법칙을 이용하여 구한다. Darcy의 법칙은 모래층을 통과하는 물의 유동에 대한 실험적 연구를 통하여 수립된 지하수의 흐름에 대한 관계식으로서 다공성 매질에서 지하수는 수두(hydraulic head)가 높은 곳에 낮은 곳으로 흐르며, 이때의 지하수 통과 유량은 수리전도도와 수리구배에 비례한다는 법칙이다. 지하수의 수두는 높이 수두(elevation head)와 압력 수두(pressure head), 그리고 속도 수두(velocity head)의 합으로 표현되나, 통상적으로 지하수의 흐름은 매우 느리므로 속도 수두는 무시된다. Darcy의 법칙을 설명하기 위한 실험 장치(도 1)에서 지하수의 흐름 방향은 모래가 채워진 탱크의 자세와는 무관하게 탱크와 연결된 좌, 우측 수조의 수두차(ΔH)에 의해 결정됨을 알 수 있다. 도 1에서 z=0인 기준면(datum level)을 설정하면, 탱크의 A 측 수조의 수두(H₁)는 고도 수두(Z₁)과 압력 수두(P₁)의 합으로 탱크의 B측 수조의 수두(H₂ = Z₂ + P₂)보다 높으며, 이로 인해 탱크의 물은 탱크의 자세와는 무관하게 수두가 높은 탱크 A측에서 B측으로 그 유동 방향이 결정됨을 보여준다. 이때, 탱크를 통과하는 물의 양(Q)은 수두차(ΔH; H₂-H₁)와 탱크의 단면적(A), 그리고 경과시간(t)에 비례하며, 탱크의 길이(L)에 반비례한다(식 1).

-------------------------------------(1)

비례상수 K를 도입하면 식(1)은 식(2)와 같이 나타낼 수 있다.

-----------------------------------(2)

비례상수 K는 수리전도도로서 다공성 매질과 다공성 매질을 통과하는 유체의 특성에 의해 좌우된다.

은 수리구배(hydraulic gradient)를 나타낸다.

본 발명은 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물에 타설한 챔버를 통과한 지하수의 유량(Q)과 챔버 상, 하부의 수리구배를 측정하여 지표수-퇴적물 경계면의 포화대(saturated zone) 퇴적물의 수리전도도를 측정할 수 있는 장치에 관련한 것이다. 포화대는 다공성 매질의 공극이 지하수로 채워져 있는 부분을 말하며, 불포화대(unsaturated zone)는 지하수면 상부의 공기가 통하는 통기대를 의미한다.

일반적으로 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물의 포화 수리전도도 측정에는 양단이 개방된 파이프(standpipe)를 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물에 삽입하고 정수두(constant head) 또는 변수두(falling head) 방식의 시험법과 seepage meter와 지표수-지하수 간의 수리구배를 이용하는 방법, 순간수위변화법(slug test), 그리고 입도분석(grain size analysis) 등의 물리적 방법과 추적자, 모델링 등을 통한 추정 방법이 이용되고 있다. 물리적 방법이 추적자를 이용하거나 모델링을 통한 수리전도도 추정방법에 비해 경제적으로 효율적인 것으로 평가되고 있다, 그러나 물리적 방법인 standpipe 시험법과 seepage meter를 이용하는 방법은 측정 결과의 신뢰도가 낮고, 순간수위변화법의 경우에는 수평 수리전도도 정보만을 제공하고, 그리고 입도분석법은 경험식을 이용하는 문제점들이 보고되고 있다(Landon et al., 2001). 특히 현장에서 포화대 퇴적물의 포화 수리전도도를 직접측정하는 standpipe 시험법의 경우, 수리전도도 측정대상인 포화대 퇴적물에 내설한 standpipe의 상단에 물을 공급함으로써 물의 하향 흐름을 유도하여 정수두(constant head), 또는 변수두(falling head) 방식으로 수리전도도를 측정한다.

현장에서 물의 상향 흐름을 동력 또는 무동력으로 유도하여 포화 수리전도도를 측정하는 장치 및 방법은 아직 확인되지 않는다.

