화강암이 분포하는 경기도 여주군 대신면 상구리 양지말 지역에서, 측선길이 400m에 걸친 2극법 전기비저항 탐사를 실시하여 약 l00m 심도까지의 지질구분 즉 신선한 암석, 연약지반, 대수층 등을 탐지할 수 있었다. 이어서 실시한 슬럼버저 수직탐사도 이를 뒷받침하는 결과를 보여주었다. 또한 물리탐사 종료 직후 실시한 시추에 의하여 암반 대수층의 존재를 60m 심도에서 확인하였다. 이 심도는 전기비저항 구조단면도에 나타난 것과 대체로 일치한다. 시추로서 추가 확인된 l00m 심도의 작은 대수층은 상기한 비저항 단면도에는 보이지 않는다. 간단한 수치모델링을 실시하여 다른 전극배열법으로는 상기한 제 2의 대수층을 확인할 수 있는가를 검토하였으나 웨너, 슐럼버저, 쌍극자, 단극-쌍극자 어떤 방법으로도 이 대수층을 탐지할 수 없다는 것을 알았다.
화강암이 분포하는 경기도 여주군 대신면 상구리 양지말 지역에서, 측선길이 400m에 걸친 2극법 전기비저항 탐사를 실시하여 약 l00m 심도까지의 지질구분 즉 신선한 암석, 연약지반, 대수층 등을 탐지할 수 있었다. 이어서 실시한 슬럼버저 수직탐사도 이를 뒷받침하는 결과를 보여주었다. 또한 물리탐사 종료 직후 실시한 시추에 의하여 암반 대수층의 존재를 60m 심도에서 확인하였다. 이 심도는 전기비저항 구조단면도에 나타난 것과 대체로 일치한다. 시추로서 추가 확인된 l00m 심도의 작은 대수층은 상기한 비저항 단면도에는 보이지 않는다. 간단한 수치모델링을 실시하여 다른 전극배열법으로는 상기한 제 2의 대수층을 확인할 수 있는가를 검토하였으나 웨너, 슐럼버저, 쌍극자, 단극-쌍극자 어떤 방법으로도 이 대수층을 탐지할 수 없다는 것을 알았다.
The present study may be summarized as follows. By means of a pole-pole electrical survey, major geological features, i.e, fresh rocks, fractured & weak & saturated rocks, fresh water bearing aquifer, were successfully delineated in the surveyed area of a granite region in Korea. The subsequent Schl...
The present study may be summarized as follows. By means of a pole-pole electrical survey, major geological features, i.e, fresh rocks, fractured & weak & saturated rocks, fresh water bearing aquifer, were successfully delineated in the surveyed area of a granite region in Korea. The subsequent Schlumberger sounding and drilling confirmed the existence of the acquifer at 60 m depth as expected. But one more minor acquifer which does not show up in the resistivity depth section was met at 100 m depth. A simple forward modelling leads the authors to believe that any other electrode configuration, e.g., Wenner, Schlumberger, dipole-dipole, pole-dipole, would not detect the deeper aquifer. Under these circumstances, further studies remain to be done in connection with the spatial resolution in the vertical direction.
The present study may be summarized as follows. By means of a pole-pole electrical survey, major geological features, i.e, fresh rocks, fractured & weak & saturated rocks, fresh water bearing aquifer, were successfully delineated in the surveyed area of a granite region in Korea. The subsequent Schlumberger sounding and drilling confirmed the existence of the acquifer at 60 m depth as expected. But one more minor acquifer which does not show up in the resistivity depth section was met at 100 m depth. A simple forward modelling leads the authors to believe that any other electrode configuration, e.g., Wenner, Schlumberger, dipole-dipole, pole-dipole, would not detect the deeper aquifer. Under these circumstances, further studies remain to be done in connection with the spatial resolution in the vertical direction.
