해안대수층은 조석의 영향을 받아 지하수위가 주기적으로 변동하는 곳이 많으며, 이러한 특성을 이용하여 대수층의 수리지질학적 특성을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 제주도 동부 해안대수층에 구축되어 있는 해수침투 감시 관측망 에서 관측된 자료를 이용하여 조석의 영향에 의한 지하수위의 변동 특성을 분석하였다. 그리고 대수층의 수리인자를 추정하고 지하수위의 평균수리경사 산정 및 시간에 따른 수리경사 변화를 정량적으로 분석하였다. 제주도 동부지역의 경우 조석이 지하수위에 영향을 미치는 범위는 해안으로부터 3~5 km 사이이며, 수리확산계수는 2.94${\times}10^7m^2d^{-1}$ ~4.36${\times}10^7m^2d^{-1}$의 범위를 가진다. 71시간 모니터링한 연속자료에 대해 이동평균법을 이용하여 주기적으로 변동하는 지하수위의 수리경사를 산정한 결과, 수리경사는 대체로 ~$10^{-4}$ 내외의 범위를 보인다. 한동-1, 2호공 구간의 수리경사 는 ~$10^{-6}$으로 수리경사가 0에 가까우며, 해안으로부터의 거리 차이에 의해 지하수위의 변동폭이 다르게 나타난다. 그 결과 조석의 간·만조에 따라 두 관측공에서의 지하수위는 역전되는 현상이 나타나며, 지하수의 유동방향도 달라진다. 따라서 해안대수층에서의 지하수 유동방향을 해석할 때에는 반드시 조석에 의한 영향을 고려해야 할 것이다.
해안대수층은 조석의 영향을 받아 지하수위가 주기적으로 변동하는 곳이 많으며, 이러한 특성을 이용하여 대수층의 수리지질학적 특성을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 제주도 동부 해안대수층에 구축되어 있는 해수침투 감시 관측망 에서 관측된 자료를 이용하여 조석의 영향에 의한 지하수위의 변동 특성을 분석하였다. 그리고 대수층의 수리인자를 추정하고 지하수위의 평균수리경사 산정 및 시간에 따른 수리경사 변화를 정량적으로 분석하였다. 제주도 동부지역의 경우 조석이 지하수위에 영향을 미치는 범위는 해안으로부터 3~5 km 사이이며, 수리확산계수는 2.94${\times}10^7m^2d^{-1}$ ~4.36${\times}10^7m^2d^{-1}$의 범위를 가진다. 71시간 모니터링한 연속자료에 대해 이동평균법을 이용하여 주기적으로 변동하는 지하수위의 수리경사를 산정한 결과, 수리경사는 대체로 ~$10^{-4}$ 내외의 범위를 보인다. 한동-1, 2호공 구간의 수리경사 는 ~$10^{-6}$으로 수리경사가 0에 가까우며, 해안으로부터의 거리 차이에 의해 지하수위의 변동폭이 다르게 나타난다. 그 결과 조석의 간·만조에 따라 두 관측공에서의 지하수위는 역전되는 현상이 나타나며, 지하수의 유동방향도 달라진다. 따라서 해안대수층에서의 지하수 유동방향을 해석할 때에는 반드시 조석에 의한 영향을 고려해야 할 것이다.
Groundwater level changes in coastal aquifers occur due to oceanic tides, where the properties of oceanic tides can be applied to estimate hyadraulic parameters. Hydraulic parameters of coastal aquifers located in eastern part of Jeju island were estimated using the tidal response technique. Groundw...
Groundwater level changes in coastal aquifers occur due to oceanic tides, where the properties of oceanic tides can be applied to estimate hyadraulic parameters. Hydraulic parameters of coastal aquifers located in eastern part of Jeju island were estimated using the tidal response technique. Groundwater level data from a saltwater intrusion monitoring well system was used which showed tidal effects from 3 to 5 km. The hydraulic gradient was assessed by utilizing the filtering method from 71 consecutive hourly water-level observations. Calculated hydraulic diffusivity ranged from 2.94${\times}10^7m^2d^{-1}$ to 4.36${\times}10^7m^2d^{-1}$ . The hydraulic gradient of the coastal aquifer area was found to be ~$10^{-4}$, whereas the gradient of the area between wells Handong-1 and 2 was found to be ~$10^{-6}$, which is very low comparatively. Analysis of groundwater monitoring data showed that groundwater levels are periodically higher near coastal areas compared to that of inner land areas due to oceanic tide influences. When assessing groundwater flow direction in coastal aquifers it is important to consider tidal fluctuation.
