A 2-D unconfined flow model is developed to analyze annual variations of groundwater level and bank filtration rate (BFR) for an experimental riverbank filtration site in Koryeong, Korea. Two types of boundary conditions are examined for the river boundary in the conceptual model: the static head condition that uses the average water level of the river and the dynamic cyclic condition that incorporates annual fluctuation of water level. Simulations show that the estimated BFR ranges $74.3{\sim}87.0%$ annually with the mean of 82.4% for the static head boundary condition and $52.7{\sim}98.1%$ with the mean of 78.5% for the dynamic cyclic condition. The results illustrate that the dynamic cyclic condition should be used for accurate evaluation of BFR. Simulations also show that increase of the distance between the river and the pumping wells slightly decreases BFR up to 4%, and thereby indicate that it is not a critical factor to be accounted for in designing BFR of the bank filtration system. A sensitivity analysis is performed to examine the effects of model parameters such as hydraulic conductivity and specific yield of the aquifer, recharge rate, and pumping rate. The results demonstrate that the average groundwater level and BFR are most sensitive to both the pumping rate and the recharge rate, while the water level of the pumping wells is sensitive to the hydraulic conductivity and the pumping rate.

강변여과수 취수 방식의 도입이 고려되었던 경상북도 고령군 낙동강변의 충적대수층을 대상으로 2차원 지하수 유동모사를 수행하여, 취수정 및 주변 대수층에서의 지하수위와 하천수 유입량의 계절적 변화를 분석하였다. 개념모델의 하천 경계조건은 연평균 하천수위를 고정 수두로 설정하는 경우와 실제 관측된 시계열 자료를 이용하여 변동 수두로 설정하는 경우로 구분하여 모사를 수행하였다. 모사 결과 산정된 하천수 유입 비율은 고정하천수두 모사의 경우 연중 $74.3{\sim}87.0%$의 범위를 보이며 연평균 82.4%인 반면, 변동하천수두 모사의 경우 $52.7{\sim}98.1%$, 연평균 78.5%로 나타났다. 따라서 시기별로 변동하는 하천수위가 하천수 유입 비율에 큰 영향을 미치며, 하천수 유입 비율을 정확하게 산정하기 위해서는 변동하천수두 조건을 이용해야 하는 것으로 해석된다. 강변으로부터 취수정까지의 이격거리를 변화시키면서 모사를 반복 수행한 결과 취수정 이격거리가 커질수록 하천수 혼합 비율은 다소 감소하지만 그 영향이 수 % 정도로 매우 작게 나타났다. 강변여과 취수 시 지하수위 및 하천수 혼합비율에 영향을 미치는 인자인 대수층의 수리전도도 및 저유계수, 지하수 함양량, 취수량 등에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 대수층의 평균 지하수위와 하천수 유입 비율은 취수량과 지하수 함양량 변화에 민감한 반면, 취수정의 지하수위는 수리전도도와 취수량에 민감한 것으로 나타났다.

Keywords: Riverbank filtration;Groundwater modeling;Sensitivity analysis;Dynamic cyclic boundary condition;Nakdong river;

Keywords: 강변여과;지하수모델링;민감도분석;동적순환경계조건;낙동강;