Original Article

Econ. Environ. Geol. 2020; 53(5): 543-552

Published online October 31, 2020

https://doi.org/10.9719/EEG.2020.53.5.543

© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY

Comparison between Passive Flux Meters and Borehole Dilution Tests to Estimate Groundwater Flux in a Karst Aquifer

Juyeon Lee1 and Minjune Yang2*

1Division of Earth Environmental System Sciences, Pukyong National University, Busan 48514, Republic of Korea
2Department of Earth and Environmental Sciences, Pukyong National University, Busan 48514, Republic of Korea

Correspondence to : minjune@pknu.ac.kr

Received: June 29, 2020; Revised: September 9, 2020; Accepted: October 15, 2020

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

In this study, we measured groundwater fluxes with a passive flux meter and a borehole dilution test in the Upper Floridan Aquifer. In addition, the feasibility of the passive flux meter is also evaluated within matrix and non-matrix zones. The results of the PFM (5.96 ± 1.75 cm/day) showed good agreement with those of the BHD (4.68 ± 2.99 cm/day) in matrix zones, whereas the results of the PFM (9.94 ± 0.90 cm/day) showed poor agreement with those of the BHD (1817.37 ± 1795.50 cm/day) in non-matrix zones. We assumed that the groundwater passes through the sorbent material inside the PFM. However, it could not pass through the sorbent when the groundwater flux is faster than 11 cm/day. The flow might bypass between monitoring well and the PFM. The PFM used in this study might be suitable for measuring the groundwater fluxes under 11 cm/day. Therefore, more extensive research is needed in the future to measure fast groundwater fluxes (> 11 cm/day).

Keywords passive flux meter, karst aquifer, groundwater, groundwater flux, borehole dilution test

플럭스미터와 단공희석시험을 이용한 카르스트 대수층 내 지하수 플럭스 측정 비교

이주연1 · 양민준2*

1부경대학교 지구환경시스템과학부, 2부경대학교 지구환경과학과

요 약

본 연구는 플로리다 주 Silver Springs 유역 내 카르스트 대수층의 지하수 플럭스를 측정하기 위해 플럭스미터 (passive flux meter)와 단공희석시험(borehole dilution test)을 수행하였다. 또한 카르스트 대수층 내 분포하는 두 영 역인 암반 매질(matrix)과 균열암반 매질(non-matrix)에 따른 플럭스미터의 성능도 함께 평가하였다. 그 결과 유속이 낮 은 암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(5.96 ± 1.75 cm/day)이 단공희석시험의 측정값(4.68 ± 2.99 cm/day)과 유 사하게 나타났다. 반면, 유속이 빠른 균열암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(9.94 ± 0.90 cm/day)과 단공희석 시험의 측정값(1817.37 ± 1795.50 cm/day)이 큰 차이를 보였다. 이와 같은 결과는 지하수가 플럭스미터 내부 흡착제 를 완전히 통과한다고 가정하였으나, 빠른 지하수 플럭스(>11 cm/day)를 가진 균열암반 매질 영역의 경우 지하수가 플럭스미터의 활성탄 담체를 통과하지 못하고 플럭스미터와 관측공 사이의 공간으로 우회하여 흐르기 때문으로 판단 된다. 따라서 기존의 플럭스미터는 11 cm/day 이하의 지하수 플럭스 측정에 적합하며, 지하수 플럭스가 11 cm/day 이상인 대수층에서 사용할 수 있는 새로운 플럭스미터의 개발이 필요할 것으로 생각된다.

주요어 플럭스미터, 카르스트, 지하수, 지하수 플럭스, 단공희석시험

Article

Original Article

Econ. Environ. Geol. 2020; 53(5): 543-552

Published online October 31, 2020 https://doi.org/10.9719/EEG.2020.53.5.543

Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.

Comparison between Passive Flux Meters and Borehole Dilution Tests to Estimate Groundwater Flux in a Karst Aquifer

Juyeon Lee1 and Minjune Yang2*

1Division of Earth Environmental System Sciences, Pukyong National University, Busan 48514, Republic of Korea
2Department of Earth and Environmental Sciences, Pukyong National University, Busan 48514, Republic of Korea

Correspondence to:minjune@pknu.ac.kr

Received: June 29, 2020; Revised: September 9, 2020; Accepted: October 15, 2020

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

In this study, we measured groundwater fluxes with a passive flux meter and a borehole dilution test in the Upper Floridan Aquifer. In addition, the feasibility of the passive flux meter is also evaluated within matrix and non-matrix zones. The results of the PFM (5.96 ± 1.75 cm/day) showed good agreement with those of the BHD (4.68 ± 2.99 cm/day) in matrix zones, whereas the results of the PFM (9.94 ± 0.90 cm/day) showed poor agreement with those of the BHD (1817.37 ± 1795.50 cm/day) in non-matrix zones. We assumed that the groundwater passes through the sorbent material inside the PFM. However, it could not pass through the sorbent when the groundwater flux is faster than 11 cm/day. The flow might bypass between monitoring well and the PFM. The PFM used in this study might be suitable for measuring the groundwater fluxes under 11 cm/day. Therefore, more extensive research is needed in the future to measure fast groundwater fluxes (> 11 cm/day).

Keywords passive flux meter, karst aquifer, groundwater, groundwater flux, borehole dilution test

플럭스미터와 단공희석시험을 이용한 카르스트 대수층 내 지하수 플럭스 측정 비교

이주연1 · 양민준2*

1부경대학교 지구환경시스템과학부, 2부경대학교 지구환경과학과

Received: June 29, 2020; Revised: September 9, 2020; Accepted: October 15, 2020

요 약

본 연구는 플로리다 주 Silver Springs 유역 내 카르스트 대수층의 지하수 플럭스를 측정하기 위해 플럭스미터 (passive flux meter)와 단공희석시험(borehole dilution test)을 수행하였다. 또한 카르스트 대수층 내 분포하는 두 영 역인 암반 매질(matrix)과 균열암반 매질(non-matrix)에 따른 플럭스미터의 성능도 함께 평가하였다. 그 결과 유속이 낮 은 암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(5.96 ± 1.75 cm/day)이 단공희석시험의 측정값(4.68 ± 2.99 cm/day)과 유 사하게 나타났다. 반면, 유속이 빠른 균열암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(9.94 ± 0.90 cm/day)과 단공희석 시험의 측정값(1817.37 ± 1795.50 cm/day)이 큰 차이를 보였다. 이와 같은 결과는 지하수가 플럭스미터 내부 흡착제 를 완전히 통과한다고 가정하였으나, 빠른 지하수 플럭스(>11 cm/day)를 가진 균열암반 매질 영역의 경우 지하수가 플럭스미터의 활성탄 담체를 통과하지 못하고 플럭스미터와 관측공 사이의 공간으로 우회하여 흐르기 때문으로 판단 된다. 따라서 기존의 플럭스미터는 11 cm/day 이하의 지하수 플럭스 측정에 적합하며, 지하수 플럭스가 11 cm/day 이상인 대수층에서 사용할 수 있는 새로운 플럭스미터의 개발이 필요할 것으로 생각된다.

주요어 플럭스미터, 카르스트, 지하수, 지하수 플럭스, 단공희석시험

    KSEEG
    Apr 30, 2024 Vol.57 No.2, pp. 107~280

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    Economic and Environmental Geology

    pISSN 1225-7281
    eISSN 2288-7962
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