Groundwater level changes in coastal aquifers occur due to oceanic tides, where the properties of oceanic tides can be applied to estimate hyadraulic parameters. Hydraulic parameters of coastal aquifers located in eastern part of Jeju island were estimated using the tidal response technique. Groundwater level data from a saltwater intrusion monitoring well system was used which showed tidal effects from 3 to 5 km. The hydraulic gradient was assessed by utilizing the filtering method from 71 consecutive hourly water-level observations. Calculated hydraulic diffusivity ranged from 2.94${\times}10^7m^2d^{-1}$ to 4.36${\times}10^7m^2d^{-1}$ . The hydraulic gradient of the coastal aquifer area was found to be ~$10^{-4}$, whereas the gradient of the area between wells Handong-1 and 2 was found to be ~$10^{-6}$, which is very low comparatively. Analysis of groundwater monitoring data showed that groundwater levels are periodically higher near coastal areas compared to that of inner land areas due to oceanic tide influences. When assessing groundwater flow direction in coastal aquifers it is important to consider tidal fluctuation.
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문제 정의
그러나 성산포와 모슬포 검조소는 현재 관측을 시작한지 1년이 지나지 않아 기준면이 아직 설정되지 않은 상태이므로 현재 제주도에서 가용한 조수위 자료는 제주와 서귀포 두 지점이다. 본 연구에서는 제주도 동부지역에서의 조수위 자료 획득을 위해 종달지역에 자동수위기록계를 설치하여 2004년 5월부터 30분 간격으로, 7월부터는 5분 간격으 로 조수위 변화를 관측하였다. 제주도에서 가용한 조 석자료인 제주, 서귀포 검조소의 조수위 자료와 종달 지점에서 관측된 조수위 변화를 비교 검토하였다.
제안 방법
분석 에 사용한 자료는 동부 종달지역의 조석자료, HD-2호공, JD-1호공, SS-1호공의 수위자료이다. 경제적인 측 정간격을 설정하기 위해 5~6월에는 30분 간격, 7~8 월에는 5분 간격으로 조석 및 지하수위 자료를 측정하 였으며 이들 자료를 이용하여 수리인자를 산정하였다.
제주도에 구축되어 있는 해수침투 감시관측망 중 동 부의 한동, 종달, 수산지구 관측공을 대상으로 지하수 위의 변동 특성을 분석하여 대수층의 수리인자를 산정 하였다. 동부지역에서의 조수위자료 획득을 위해 종달 지역에 자동수위기록계를 설치하여 조수위변화를 관즉 하였으며, 제주와 서귀포 검조소와의 조차 및 위상변화를 비교하였다. 조차는 서귀포 지역에서 가장 크고 종달 지점에서 가장 작게 나타나며, 위상변화 분석결과 제주 검조소와 종달 지점에서의 조석이 서귀포 검조소에서의 조석에 비해 약 1시간 느리게 변동하고 있음을 알 수 있다.
이 필터링 방법은 기개의 연속된 시간별수위자료가 필요하며, 평균이동법(moving average method)을 사용하여 기시간의 중앙값에 대한 평균수 위를 산정할 수 있다. 먼저 24개의 관측자료에 대해 평균값을 구하여 총 48개 평균값을 구한 후, 이들 자료를 이용하여 24개 관측자료에 대해 평균값을 구하여 총 25개 평균값을 구한다. 마지막으로 25개 자료에 대한 평균값을 구하게 된다.
본 연구에서는 제주도 동부 해안대수층에 구축되어 있는 해수침투 감시 관측망에서 조석의 영향을 받는 지하수위의 변동 특성을 분석하여 대수층의 수리인자 를 추정하고 지하수위의 평균수리경사 산정 및 변화를 정량적으로 분석하였다.
1). 본 연구에서는 현재 운영중인 19개 해수짐투감시관측망 중 제주도 동부에 설치되어 있는 한동-2호공(HD-2), 종달-1호공(JD-1), 수산-1호공 (SS-1) 등 3개 관측정의 지하수위 자료를 중심으로 조 석반응 분석법을 이용하여 해안대수충의 수리인자를 산 정하였다.
제주도 동부지역에서 지하수의 수리경사를 산정하기 위해 조석의 영향을 받는 한동-1, 2(HD-1, 2), 종달-1, 2QD-1, 2), 수산-1, 2(SS-1, 2)호공에 대해 필터링을 실시하였다. 필터링에 사용한 수위자료는 모두 2004년 6 월 1일부터 3일까지 기시간 연속자료를 이용하였으며,
제주도에 구축되어 있는 해수침투 감시관측망 중 동 부의 한동, 종달, 수산지구 관측공을 대상으로 지하수 위의 변동 특성을 분석하여 대수층의 수리인자를 산정 하였다. 동부지역에서의 조수위자료 획득을 위해 종달 지역에 자동수위기록계를 설치하여 조수위변화를 관즉 하였으며, 제주와 서귀포 검조소와의 조차 및 위상변화를 비교하였다.