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제안 방법
본 논문의 탐사지역이 위치한 경기도 여주군 대신면 상구리 양지말의 탐사 현장은 지형, 인근의 인가 등 여러가지 여건상, 탐사측선을 최대 400 m 이상 연장하기가 힘든 곳이다. 어떤 탐사심도를 확보하기 위하여 2극법 배열이(pole-pole array) 다른 전극배열에 비하여 짧은 전극전개거리로서도 좋다는 보고 를(鳥 裕雅 외, 1995) 참고하여, 이번의 지하수탐사에서는 2극 법을 시험적으로 적용하여 보기로 하였다. 물론 2극법이 분해능이 낮은 것은 사실이지만, 이상대 탐지능력은 최소한 다른 전극배열에 비해서 비슷하며, 이것이 사실이라면 전극 4개를 움직여야 하는 쌍극자 배열 대신, 전극 2개만을 움직이는 2극 법이 개사의한 방법으로 사용할 수 있지 않을까 생각하게 된 것이 또한 본 지하수탐사에서 2극법을 채택하게 된 연유이다.
이번의 경우와 같이, 수직방향으로 서로 떨어져 있는 저비저 항 이상대가 각기 다른 전극배열에 따라 어떻게 비저항 단면 도상에 나타나는가를 보기 위하여 본 지하수 탐사 결과를 간 략히 한 모델을 설정한 후 forward 모델링을 하여 보았다. 저 비저항대는 그 두께가 각각 20m, 10m, 이상대의 수평방향 길이는 모두 80m, 비저항은 상부는 174 Ω·m, 하부는 188 n·m이고 주변 매질은 2500X2 - m의 비저항을 갖는 모델이다.
이상의 주 저비저항대의 존재와 층후를 다시 한번 확인키 위하여 수평거리 250m 지점에 중심을 둔 슐럼버저 수직탐사 를 추가로 실시하였다. 이 지점은 물론 저비저항대 중심의 직 상부에 해당한다.
탐사대상인 대수층은 화강암체의 연약지반내에 부존할 것으로 예상하고, 희망하는 최대 탐사심도는 약 100m로 하였다. 이에 따라 2극법 탐사의 전극간격 단위, 즉 최소 전극간격을 20 m로 하고, 최대 전극간격은 200m(n=10에 해당)로 결정하였다.
지질학적으로 화강암이 분포하는 본 지역에서 측선길이 400 m인 측선을 따라 2극법 전기비저항 탐사를 수행하여 대략 심도 100m까지의 전기비저항 구조와 이에 의한 암반구분, 대수층 탐지를 성공적으로 달성하였다. 2극법의 분해능, 특히 수평 방향 분해능이 여타의 전극배열보다 낮기 때문에, 비저항 구조의 세밀한 면은 물론 밝힐 수 없었겠지만, 주요한 포인트는 놓치지 않았다고 생각한다.
대상 데이터
본 논문의 탐사지역이 위치한 경기도 여주군 대신면 상구리 양지말의 탐사 현장은 지형, 인근의 인가 등 여러가지 여건상, 탐사측선을 최대 400 m 이상 연장하기가 힘든 곳이다. 어떤 탐사심도를 확보하기 위하여 2극법 배열이(pole-pole array) 다른 전극배열에 비하여 짧은 전극전개거리로서도 좋다는 보고 를(鳥 裕雅 외, 1995) 참고하여, 이번의 지하수탐사에서는 2극 법을 시험적으로 적용하여 보기로 하였다.
본 현장탐사 연구지역은 경기도 여주군 대신면 상구리 양지 말이며 인근 골프장의 생활용수로서 지하수개발이 시급한 곳이다. 이곳과 인근 지역은 광주산맥의 지맥인 우둔산이 남북방향으로 둘러 쌓여 있고, 남한강으로 유입되는 신내천과 기타 군소 하계가 분포한다.
이상의 탐사 결과를 토대로 대수층의 직상부라 생각되는 수평거리 250m 지점에서 시추를 실시하였다. 시추는 이수(泥水) 의 주입이 없이 압축공기에 의한 회전타격식에 의하였기 때문에 출수와 출수 심도를 비교적 용이하게 현장에서 바로 확인할 수 있었다.
탐사대상인 대수층은 화강암체의 연약지반내에 부존할 것으로 예상하고, 희망하는 최대 탐사심도는 약 100m로 하였다. 이에 따라 2극법 탐사의 전극간격 단위, 즉 최소 전극간격을 20 m로 하고, 최대 전극간격은 200m(n=10에 해당)로 결정하였다.
