도시지역의 하천수와 지하수의 교류를 평가하기 위하여 대구지역을 선정하였다. 연구대상지역에는 낙동강, 금호강 및 25개 하천이 총 유로길이 240 km로 유하하고 있다. 하천수와 지하수의 교류량의 산정은 Darcy식을 이용하였다. 연구대상지역을 16개 소유역으로 나누어서 계산하고 그 결과를 비교하였다. 교류량 산정에는 지하수위, 하천수위, 투수계수, 대수층 두께 및 하천과 가장 근접한 우물과의 거리를 적용하였다. 소유역별 지하수의 하천 유출량, 하천수의 지하수함양량 및 교류량을 산정하였다. 연구 대상지역에서 하천으로 유출하는 지하수량은 약 $72{\times}10^6m^3/year$이고 지하수를 함양하는 하천수량은 약 $35{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 약 $108{\times}10^6m^3/year$이고 하천수와 지하수의 교류량 수지는 약 $37{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 고령교 유역에서 약 $29{\times}10^6m^3/year$로 가장 많고 달창댐 유역에서 약 $0.2{\times}10^6m^3/year$로 가장 적게 발생하였다. 교류량 산정 결과 연구대상지역 에서는 하천수와 지하수의 교류가 대단히 활발하며 소유역간 차이가 큼을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 도시지역의 지표수와 지하수의 교류량을 보다 정도 높게 파악하기 위한 연구가 필요한 것을 알 수 있었다.
도시지역의 하천수와 지하수의 교류를 평가하기 위하여 대구지역을 선정하였다. 연구대상지역에는 낙동강, 금호강 및 25개 하천이 총 유로길이 240 km로 유하하고 있다. 하천수와 지하수의 교류량의 산정은 Darcy식을 이용하였다. 연구대상지역을 16개 소유역으로 나누어서 계산하고 그 결과를 비교하였다. 교류량 산정에는 지하수위, 하천수위, 투수계수, 대수층 두께 및 하천과 가장 근접한 우물과의 거리를 적용하였다. 소유역별 지하수의 하천 유출량, 하천수의 지하수함양량 및 교류량을 산정하였다. 연구 대상지역에서 하천으로 유출하는 지하수량은 약 $72{\times}10^6m^3/year$이고 지하수를 함양하는 하천수량은 약 $35{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 약 $108{\times}10^6m^3/year$이고 하천수와 지하수의 교류량 수지는 약 $37{\times}10^6m^3/year$이었다. 하천수와 지하수의 교류량은 고령교 유역에서 약 $29{\times}10^6m^3/year$로 가장 많고 달창댐 유역에서 약 $0.2{\times}10^6m^3/year$로 가장 적게 발생하였다. 교류량 산정 결과 연구대상지역 에서는 하천수와 지하수의 교류가 대단히 활발하며 소유역간 차이가 큼을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 도시지역의 지표수와 지하수의 교류량을 보다 정도 높게 파악하기 위한 연구가 필요한 것을 알 수 있었다.
Flow exchanges between stream and groundwater are assessed on urban streams in Daegu, Korea. Two rivers and 25 streams with the total length of 240 km run through the study area. The interaction between surface water and groundwater was estimated using Darcy's method. The study was conducted by divi...
Flow exchanges between stream and groundwater are assessed on urban streams in Daegu, Korea. Two rivers and 25 streams with the total length of 240 km run through the study area. The interaction between surface water and groundwater was estimated using Darcy's method. The study was conducted by dividing the basin into 16 smaller watersheds, and for comparison purposes. Groundwater level, surface water level, hydraulic conductivity, thickness of aquifer, and the distance between the well and the nearest stream were used for quantifying the interaction. To investigations the groundwater interaction in the watersheds, the amount of effluent seepage from groundwater to the stream, the amount of influent seepage from the stream to groundwater, and the amount of annual interaction between surface water and groundwater were computed. The total amount of effluent seepage from the groundwater to stream in the basin was approximately $72{\times}10^6m^3/year$. The total amount of influent seepage from the stream to groundwater was approximately $35{\times}10^6m^3/year$. It appeared that the total amount of annual interaction between surface water and groundwater was approximately $108{\times}10^6m^3/year$ and the total groundwater flow balance was approximately $37{\times}10^6m^3/year$. The annual amount of interaction between the surface water and groundwater was the largest in the Goryung Bridge Basin($29{\times}10^6m^3/year$) and the least in the Dalchang Dam Basin($0.2{\times}10^6m^3/year$). The results show that flow exchanges between stream and groundwater are very active and that there are significant difference among the smaller watersheds. Finally, the results indicate that it is necessary to further investigate to more precisely understand the interaction characteristics between surface water and groundwater in urban areas.
