KR102008715B1 - 회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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KR102008715B1
KR102008715B1 KR1020190046585A KR20190046585A KR102008715B1 KR 102008715 B1 KR102008715 B1 KR 102008715B1 KR 1020190046585 A KR1020190046585 A KR 1020190046585A KR 20190046585 A KR20190046585 A KR 20190046585A KR 102008715 B1 KR102008715 B1 KR 102008715B1
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송시은
이명재
천정용
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주식회사 지오그린21
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Abstract

지하수 양수 후 회복 자료만을 이용하여 수리상수를 평가할 수 있고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간을 추정할 수 있는 회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템을 개시한다. 회복시험 결과 해석 시스템은, 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 수위회복자료 획득부; 획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 근사곡선 방정식 도출부; 및 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 수리상수 산출부를 포함하되, 상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
Figure 112019059159834-pat00046
의 형태로 도출되고, 상기 투수량계수(T)는
Figure 112019059159834-pat00047
(여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 초기지하수위와 양수기간 등의 정보가 없더라도 지하수위회복 자료, 즉 시간별 수위회복높이 정보에 대해 근사곡선 방정식을 도출하고 도출된 근사곡선 방정식의 변수를 이용하여 수리상수를 평가할 수 있고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간까지 추정할 수 있다.

Description

회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR INTERPRETING A RESULT OF RECOVERY TEST}
본 발명은 회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하수 양수 후 회복 자료만을 이용하여 투수량계수와 같은 수리상수를 평가할 수 있고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간을 추정할 수 있는 회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
양수시험이란 동일한 대수층(aquifer)에 양수정과 관측정을 설치하여 양수정에서 양수하는 동안 양수정과 관측정에서 수위강하 또는 양수정지 후의 수위상승 상황 등을 관측하고, 그 결과에서 대수층 상수를 구하는 시험이다. 양수시험은 양수정에서 일정한 유량으로 지하수를 지속적으로 양수하면서 관측정에서의 지하수위 강하량을 주기적으로 관측하는 방식으로 수행된다. 시간에 따른 수위강하 형태는 대수층의 수리적인 특성에 따라서 다르게 나타나는데, Theis 해석해 등의 수위강하 곡선의 해석을 통하여 지하수위 유동과 관련되는 지하매질의 특성값인 수리전도도(hydraulic conductivity, K), 투수량계수(Transmissivity, T) 및 저유계수(Storativity, S)와 같은 수리상수값을 평가할 수 있다.
한편, 지하수 관정에서 일정한 시간 동안 지하수를 양수한 후 양수를 중단하고 지하수위의 회복과정을 측정하면, 대수층의 수리상수를 파악할 수 있다. 이러한 수리시험 방법을 지하수의 회복시험(recovery test)이라고 하며, 일반적으로 양수시험의 Theis 해석해에 기반하여 수리상수를 평가한다. 회복시험 결과의 해석을 위해서는 양수시작 전의 초기 지하수위와 양수 지속시간을 반드시 알아야 한다.
그런데, 지하수 조사과정에서는 장기간 연속적으로 지하수를 양수하여 이용하고 있는 기존 지하수 이용시설 등이 다수 확인된다. 이러한 경우에 수리상수를 평가하기 위한 양수시험 및 회복시험을 수행하기 위해서는 상당기간 지하수 양수를 중단하여 초기 상태의 지하수위를 우선적으로 확인하여야 하며, 이후에 양수시험 및 회복시험을 수행하여야 한다. 따라서 현장조사 시간과 비용이 크게 증가하여 지하수위 현황 및 수리상수를 평가하는데 어려움이 존재한다.