[참고문헌] Matthew K. Landon, David L. Rusy and F. Edwin Harveyz, 2001, Comparison of Instream Methods for Measuring Hydraulic Conductivity in Sandy Streambeds, Ground Water v. 39, No. 6, p. 870-885.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물에 대한 신뢰도 높은 수리전도도를 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 연결라인(40)을 통해 상호 연결되어 있는 챔버(10)와 저장관체(50)을 서로 이격시켜 하상에 직립 설치한다. 이때 저장관체(50) 유입구(52)의 수두가 챔버(10) 내부의 수두보다 낮게 하기위해 유입구의(52) 심도가 지하수면보다 낮도록 저장관체(50)을 타설하여 고정시킨다. 저장관체(50) 유입구(52)와 챔버(10) 간의 수두차(ΔH)는 상대적으로 수두가 높은 챔버(10)로부터 수두가 낮은 저장관체(50) 유입구(52)로의 물의 흐름이 야기되며, 저장관체(50) 유입구(52)의 지하수면 아래 심도를 고정시키면 챔버(10) 상, 하부간 수두차(Δh)와 단위면적, 단위시간당 통과 유량(Darcy flux) 역시 일정해진다. 이렇게 구한 챔버(10) 상, 하부간 수두차(Δh)와 Darcy flux를 식(2)에 대입함으로써 포화 수리전도도를 현장에서 산출할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물에 대한 포화 수리 전도도를 현장에서 직접 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지표수-퇴적물 경계면 하부의 퇴적물에 삽입된 챔버와 저장관체간의 수두차를 유발하여 챔버 주변의 지하수가 챔버 하부에서 상부로 흐르도록 유도하고, 이때 챔버를 통과하는 물의 양과 챔버 상부와 하부간의 수두차(Δh)를 이용하여 챔버 내 포화 퇴적물의 포화 수리전도도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 챔버내의 통과 유량을 단계별 달리하면서 각 단계별 챔버 상, 하부간 수두차(Δh)를 측정하여 각 단계별 수리전도도를 구하고, 그 결과를 상호 비교하거나, 각 단계별로 구한 Darcy flux와 수리구배간의 함수관계를 확인하여 기 측정된 포화 수리전도도의 정확도를 중복적으로 검증할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 압력수두의 크기에 따라 결정되는 탱크 내부의 물의 유동 방향을 나타낸 일실시예의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 현장 포화 수리전도도 측정기 전개도.
도 3은 본 발명에 따른 현장 포화 수리전도도 측정기에서의 압력수두 변경과, 이에 따른 챔버 상, 하부에서의 수두 변화 그리고 Darcy flux의 변화를 나타낸 일실시예의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 현장 포화수리전도도 측정기를 이용하여 측정한 시험 단계별 통과 유량과 각 단계별 챔버 상, 하부간 수두차(Δh)를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 현장 포화 수리전도도 측정기를 이용하여 산출한 단계별 수리전도도를 비교한 그래프와, 단계별 수리구배와 Darcy flux간의 함수관계를 나타낸 그래프.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 의한 포화 수리전도도 측정과정과 의미를 살펴보면,

연결라인(40)을 통해 상호 연결되어 있는 챔버(10)과 저장관체(50)을 서로 이격시켜 하상에 수직이 되도록 직립 설치한다. 챔버(10)를 설치할 때, 퇴적물이 교란되지 않도록 챔버(10)의 상단을 천천히 가압하여야 하며, 저장관체(50)의 타설 심도는 유입구(52)가 지표수면보다 낮은 심도에 고정되도록 결정되어야 한다.

저장관체(50)의 유입구(52)가 지표수면보다 낮은 심도에 위치하도록 하상에 직립 타설되면, 유입구(52)와 챔버(10)간의 수두차가 발생하며, 이러한 수두차(ΔH)는 하상에 설치된 챔버(10)에서 저장관체(50) 유입구(52)로의 물의 흐름을 야기한다. 이는 챔버(10) 주변의 지하수가 챔버(10)로 유입됨을 의미하며, 결과적으로 챔버(10) 하부에서 상부로의 물의 유동과 챔버 하부와 상부간의 수두차(Δh) 발생을 야기한다. 저장체(50) 유입구(52)의 지하수면 아래 심도를 고정하면, 챔버를 통과하는 물의 유량과 챔버(10) 상, 하부의 수두차(Δh)는 일정하게 유지되므로 이들을 측정하여 그 비를 구하면 수리전도도가 구해진다 (Darcy의 법칙에서 수리전도도는 수리구배에 대한 Darcy flux의 비이다).