Flow exchanges between stream and groundwater are assessed on urban streams in Daegu, Korea. Two rivers and 25 streams with the total length of 240 km run through the study area. The interaction between surface water and groundwater was estimated using Darcy's method. The study was conducted by dividing the basin into 16 smaller watersheds, and for comparison purposes. Groundwater level, surface water level, hydraulic conductivity, thickness of aquifer, and the distance between the well and the nearest stream were used for quantifying the interaction. To investigations the groundwater interaction in the watersheds, the amount of effluent seepage from groundwater to the stream, the amount of influent seepage from the stream to groundwater, and the amount of annual interaction between surface water and groundwater were computed. The total amount of effluent seepage from the groundwater to stream in the basin was approximately $72{\times}10^6m^3/year$. The total amount of influent seepage from the stream to groundwater was approximately $35{\times}10^6m^3/year$. It appeared that the total amount of annual interaction between surface water and groundwater was approximately $108{\times}10^6m^3/year$ and the total groundwater flow balance was approximately $37{\times}10^6m^3/year$. The annual amount of interaction between the surface water and groundwater was the largest in the Goryung Bridge Basin($29{\times}10^6m^3/year$) and the least in the Dalchang Dam Basin($0.2{\times}10^6m^3/year$). The results show that flow exchanges between stream and groundwater are very active and that there are significant difference among the smaller watersheds. Finally, the results indicate that it is necessary to further investigate to more precisely understand the interaction characteristics between surface water and groundwater in urban areas.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 대구광역시 전역을 연구대상 지역으로 설정하여 이 지역에서의 지하수와 하천수의 교류량을 파악하였다.
제안 방법
대구지역을 대상으로 16개 소유역으로 구분하여 Darcy식을 이용하여 지표수와 지하수의 교류량을 산정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
자료 중 투수계수는 변화폭이 커서 결과에 많은 영향을 미침으로 Grubbs and Beck test(윤용남, 2007)를 이용하여 이상치 검정을 수행하였으며 검정을 통과하지 못한 자료는 제외하였다. 하천과 하천에 가장 근접한 우물과의 거리 및 연 평균 수위차를 구하였다. 이들 자료로부터 Darcy의 법칙을 이용하여 소유역별 하천수와 지하수의 교류량을 산정하였다.
대상 데이터
도시지역의 지표수와 지하수의 교류량을 파악하기 위하여 하천이 잘 발달되어 있고 지하수이용량이 많아 도시지역의 하천수와 지하수의 교류특성을 반영하기에 적절하다고 여겨지는 대구광역시를 연구대상지역으로 선정하였다. 연구대상지역은 Fig.
연구대상지역에 Darcy의 법칙을 적용하여 하천수와 지하수의 교류량을 산정하는데 필요한 지하수위 및 대수층 자료를 수집하였다. 자료 중 투수계수는 변화폭이 커서 결과에 많은 영향을 미침으로 Grubbs and Beck test(윤용남, 2007)를 이용하여 이상치 검정을 수행하였으며 검정을 통과하지 못한 자료는 제외하였다.
34 mm로 전국평균 보다 다소 적다(기상청, 2006). 연구대상지역에서는 5,109개의 우물에서 30,469,389 m3/year의 지하수를 이용하고 있다(건설교통부와 한국수자원공사,2006).
도시지역의 지표수와 지하수의 교류량을 파악하기 위하여 하천이 잘 발달되어 있고 지하수이용량이 많아 도시지역의 하천수와 지하수의 교류특성을 반영하기에 적절하다고 여겨지는 대구광역시를 연구대상지역으로 선정하였다. 연구대상지역은 Fig. 1과 같으며 한반도 동남부 영남내륙 중심에 입지하여 북쪽에는 팔공산, 남쪽에 대덕산과 비슬산, 동서로는 완만한 구릉지에 시가지가 형성된 분지형 도시이다. 서남쪽으로는 개활지로서 새로운 부도심이 형성되어있고 신천이 도심을 가로 질러 금호강과 합류하여 낙동강에 유입된다.
북쪽과 남쪽이 큰 산지로 둘러싸인 분지로 동쪽은 경산/영천, 서쪽은 달성/성주, 남쪽은 청도/창녕, 북쪽은 칠곡/군위군과 접하고 있다. 연구대상지역의 면적은 885.7 ㎢이며, 총 인구는 2,525,836명(2006년 1월1일 기준)으로 7개구(중, 동, 서, 남, 북, 수성, 달서)와 1개군(달성군)으로 이루어져 있다(대구광역시, 2007).
08 km로 가장 길다. 연구대상지역의 유역면적은 885.7 km2이고 유로길이는 239.27 km이다. 소유역별 투수계수는 고령교 유역이 평균 3.
연구대상지역의 지방2급 이상 하천의 현황은 국가하천 2개소, 지방1급 1개소, 지방2급 24개소이다(건설교통부, 2004). 연구대상지역의 각 하천별 유역도는 Fig.
연구대상지역의 지표층은 비고결 충적층, 붕적층, 결정암질이 풍화된 풍화암질로 구성되며 충적층이 가장 넓게 분포하고 있다. 기반암층은 화강암과 안산암이 분포하며 일련의 퇴적암, 화산암 등 경상계통이다.