성능/효과
시추는 이수(泥水) 의 주입이 없이 압축공기에 의한 회전타격식에 의하였기 때문에 출수와 출수 심도를 비교적 용이하게 현장에서 바로 확인할 수 있었다. 기대한 대로 대수층이 확인되었으며(154톤/일 양수), 출수지점은 대략 심도 60m 지점과 심도 100m 지점이었다. 주요한 출수는 60m 지점으로, 이는 예상한 저비저항 대와 대체로 부합하나 100m 지점의 출수는 다소 의외였다.
즉 이러한 경우, 슐럼 버저 수직탐사로서 제 2 대수층을 정말로 탐지한 것인지, 나아가서 이러한 능력이 슐럼버저 수직탐사법에 일반적으로 갖추어져 있는 것인지 자신할 수 없다는 의미이다. 다음 forward 모델링에 의하여, 여타의 전극배열로서는 상기한 두 개의 대수 층을 구분하여 탐지할 수 있는지를 알고자 시도하였으나, 웨너, 슐럼버저, 쌍극자, 단극-쌍극자 법 중 어느 방법으로도 탐사가 불가능함을 확인하였다. 수직방향 분해능은 수평방향 분해능에 비하여 이를 좌우하는 요소가 많은 것 같으며 이에 대해서는 앞으로 별도의 연구가 요망된다.
첫째, 본 연구에 들어난 두 개의 저비저항 이상대 는 전기비저항 탐사로서는 구별하기 힘든 경우이다. 둘째, 전 기비저항 탐사에서 수직방향 분해능은 수평방향 분해능에 비하여 이를 좌우하는 요소가 많은 것 같다. 이 점에 대해서 별도의 연구가 필요할 것이다.
맨 윗쪽의 것은 실측한 겉보기 비저항 가단면도, 맨 밑의 것은 실측자료를 역산(inversion)하여 얻은 비저항 단면도, 중 간의 것은 비저항 단면에 해당하는 이론적 겉보기 비저항 가 단면도이다. 실측한 겉보기 비저항 단면도와 이론적 겉보기 비저항 단면도가 자세한 부분에까지 거의 일치하는 것으로 보아, 역산에서 얻은 비저항 단면도는 그 신뢰도가 크다고 하겠다.
3에 도시하였다. 여기서 역산 결과를 보면, 지표에서 심도 4.5 m 구간까지는 비저항 98-134X2 - m의 표토층이며 최상부의 두께 1.7m인 표피층은 지반이 기후관계로 냉각되어 비저항이 급격히 증가된 것을 알 수 있다. 탐사를 추운 2000년 1월 7일~8일 양일간에 걸쳐 실시한 것을 상기하면 당연한 일이다.
그 하부는 신선한 암반으로 생각되는 고비저항대이다. 이상의 결과가 2극법에 의한 비저 항 단면도와 세밀하게 일치하지는 않으나, 비저항에 의한 지층 구분과 대수층의 두께 등에선 대략 부합된다. 그러나 수직탐사 에 의한 대수층은 전체가 10m 정도 상향으로 변위하여 있다.
2극법의 분해능, 특히 수평 방향 분해능이 여타의 전극배열보다 낮기 때문에, 비저항 구조의 세밀한 면은 물론 밝힐 수 없었겠지만, 주요한 포인트는 놓치지 않았다고 생각한다. 즉 신선한 암석, 연약지반대, 대수층은 명료하게 구분할 수 있었고, 이 대수층은 시추에 의하여 60 m 심도에서 확인이 되었다. 시추로 확인한 수직방향으로 서로 떨어져 있는 2개의 대수층 중에서 심도 100 m의 것은 2극법 으로 탐지할 수 없었다.
후속연구
다음 forward 모델링에 의하여, 여타의 전극배열로서는 상기한 두 개의 대수 층을 구분하여 탐지할 수 있는지를 알고자 시도하였으나, 웨너, 슐럼버저, 쌍극자, 단극-쌍극자 법 중 어느 방법으로도 탐사가 불가능함을 확인하였다. 수직방향 분해능은 수평방향 분해능에 비하여 이를 좌우하는 요소가 많은 것 같으며 이에 대해서는 앞으로 별도의 연구가 요망된다.
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