또한, 저장관체(50) 유입구(52)의 지하수면 아래 심도를 단계별로 깊게 하면 챔버(10)와 유입구(52) 간의 수두차(ΔH) 역시 단계별로 증가하며, 이에 따라 챔버(10) 하부에서 상부로의 물의 통과 유량(Q)과, 챔버(10) 하부와 상부간 수두차(Δh) 역시 비례적으로 증가한다. 저장관체(50) 유입구(52)의 지하수면 아래 심도를 단계별로 변화시켜 구한 각 단계별 챔버(10) 상, 하부간 수두차(Δh)에 대한 Darcy flux의 비는 각 단계의 수리전도도를 나타낸다. 측정 대상인 챔버 내부의 다공성 매질의 수리전도도는 고유값이므로 단계별로 구한 수리전도도의 값 역시 동일하여야 한다. 이는 각 단계별로 산출된 수리전도도의 상호 비교는 본 발명에 따른 현장 포화 수리전도도 측정의 정확도를 중복 검증하는 수단이 됨을 의미한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 현장 포화 수리전도도 측정의 일실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 현장 포화 수리전도도 측정기는 인위적으로 유도된 수리구배의 정도에 따라 배출되는 Darcy flux를 측정하고, 수리구배와 Darcy flux 간의 관계를 분석하여 모래퇴적물의 포화 수리전도도(K)를 측정하고자 하는 것으로, 챔버(10), 제 1, 2 수두 측정라인(20, 30), 연결라인(40), 저장관체(50)를 포함한다.

상기 챔버(10)는 내부가 비어있고, 하단부가 개구된 원통형의 드럼통 형태이며, 이러한 상기 챔버(10)의 상단을 천천히 가압하여 지표수-퇴적물 경계면 퇴적물에 직립, 설치한다. 개구된 하단부를 통해 포화대 모래 및 점토 등의 매질이 채워지는 형태가 된다. 또한, 챔버(10)의 상부에는 수면 상부까지 연장되어 돌출되는 연장관(11)을 수직설치하고, 이러한 연장관(11)의 최상단에는 연장관(11)과 수직을 이루는 수평바(12)를 더 설치하여, 상기 수평바(12)의 수평상태를 통해 챔버(10)가 지표수-퇴적물 경계면에 수직하게 매설되어있는지를 식별할 수 있도록 한다. 물론, 이러한 수평바(12)는 챔버(10) 매설 또는 철거할 때 손잡이 용도로 사용될 수도 있음이다.

제 1, 2 수두 측정라인(20, 30)은 챔버(10)의 외주연 상, 하부에 각각 일단이 연결되고, 타단은 지표수 수면위로 돌출시킨 것으로, 챔버(10)의 외주연 상부에 연결된 것을 제 1 수두 측정라인(20), 챔버(10)의 외주연 하부(상기 챔버(10)의 외주연에서 제 1 수두 측정라인(20)보다 상대적으로 낮은 위치)에 연결된 것을 제 2 수두 측정라인(30)이라 하였다. 제 1, 2 수두 측정라인(20, 30)은 챔버(10) 하부에서 상부로의 물의 상향 흐름에 의한 챔버 내부의 2개 지점에서의 수두 손실(head loss)에 따른 수두차(Δh)를 측정(ex: 마노메터(100)와 핸드진공펌프(110) 등)하기 위한 것이다. 챔버(10)에 연결되는 제 1, 2 수두 측정라인의 일단에는 챔버(10)에 채워진 퇴적물의 유입을 막기 위해 망처리가 되어 있다.

상기 연결라인(40)은 플렉시블한 관으로서, 일단은 전술된 챔버(10)의 상단에 연통연결되고, 타단은 후술될 저장관체(50)의 외주연에 형성된 유입구(52)와 연통연결됨으로써, 챔버(10)를 통과한 물이 연결라인(40)을 통해 저장관체(50)의 유입구(52)(연결라인(40)과 연통시키기 위한 노즐이 설치되는 곳)로 유입되어, 상기 저장관체(50) 내에 물이 채워질 수 있도록 하는 것이다.