한국등록특허 제10-1205445호(2012. 11. 21.)(발명의 명칭: 지하수 양수시험 장치 및 방법)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 지하수 양수 후 단지 회복 자료만을 이용하여 투수량계수와 같은 수리상수를 평가하고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간을 추정할 수 있는 회복시험 결과 해석 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 회복시험 결과 해석 방법을 수행하기 위한 회복시험 결과 해석 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 회복시험 결과 해석 방법을 수행하는 회복시험 결과 해석 프로그램을 저장하는 컴퓨터가 판독가능한 기록매체를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 방법은, 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 단계; 획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 단계; 및 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
Figure 112019059159834-pat00001
의 형태로 도출되고, 상기 투수량계수(T)는
Figure 112019059159834-pat00002
(여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 회복시험 결과 해석 방법은, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 단계를 더 포함하되, 상기 양수기간(tstop)은
Figure 112019059159834-pat00003
(여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 회복시험 결과 해석 방법은, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 산출하는 단계를 더 포함하되, 상기 초기수위(h0)는
Figure 112019059159834-pat00004
(여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 시스템은, 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 수위회복자료 획득부; 획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 근사곡선 방정식 도출부; 및 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 수리상수 산출부를 포함하되, 상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
Figure 112019059159834-pat00005
의 형태로 도출되고, 상기 투수량계수(T)는
Figure 112019059159834-pat00006
(여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 회복시험 결과 해석 시스템은, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 양수기간 추정부를 더 포함하되, 상기 양수기간(tstop)은
Figure 112019059159834-pat00007
(여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서, 회복시험 결과 해석 시스템은, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 추정하는 초기수위 추정부를 더 포함하되, 상기 초기수위(h0)는
Figure 112019059159834-pat00008
(여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 회복시험 결과 해석 프로그램을 저장하는 컴퓨터가 판독가능한 기록매체는, 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 과정; 획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 과정; 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 과정; 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 과정; 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 산출하는 과정을 포함하되, 상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
Figure 112019059159834-pat00009
의 형태로 도출되고, 상기 투수량계수(T)는
Figure 112019059159834-pat00010
(여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되고, 상기 양수기간(tstop)은
Figure 112019059159834-pat00011
(여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되고, 상기 초기수위(h0)는
Figure 112019059159834-pat00012
(여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.
이러한 회복시험 결과 해석 방법 및 그 시스템에 의하면, 초기지하수위와 양수기간 등의 정보가 없더라도 지하수위회복 자료, 즉 시간별 수위회복높이 정보에 대해 근사곡선 방정식을 도출하고 도출된 근사곡선 방정식의 변수를 이용하여 투수량계수와 같은 수리상수를 평가할 수 있고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간까지 추정할 수 있다.
도 1은 일반적인 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 실측된 시간별 수위회복높이 정보의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 매틀랩(Matlab)에 의해 표시되는 실측된 시간별 수위회복높이 그래프에 대응하는 근사곡선 방정식과 근사곡선의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과를 추정하는 알고리즘을 실시하기 위한 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저, 지하수 관정에서 양수시 지하수위 강하량의 표현 및 해석을 설명한다.
도 1은 일반적인 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 특히, 양수기간(pumping period)으로부터 회복기간(recovery period)까지 모든 정보를 아는 경우, 회복시험 결과 해석 방법이 도시된다.
도 1을 참조하면, 양수기간(Pumping period) 동안 양수정을 통해 양수 동작이 이루어지면 지하수의 수위는 빠르게 낮아진 후 점차적으로 낮아지는 양상을 보인다. 또한 회복 구간(Recovery period) 동안 양수 동작이 중단되면 지하수위는 빠르게 높아진 후 점차적으로 높아지는 양상을 보인다.
지하수 관정에서 양수가 이루어지면, 지하수의 수위는 점차 강하(또는 하강)하는데 이를 수식으로 표현하면 아래의 수식 1과 같다.
[수식 1]
Figure 112019041022104-pat00013
여기서 s는 수위강하(drawdown)이고, Q는 양수량이고, T는 투수량계수이고, W(u)는 우물함수(well function)이다. 상기한 우물함수(W(u))는 아래의 수식 2와 같다.
[수식 2]
Figure 112019041022104-pat00014
여기서 u는 아래의 수식 3과 같다,
[수식 3]
Figure 112019041022104-pat00015
여기서 S는 저류계수이고, r은 양수정으로부터의 거리이고, t는 양수 경과 시간이다. u는 t가 증가하거나 r이 감소할수록 작아지게 되는데, 충분한 시간이 지나고 양수정과 가까운 관측정에서의 우물함수(W(u))는 처음 두 개의 항만으로도 1%의 오차 이하의 값을 산출할 수가 있다.
따라서, 지하수 관정에서 양수시 지하수위 강하량을 표현하는 수식 1은 아래의 수식 4와 간략하게 표현될 수 있다.
[수식 4]
Figure 112019041022104-pat00016
,
Figure 112019041022104-pat00017
여기서 s는 수위강하(drawdown)이고, Q는 양수량이고, T는 투수량계수이고, S는 저류계수이고, r은 양수정으로부터의 거리이고, t는 양수 경과 시간이다.