본 연구에서는 제주도 동부지역에서의 조수위 자료 획득을 위해 종달지역에 자동수위기록계를 설치하여 2004년 5월부터 30분 간격으로, 7월부터는 5분 간격으 로 조수위 변화를 관측하였다. 제주도에서 가용한 조 석자료인 제주, 서귀포 검조소의 조수위 자료와 종달 지점에서 관측된 조수위 변화를 비교 검토하였다. 제주 검조소에서의 관측결과 6월 고고조는 EL+0.
대상 데이터
본 연구에서는 단일 대수층의 단순한 개념모델을 적용한 해석학적인 방법(analytical solution}을 이용하여 수리확산계수(hydraulic diffusivity) 산정하였다. 분석 에 사용한 자료는 동부 종달지역의 조석자료, HD-2호공, JD-1호공, SS-1호공의 수위자료이다. 경제적인 측 정간격을 설정하기 위해 5~6월에는 30분 간격, 7~8 월에는 5분 간격으로 조석 및 지하수위 자료를 측정하 였으며 이들 자료를 이용하여 수리인자를 산정하였다.
데이터처리
2(a)는 2004년 6월 1일부터 5일간 30분 간격 으로 측정한 조석 및 지하수위 자료이며, (b)는 8월 1 일부터 5일간 5분 간격으로 측정한 조석 및 지하수위 자료이다. 조석의 변동에 의해 내륙에 설치되어 있는 관측망에서의 지하수위가 변화하는데, 지연시간을 산정 하기 위해 교차상관 분석을 실시하였다. Fig.
이론/모형
본 연구에서 적용한 필터링 방법은 Godin(19&6)에 의해 제안된 방법으로써, 기개 또는 72개의 연속된 시 간별 지하수위 자료를 이용하여 달과 태양의 일일(diurnal)과 반일 (semidiurnal) 조화함수를 제거하는데효과적이다. 이 필터링 방법은 기개의 연속된 시간별수위자료가 필요하며, 평균이동법(moving average method)을 사용하여 기시간의 중앙값에 대한 평균수 위를 산정할 수 있다.
본 연구에서는 단일 대수층의 단순한 개념모델을 적용한 해석학적인 방법(analytical solution}을 이용하여 수리확산계수(hydraulic diffusivity) 산정하였다. 분석 에 사용한 자료는 동부 종달지역의 조석자료, HD-2호공, JD-1호공, SS-1호공의 수위자료이다.
제주도 동부지역의 수리경사 산정을 위해 기시간 연속자료에 대해 이동평균법을 이용하였다. 전체적으로 수리경사는 ~10-4 내외의 범위를 보이고 있으나, HD- 1호공의 경우 ~10-6의 값으로 수리경사가 다소 크게 나타나며, HD-2호공의 경우 ~L0"6의 값으로 수리경사가 매우 작은 값을 보이고 있다.
성능/효과
제주도 동부지역의 수리경사 산정을 위해 기시간 연속자료에 대해 이동평균법을 이용하였다. 전체적으로 수리경사는 ~10-4 내외의 범위를 보이고 있으나, HD- 1호공의 경우 ~10-6의 값으로 수리경사가 다소 크게 나타나며, HD-2호공의 경우 ~L0"6의 값으로 수리경사가 매우 작은 값을 보이고 있다. HD-1, 2호공에서의 지하수위를 비교하면 수리경사가 0에 가까우며, 해안으로부터의 거리 차이에 의해 변동폭이 다르다.
61 이의 차이를 보였다. 6월 한달 동안 세 지점에서의 조수위 변화를 비교해보면 서 귀포 지역에서 조차가 가장 컸으며 종달 지점에서 가장 작게 나타났다. 세 지점에서 조석의 위상변화를 살펴보기 위해 6월 1일부터 5일간의 조수위 자료를 이용하여 지연시간을 계산한 결과.
해양조석의 영향으로 인해 지하수위가 변동하는 관정은 HD-1, 2, JD-1, 2, SS-1, 2호공이었으며, 제주도동부지역에서 조석이 영향을 미치는 범위는 해안으로부터 3~5km 사이인 것으로 판단된다. HD-2, JD-1, SS-1 호공에서의 지하수위 변동 자료를 조석반응 분서 법을 이용하여 수리인자를 산정한 결과 HD-2호공, JD-1 호공, SS-1 호공의 수리확산계수는 각각 4.36X107 m신* 2.94X 107 m2d4, 4.2X 107 m2d-1이다. 제주도 동부지역에서의 조석 및 지하수위의 경제적인 측정간격 설정을 위하여 5분 간격과 30분 간격 자료를 이용하여 지연시간을 산정한 결과 5분여의 차이가 있었다.