상기 저장관체(50)는 전술된 원형 단면이면서 상단이 개구되어 있고 내부가 비어있는 관체로써, 타단에는 설치의 용이성을 위해 하단을 향해 점차 뾰족해지는 삽입부(51)를 형성하도록 한다. 이러한 저장관체(50)는 챔버(10)에 소정간격 이격되어 수중에 직립 타설하여 고정시킨다. 뾰족한 삽입부(51)가 형성된 타단을 통해 저장관체(50)를 하천바닥에 박아 고정하고, 이렇게 설치된 저장관체(50)는 개구된 상단이 하천 수면 상부로 돌출될 정도의 길이를 가지도록 하여, 상기 저장관체(50)의 상단을 통해 내부로 지표수가 유입되지 않도록 한다. 저장관체(50)의 지하수면 아래 심도 조절은 외주연에 외부로 돌출된 가압편(53)을 가압수단(70)인 슬라이드 햄머(slide hammer)로 타격하여 이루어진다.

저장관체(50)는 단면적이 일정한 원통형의 파이프이므로 저장관체(50)에 유입되는 물의 수위 변화를 측정하면, 물의 양과 물의 유입속도가 일정한지 여부를 확인할 수 있다. 저장관체(50)로의 물의 유입속도가 일정하면 저장관체(50) 내에서의 수위변화는 직선적으로 상승하게 되므로, 직선적 수위 변화 구간을 취하고, 선택 구간에서의 경과 시간, 물 유입 총량을 구하면 저장관체(50)로 유입되는 Darcy flux를 측정 할 수 있다. 저장관체(50) 내의 수위 변화는 저장관체(50) 내부 바닥에 설치하는 자동수위측정기(60)를 이용한다. Darcy flux와 챔버(10) 상, 하부간의 수두차(Δh)는 식 (2)을 통한 퇴적물의 포화 수리전도도 산출의 필수 요소이다.

저장관체(50) 외주연에는 유입구(52)가 형성되어 있고, 이러한 유입구(52)에 전술된 연결라인(40)의 타단이 연통연결되어 있는 형태가 되도록 하는데, 이러한 저장관체(50)의 유입구(52) 위치, 즉 연결라인(40)의 타단 연통부위 위치를 변화시킴으로써 저장관체(50)와 챔버(10)와의 수두차(ΔH)를 조절한다. 연결라인(40)이 연결되는 유입구(52)의 위치가 수중에서 점차 낮아질수록(저장관체(50)의 타단을 향할수록), 유입구(52)와 챔버(10) 사이의 수두차(ΔH)가 증가하게 되며, 이로 인해 저장관체(50)에 유입되는 물의 양(Q) 역시 증가하게 되는 것이다. 저장관체(50) 유입구(52)의 심도를 단계별로 달리하여, 각 단계별로 챔버(10)에서 저장관체(50)로 유도되어 저장되는 Darcy flux와 챔버(10) 상, 하부의의 수두차(Δh)를 측정하여 각 단계별 측정대상 퇴적물의 포화 수리전도도를 산출한다. 측정 대상인 챔버(10) 내부의 다공성 매질의 수리전도도는 매질마다의 고유한 상수(constant)이므로 단계별 수리전도도 측정이 정확하게 이루어졌다면 단계별로 구한 수리전도도 값은 서로 같아야 하며, 각 단계별 수리구배와 단위면적, Darcy flux은 1차 함수의 관계를 보여야 한다. 즉 각 단계별로 구한 수리전도도를 단순비교 하거나, 각 단계별 수리구배와 Darcy flux이 1차 함수의 관계를 보이는지, 그리고 이들이 이루는 1차함수의 직선 기울기가 기 확인된 수리전도도와 일치하는지를 확인하여 본 발명의 측정기를 통해 구한 수리전도도의 정확도를 중복적으로 검증할 수 있다.

도 4 내지 도 5는 실제 하천의 하상 퇴적물을 대상으로 실시한 포화 수리전도도 측정 결과를 나타낸 것이다. 하상퇴적물에 직립 설치된 챔버(10)의 내경은 10.8cm, 길이는 25.0cm이며, 챔버(10)에 연결되는 제 1, 2 수두 측정라인간의 이격거리는 15.0cm이며, 각 각은 챔버 상, 하단에서 5.0cm 떨어진 곳에 위치한다. 저장관체(50)(내경 4.8cm)의 유입입구(52)의 심도를 지하수면 아래 심도 10cm에 고정하여 수리전도도를 측정한 후, 저장관체(50)의 유입입구(52)의 심도를 3cm 간격으로 증가시켜 최종 심도인 지표수면 아래 25cm까지 6단계로 나누어 각 단계별 수리전도도를 측정하였다.