이상에서는 지하수 관정에서 양수시 지하수위 강하량의 표현 및 해석에 대해서 설명하였다.
이하에서, 지하수 양수 중단 후 회복시험에서 잔류 지하수위 강하량의 표현 및 해석을 설명한다.
회복시험 해석은 양수정을 통한 양수 중단시에도 지속적으로 양수가 이루어지고, 반면에 양수량과 동일한 양으로 주입이 이루어진다는 가정을 통하여 잔류 지하수위 강하량(residual drawdown)을 계산하여 해석한다.
상기한 잔류 지하수위 강하량(s')은 아래의 수식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수식 5]
Figure 112019041022104-pat00018
여기서 s'은 잔류 지하수위 강하량(또는 잔류 수두강하량(residual drawndown)), t는 양수시험 시작 후 총 경과시간, t'은 양수 중단후 경과시간이다. 상기 잔류 수두강하량(residual drawndown)은 양수 이전의 수두에서 양수 정지 후 t' 시간 후에 측정한 수두를 뺀 수두이다.
수식 4에 표시된 지하수위 강하량의 간략식을 이용하여 잔류 지하수위 강하량을 표현하면 아래의 수식 6과 같다.
[수식 6]
Figure 112019041022104-pat00019
최종적으로 수식 6은 아래의 수식 7과 같이 간략하게 정리될 수 있다.
[수식 7]
Figure 112019041022104-pat00020
여기서 Q는 양수량이고, T는 투수량계수이고, t는 양수 경과 시간이고, t'은 양수 중단후 경과시간이다.
수식 4의 전개 과정을 통해 최종적으로 얻어진 수식 7과 같으므로, 일반적으로 반대수 그래프(semi-log graph or semi-log plot)에 잔류수위강하량(s')과 log(t/t')을 도시하여 직선 피팅(fitting)에서 구해진 기울기(?')를 이용하여 아래의 수식 8을 이용하여 투수량계수(T)를 평가할 수 있다. 상기한 반대수 그래프는 지수 함수 관계에 있는 데이터들을 나타내는데 사용되며, 가로축 또는 세로축이 로그 스케일로 표현된다.
[수식 8]
Figure 112019041022104-pat00021
이상에서는 지하수 양수 중단 후 회복시험에서 잔류 지하수위 강하량의 표현 및 해석에 대해서 설명하였다.
그러면, 언제 양수 동작이 시작되었는지를 모르는 경우와 같이 초기 지하수위와 지하수 양수 기간을 모를 때, 회복시험 결과의 해석 방법을 설명하면 아래와 같다.
도 2는 본 발명에 따른 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 특히, 양수기간(pumping period) 정보는 모르고 회복기간(recovery period) 정보 만을 아는 경우, 회복시험 결과 해석 방법이 도시된다.
도 2를 참조하면, 양수기간(Pumping period) 정보는 모른다. 이에 반해, 양수 동작이 중단되면 지하수위는 빠르게 증가한 후 점차적으로 증가하는 양상을 보이는 회복 구간(Recovery period) 정보는 아는 경우 회복시험 결과를 추정한다.
상기한 수식 7은 상수인 양수시간(tstop)을 이용하면 회복시간만을 이용하는 아래의 수식 9와 같이 변경이 가능하다.
[수식 9]
Figure 112019041022104-pat00022
또한 초기수위를 모르기 때문에 잔류수위 강하량(s') 또한 알 수 없으므로, 양수 종료시 이후의 수위회복량(s(t'))을 이용하여 위의 수식 9를 아래의 수식 10과 같이 변형한다.
[수식 10]
Figure 112019041022104-pat00023
여기서 hstop는 양수 종료시 지하수위이다.
수식 10을 정리하면 아래의 수식 11과 같다.
[수식 11]
Figure 112019041022104-pat00024
위 수식 11에서 양수 종료후 경과시간(t')과 수위회복량(s(t'))을 제외하면, 모두 미지수를 포함한 상수이므로 아래의 수식 13와 같이 변경할 수 있다.
[수식 12]
Figure 112019041022104-pat00025
여기서 수식 12를 x축을 경과시간(t')으로 y축을 수위회복량(s(t'))으로 도시하면, 아래의 수식 13과 같이 간단히 표현될 수 있다.