그 결과 HD-1 호공은 L98m, HD-2호공은 1.99 m, JD-1 호공은 0.96 m, JD-2호공은 1.28 m, SS-1 호공은 0.91 m, SS-2호공은 1.38 m이다(Fig. 6).
또한 본 연구지역에서 해수침투 감시관측망에서의 수위관측 결과를 살펴보면 조석에 의한 영향이 3~5 km에 이르며, 따라서 제주도 동부지역에서의 해안대수 층은 피압대수층의 특성을 가진다고 볼 수 있다. 그러나 이는 동부지역의 대수층을 하나의 수리지층으로 가정하고 조석의 영향이 미치는 범위를 통해 살펴본 결과이며, 앞에서 언급한 바와 같이 대수층 상부의 저투 수성 퇴적층 분포에 따라 국부적으로 피압 또는 누수 대수층이 존재할 수 있으며, 제주도 동부 해안대수층을 단순히 자유면대수층 혹은 피압대수층으로 분류하기는 어렵다.
관측망에서의 평균 수위값을 정리하면 Table 2와 같다. 전체적으로 수리경사는 ~ 10-4 내외의 범위를 보이고 있으나, HD-1호공의 경우 TO*의 값으로 수리경사가 다소 크게 나타나며, HD- 2호공의 경우 ~ 1O6의 값으로 수리경사가 매우 작은 값을 보이고 있다.
5와 같다. 전체적으로 지하수위는 내륙에서 해안으로 갈수록 수위가 낮아져 지하수 유동방향이 해안쪽인 것을 알 수 있다. 그러나 HD-1호공과 HD-2호공의 경우 지하수위의 변동폭은 다르지만 평균 지하수위가 거의 비슷함을 알 수 있다.
3333px;">-1이다. 제주도 동부지역에서의 조석 및 지하수위의 경제적인 측정간격 설정을 위하여 5분 간격과 30분 간격 자료를 이용하여 지연시간을 산정한 결과 5분여의 차이가 있었다. 지연 시간이 5분 증가함에 따라 수리확산계수는 약 5% 감소하였으며, 전체 대수층의 평균값을 추정하는 의미로 본다면 이 차이는 작으며, 따라서 30분은 조석 및 이에 반응하는 지하수위 분석에 있어 경제적인 측정간격 으로 판단된다.
제주도 동부지역에서의 조석 및 지하수위의 경제적인 측정간격 설정을 위하여 5분 간격과 30분 간격 자료를 이용하여 지연시간을 산정한 결과 5분여의 차이가 있었다. 지연 시간이 5분 증가함에 따라 수리확산계수는 약 5% 감소하였으며, 전체 대수층의 평균값을 추정하는 의미로 본다면 이 차이는 작으며, 따라서 30분은 조석 및 이에 반응하는 지하수위 분석에 있어 경제적인 측정간격 으로 판단된다.
해양조석의 영향으로 인해 지하수위가 변동하는 관정은 HD-1, 2, JD-1, 2, SS-1, 2호공이었으며, 제주도동부지역에서 조석이 영향을 미치는 범위는 해안으로부터 3~5km 사이인 것으로 판단된다. HD-2, JD-1, SS-1 호공에서의 지하수위 변동 자료를 조석반응 분서 법을 이용하여 수리인자를 산정한 결과 HD-2호공, JD-1 호공, SS-1 호공의 수리확산계수는 각각 4.
후속연구
해안대수층에서는 지하수위가 조석의 영향을 받는특성을 이용하여 조석반응 분석법(tidal response techniquee 통해 대수층의 수리인자를 산정할 수 있 다(Jha et al, 2003).이 방법을 이용하면 대수층의 넓은 면적에 대한 수평수리전도도를 구할 수 있으며, 추후 해안으로 배출되는 지하수량 산정에 유용한 정보를 준다. 심병완과 정상용(2004)은 해안가에 발달된 단열 암반 대수층에서 조석반응 분석법을 이용하여 대수층의 수리인자를 추정한 바 있다.
참고문헌 (30)
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Jha, M.K, Kamii, Y., and Chikamori, K. (2003) On the estimation of phreatic aquifer parameters by the tidal response technique. Water Resources Management, v. 17, p. 69-88
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