도 4의 (A)는 각 단계별 저장관체(50)에 유입되는 물의 수위 변화를 나타낸 것으로 각 단계별 수위 변화가 거의 직선적으로 이루어지고 있음을 보이고, 지하수면 아래 심도가 증가할수록 수위상승 속도가 커지고 있음을 보인다. 직선적인 수위 변화 양상은 저장관체(50)로의 단위시간당 물의 유입량이 일정함을 의미하며, 지하수면 아래 심도가 증가할수록 수위상승 속도가 커지고 있음은 챔버(10)와 저장관체(50)간 수두차(ΔH)의 증가에 따른 저장관체(50)로의 물의 유입량 증가에 그 원인이 있다. 도 4의 (B)는 각 단계별 수리전도도 측정시, 시간 경과에 따른 챔버(10) 하부와 상부의 수두차(Δh)를 측정한 것으로 각 단계별 챔버(10) 상, 하부의 수두차(Δh)는 시간이 경과하여도 거의 일정하게 유지되고 있고, 저장관체(50) 유입구(52)의 지하수면 아래 심도가 증가할수록 단계별 챔버(10) 상, 하부의 수두차(Δh)가 증가하고 있음을 보여준다. 이러한 결과는 챔버(10)를 통과하는 각 단계별 물의 흐름이 안정적임을 지시한다.

도 5의 (A)는 각 단계별 Darcy flux와 챔버(10) 상, 하부의 수두차(Δh)를 이용하여 구한 수리전도도로서 단계에 무관하게 거의 동일한 값(0.06 cm/sec)을 보이며, 도 5의 (B)는 각 단계별로 구한 Darcy flux와 수리구배가 직선적으로 대응되는 1차 함수 관계에 있음을 보여준다. Darcy의 법칙에서 이 일차 함수의 기울기는 수리전도도를 의미하며, 그 값은 0.06 cm/sec로 단계별 수리전도도를 비교하여 구한 값과 동일하다. 이러한 결과는 본 발명에 의한 포화 수리전도도 측정의 결과가 정확하고, 그 정확함을 자체적으로 검증 가능하다는 것을 지시한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 챔버 11: 연장관
12: 수평바 20: 제 1 수두 측정라인
30: 제 2 수두 측정라인 40: 연결라인
50: 저장관체 51: 삽입부
52: 유입구 53: 가압편
60: 자동수위측정기 70: 가압수단

Claims

하천바닥에 고정설치되며, 내부에 매질이 채워지는 챔버(10);
상기 챔버(10)의 외주연 상, 하단에 각각 연통연결되어, 챔버(10) 내 수두차(Δh)를 측정할 수 있도록 하는 제 1, 2 수두측정라인(20, 30);
상기 챔버(10)에 일단이 연통연결되는 연결라인(40);
하천바닥에 일단이 고정되어 챔버(10)에 이격설치되되, 상기 연결라인(40)의 타단이 연통연결되어, 상기 챔버(10)와의 수두차(ΔH) 조절과, 하상의 챔버(10)로부터 유입되는 물의 양(Q)과 유입속도를 측정하는 데 이용되는 저장관체(50);로 이루어지며,
측정대상 하천 현장에서 저장관체(50)의 지하수면 아래 심도를 조절하여 발생하는 챔버(10)와 저장관체(50) 간의 수두차(ΔH)를 이용하여, 상기 챔버(10) 하부에서 상부를 향하면서 챔버(10)에서 저장관체(50)로 유동되는 물의 흐름이 동력없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장 포화 수리전도도 측정기.
제 1항에 있어서,
첫째, 저장관체(50) 유입구(52)를 지표수면 아래 심도를 여러 단계 변화시켜 측정한 각 단계별 수리전도도를 비교하거나,
둘째, 각 단계별 수리구배와 Darcy flux가 1차 함수의 관계를 보이는지 확인하거나,
셋째, 각 단계별 수리구배와 Darcy flux가 이루는 1차함수 직선 기울기가 상기의 첫째, 둘째 단계에서 확인된 수리전도도와 일치하는지 여부를 확인하여, 수리전도도 측정 결과의 정확도를 중복적으로 검증할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 현장 포화 수리전도도 측정기.
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