[수식 13]
Figure 112019041022104-pat00026
따라서 측정된 경과시간(t')과 수위회복량(s(t'))을 위의 수식 13을 이용하여 회귀분석(regression analysis)하면 a, b 및 c 값을 구할 수 있다.
이때 수식이 단순한 직선식의 형태는 아니지만 로그(log) 함수의 형태이므로 매틀랩(Matlab) 등과 같은 수치해석 전문 소프트웨어의 회귀분석 모듈을 이용하여 용이하게 계산할 수 있다. 통상적으로, 실험으로 추출한 데이터들은 수식으로 표현하여 사용해야 하는 경우가 있다. 예를 들어, 센서들의 값을 측정하여 이것을 근사화된 곡선 또는 직선의 수식으로 만들어서 적당한 알고리즘을 구현해야 할 경우가 그때이다. 이럴 때 근사곡선 방정식을 얻을 때 상기한 매틀랩을 이용하면 쉽게 만들 수 있다.
회귀분석을 통해 a, b 및 c를 각각 구하면, 아래의 수식 15, 16 및 17과 같은 관계를 이용하여 투수량계수(T), 양수기간(tstop), 초기수위(h0) 각각을 구할 수 있다.
[수식 15]
Figure 112019041022104-pat00027
[수식 16]
Figure 112019041022104-pat00028
[수식 17]
Figure 112019041022104-pat00029
이상에서 설명된 바와 같이, 기존의 해석식을 로그함수의 식으로 만들어서 회귀분석하면 초기지하수위와 양수기간 등의 정보가 없더라도 투수량계수(T)와 같은 수리상수를 평가할 수 있고, 양수기간(tstop)이나 초기수위(h0)를 추정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 시스템(100)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 시스템(100)은, 수위회복자료 획득부(110), 근사곡선 방정식 도출부(120), 수리상수 평가부(130), 양수기간 추정부(140) 및 초기수위 추정부(150)를 포함한다. 도 3에서, 수위회복자료 획득부(110), 근사곡선 방정식 도출부(120), 수리상수 평가부(130), 양수기간 추정부(140) 및 초기수위 추정부(150)가 회복시험 결과 해석 시스템(100)을 구성하는 것을 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 논리적으로 구분하였을뿐 하드웨어적으로 구분한 것은 아니다.
수위회복자료 획득부(110)는 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득한다.
도 4는 실측된 시간별 수위회복높이 정보의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 양수가 중단되면 수위는 급격히 증가하는 경향을 보인 후 시간이 경과함에 따라 증가 정도는 점차적으로 줄어드는 경향을 보인다. 즉, 0분에서 10분 사이의 구간 동안 수위회복높이는 대략 0.54m까지 급격히 상승하고, 10분에서 20분 사이의 구간 동안 수위회복높이는 대략 0.6m까지 상승하고, 20분에서 30분 사이의 구간 동안 수위회복높이는 대략 0.65m까지 상승하고, 30분에서 40분 사이의 구간 동안 수위회복높이는 대략 0.68m까지 상승한다.
다시 도 3를 참조하면, 근사곡선 방정식 도출부(120)는 획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 매틀랩(Matlab) 프로그램과 같은 수치연산 프로그램(200)을 이용하여 도출한다. 상기 근사곡선 방정식은, 수식 13에 나타낸 바와 같이,
Figure 112019041022104-pat00030
의 형태로 도출된다.
도 5는 매틀랩(Matlab)에 의해 표시되는 실측된 시간별 수위회복높이 그래프에 대응하는 근사곡선 방정식과 근사곡선의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 실측된 시간별 수위회복높이 그래프에 대응하는 근사방정식과 이의 변수들은 화면의 좌측 영역에 표시될 수 있고, 상기 근사방정식에 대응하는 그래프는 화면의 우측 영역에 표시될 수 있다.
다시 도 3를 참조하면, 수리상수 평가부(130)는 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출한다. 상기 투수량계수(T)는, 수식 15에서 설명된 바와 같이,
Figure 112019041022104-pat00031
에 의해 평가된다. 예를 들어, 양수율(Q)이 75m3/day이고, 양수 종료시 지하수위(hstop)가 대략 112m인 경우, 도 5의 좌측 화면으로부터 a는 대략 -0.1369(m)이므로 산출된 상기 투수량계수(T)는 대략 100.5m2/day임을 확인할 수 있다.
양수기간 추정부(140)는 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 추정한다. 상기 양수기간(tstop)은, 수식 16에서 설명된 바와 같이,
Figure 112019041022104-pat00032
에 의해 추정된다. 도 4의 좌측 화면으로부터 b는 대략 170.2(min)이므로 추정된 상기 양수기간(tstop)은 대략 170.2(min)임을 확인할 수 있다.
초기수위 추정부(150)는 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 추정한다. 상기 초기수위(h0)는, 수식 17에서 설명된 바와 같이,
Figure 112019041022104-pat00033
에 의해 추정된다. 예를 들어, 양수율(Q)이 대략 75m3/day이고, 양수 종료시 지하수위(hstop)가 대략 112m인 경우, 도 4의 좌측 화면으로부터 c는 0.89(m)이므로 추정된 상기 초기수위(h0)는 대략 112.89m임을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과 해석 방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 시간별 수위회복높이 정보를 획득하고 저장한다(단계 S100). 상기 시간별 수위회복높이 정보는 실시간으로 측정되어 제공될 수도 있고, 기존에 측정되어 저장된 데이터가 제공될 수도 있다. 상기 시간별 수위회복높이 정보는 도 3에서 설명된 수위회복자료 획득부(110)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S100에 이어, 매틀랩(Matlab) 프로그램과 같은 수치연산 프로그램을 이용하여 근사곡선 방정식을 도출한다(단계 S200). 상기 근사곡선 방정식의 도출은 도 3에서 설명된 근사곡선 방정식 도출부(120)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S200에 이어, 수리상수 정보가 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S300). 단계 S300에서 수리상수 정보가 요청되는 것으로 체크되면 근사곡선 방정식의 변수로부터 투수량계수를 평가한다(단계 S310). 상기 투수량계수의 평가는 도 3에서 설명된 수리상수 평가부(130)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S300에서 수리상수 정보가 요청되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S310를 수행한 후, 양수기간 정보가 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S400). 단계 S400에서 양수기간 정보가 요청되는 것으로 체크되면 근사곡선 방정식의 변수로부터 지하수 양수기간을 추정한다(단계 S410). 상기 지하수 양수기간의 추정은 도 3에서 설명된 양수기간 추정부(140)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S400에서 양수기간 정보가 요청되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S410를 수행한 후, 초기수위 정보가 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S500). 단계 S500에서 초기수위 정보가 요청되는 것으로 체크되면 근사곡선 방정식의 변수로부터 초기수위를 추정한다(단계 S510). 상기 초기수위의 추정은 도 3에서 설명된 초기수위 추정부(150)에 의해 수행될 수 있다.
상기한 회복시험 결과 해석 방법은 알고리즘 형태인 회복시험 결과 해석 프로그램으로 구현되어 컴퓨터가 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회복시험 결과를 추정하는 알고리즘을 실시하기 위한 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 회복시험 결과 해석 알고리즘을 실시하기 위한 컴퓨터 시스템(400)은 중앙 처리 유닛(CPU)(410), 메모리(420) 및 입력/출력 인터페이스(430)를 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(400)은 일반적으로 I/O 인터페이스(430)를 통하여 디스플레이(440) 및 마우스 및 키보드와 같은 다양한 입력 장치(450)들로 커플링된다. 지지 회로들은 캐시, 전원들, 클록 회로들, 및 통신 버스와 같은 회로들을 포함할 수 있다. 메모리(420)는 랜덤 액세스 메모리(RAM; random access memory), 판독 전용 메모리(ROM; read only memory), 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명은 회복시험 실측부(300)에서 제공되는 신호를 프로세싱하기 위해 CPU(410)에 의해 실행되는 알고리즘을 통해 실시될 수 있다. 상기한 알고리즘은 도 3에서 설명된 회복시험 결과 해석 시스템(100)으로 구현될 수도 있고, 도 6에서 설명된 회복시험 결과 해석 방법으로 구현될 수도 있다. 상기한 알고리즘은 메모리(420) 내에 저장될 수 있다. 이와 같이, 컴퓨터 시스템(400)은 본 발명의 알고리즘을 실행할 때 특수 목적 컴퓨터 시스템이 되는 범용 컴퓨터 시스템이다.
컴퓨터 시스템(400)은 또한 작동 시스템 및 마이크로 명령 코드를 포함한다. 여기서 설명된 다양한 프로세스들 및 기능들은 마이크로 명령 코드의 부분 또는 작동 시스템을 통해 실행되는 응용 프로그램(또는 이들의 조합)의 부분 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, 다양한 다른 주변 장치들은 부가 데이터 저장 장치 및 인쇄 장치와 같은 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다. 첨부된 도면들에서 도시된 구성 시스템 구성요소들 및 방법 단계들 중 일부가 소프트웨어로 실시될 수 있기 때문에, 시스템 구성요소들(또는 프로세스 단계들) 사이의 실제 연결들은 본 발명이 프로그래밍되는 방식에 따라 상이할 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 여기서 제공된 본 발명의 사상들이 주어진 경우, 당업자들 중 하나는 본 발명의 이들 및 유사한 실시들 또는 구성들을 고려할 수 있을 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 지하수 관정에서 양수를 중단하거나 시추공에서 지하수 유출을 차단하면, 시간에 따른 지하수위회복 양상을 파악할 수 있는데, 기존의 회복시험 방법은 반드시 초기 지하수위와 양수 기간을 알아야만 회복시험 결과의 해석이 가능하였다. 특히, 지하수위 조사과정에서는 장기간 연속적으로 지하수를 양수하여 이용하고 있는 기존 지하수 이용시설 등이 다수 확인되는 경우가 있었다. 이러한 경우에는 상당히 오랜 기간 지하수 양수를 중단하여야만 초기 상태의 지하수위를 확인할 수 있어 지하수위 현황 및 수리상수를 평가하는데 어려움이 존재한다. 하지만, 본 발명에 따르면 단지 회복 자료만을 이용하여 수리상수를 평가하고, 초기 지하수위와 지하수 양수 기간까지 추정할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 회복시험 결과 해석 시스템 110 : 수위회복자료 획득부
120 : 근사곡선 방정식 도출부 130 : 수리상수 평가부
140 : 양수기간 추정부 150 : 초기수위 추정부
200 : 수치연산 프로그램 300 : 회복시험 실측부
400 : 컴퓨터 시스템 410 : 중앙 처리 유닛(CPU)
420 : 메모리 430 : 입력/출력 인터페이스
440 : 디스플레이 450 : 입력 장치

Claims (7)

  1. 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 단계;
    획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
    Figure 112019503026336-pat00034
    의 형태로 도출되고,
    상기 투수량계수(T)는
    Figure 112019503026336-pat00035
    (여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 단계를 더 포함하되, 상기 양수기간(tstop)은
    Figure 112019059159834-pat00036
    (여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 산출하는 단계를 더 포함하되, 상기 초기수위(h0)는
    Figure 112019059159834-pat00037
    (여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 방법.
  4. 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 수위회복자료 획득부;
    획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 근사곡선 방정식 도출부; 및
    상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 수리상수 산출부를 포함하되,
    상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
    Figure 112019059159834-pat00038
    의 형태로 도출되고,
    상기 투수량계수(T)는
    Figure 112019059159834-pat00039
    (여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 양수기간 추정부를 더 포함하고, 상기 양수기간(tstop)은
    Figure 112019059159834-pat00040
    (여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 추정하는 초기수위 추정부를 더 포함하고, 상기 초기수위(h0)는
    Figure 112019059159834-pat00041
    (여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 시스템.
  7. 실측된 시간별 수위회복높이 정보를 획득하는 과정;
    획득된 시간별 수위회복높이 정보에 대응하는 근사곡선 방정식을 수치연산 프로그램을 이용하여 도출하는 과정;
    상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 투수량계수(T)를 산출하는 과정;
    상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 양수기간(tstop)을 산출하는 과정;
    상기 도출된 근사곡선 방정식으로부터 초기수위(h0)를 산출하는 과정을 포함하되,
    상기 근사곡선 방정식은 상기 수치연산 프로그램에 의해
    Figure 112019059159834-pat00042
    의 형태로 도출되고,
    상기 투수량계수(T)는
    Figure 112019059159834-pat00043
    (여기서, Q는 양수량, a는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 곱해지는 값)에 의해 평가되고,
    상기 양수기간(tstop)은
    Figure 112019059159834-pat00044
    (여기서, b는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식 내에 배치되는 값)에 의해 추정되고,
    상기 초기수위(h0)는
    Figure 112019059159834-pat00045
    (여기서, c는 상기 근사곡선 방정식에서 로그 식에 더해지는 값)에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 회복시험 결과 해석 프로그램을 저장하는 컴퓨터가 판독가능한 기록매체.
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