이들 자료로부터 Darcy의 법칙을 이용하여 소유역별 하천수와 지하수의 교류량을 산정하였다. 지하수와 하천수의 교류량을 산정하기 위하여 수자원 단위지도를 기초로 16개소의 소유역을 설정하였으며 소유역도는 Fig. 4와 같다. 달창댐 유역이 유역면적 12.
이론/모형
연구 대상지역은 지하수 기초조사(건설교통부와 한국수자원공사, 2004)가 이루어져 지하수관련 자료의 확보가 가능하여 하천수와 지하수의 교류량 산정에 Darcy의 법칙을 이용하였다.
하천과 하천에 가장 근접한 우물과의 거리 및 연 평균 수위차를 구하였다. 이들 자료로부터 Darcy의 법칙을 이용하여 소유역별 하천수와 지하수의 교류량을 산정하였다. 지하수와 하천수의 교류량을 산정하기 위하여 수자원 단위지도를 기초로 16개소의 소유역을 설정하였으며 소유역도는 Fig.
연구대상지역에 Darcy의 법칙을 적용하여 하천수와 지하수의 교류량을 산정하는데 필요한 지하수위 및 대수층 자료를 수집하였다. 자료 중 투수계수는 변화폭이 커서 결과에 많은 영향을 미침으로 Grubbs and Beck test(윤용남, 2007)를 이용하여 이상치 검정을 수행하였으며 검정을 통과하지 못한 자료는 제외하였다. 하천과 하천에 가장 근접한 우물과의 거리 및 연 평균 수위차를 구하였다.
2) 연구대상지역의 단위면적당 연평균 지하수의 하천 유출량은 82,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당 연 평균지하수 하천유출량은 267,000 m3/year/km이다. 소유역의 단위면적당 지하수 유출량은 6,000 m3/year/km2(남천과 현풍수위표)∼ 330,000 m3/year/km2(공산댐)의 범위를 가진다.
3) 연구대상지역의 단위면적당 연 평균 하천수의 지하수 함양량은 40,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당 연 평균 하천수의 지하수 함양량은 130,000 m3/year/km이다. 소유역의 단위면적당 하천수의 지하수 함양량은 0 m3/year/km2(동촌수위표와 달창댐)∼ 222,000 m3/year/km2(고령교)의 범위를 가진다.
4) 연구대상지역의 단위면적당 연 평균 하천수와 지하수의 교류량은 122,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당 연 평균 하천수와 지하수의 교류량은 396,000 m3/year/km이다. 소유역의 단위면적당 하천수와 지하수의 교류량은 7,000 m3/year/km2(현풍수위표)∼364,000 m3/year/km2(공산댐)의 범위를 가진다.
Table 2에 대구지역의 소유역별 단위면적 및 하천의 단위길이 당 지하수의 하천유출량이 나타나있다. 본 표에 의하면 단위면적당 연 지하수 평균 유출량은 82,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당 연 지하수 평균 유출량은 267,000 m3/year/km임을 알 수 있다. 단위면적당 지하수 유출량이 가장 많은 소유역은 공산댐으로 330,000 m3/year/km2이고 가장 적은 소유역은 남천과 현풍수위표로 6,000 m3/year/km2임을 나타내었다.
Table 4에 연구대상지역의 단위면적 및 하천의 단위길이 당 하천수와 지하수의 교류량이 나타나있다. 본 표에 의하면 단위면적당 연 평균 하천수와 지하수의 교류량은 122,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당연 평균 하천수와 지하수의 교류량은 396,000 m3/year/km임을 알 수 있다. 단위면적당 하천수와 지하수의 교류량이 가장 많은 소유역은 공산댐 유역으로 364,000 m3/year/km2이고 가장 적은 소유역은 현풍수위표 유역으로 7,000 m3/year/km2 임을 나타내었다.
Table 3에 소유역별 단위면적 및 하천의 단위길이 당 하천수의 지하수 함양량이 나타나있다. 본 표에 의하면 단위면적당 연 평균 하천수의 지하수 함양량은 40,000 m3/year/km2이고 하천의 단위길이 당 연 평균 하천수의 지하수 함양량은 130,000 m3/year/km임을 알 수 있다. 단위면적당 하천수의 지하수 함양량이 가장 많은 소유역은 고령교 유역으로 222,000 m3/year/km2이고 가장 적은 소유역은 동촌수위표와 달창댐 유역으로 하천수의 지하수 함양량이 없음을 나타내었다.
본 표에서 하천으로 유출하는 지하수량은 소유역별로 147,000∼ 19,500,000 m3/year의 범위를 가짐을 나타내고 있다.
후속연구
5) 도시지역에 대한 하천수와 지하수의 교류량 산정은 합리적인 도시지역의 수자원의 종합관리 그리고 지하수개발, 이용 및 관리를 위하여 필요함으로 보다 정도 높은 결과를 얻기 위한 연구가 지속적으로 이루어지는 것이 바람직하다고 판단된다.
이들 결과로부터 연구대상지역에서 하천수와 지하수의 교류가 대단히 활발하고 교류량과 교류양상이 지역에 따라 차이가 큼을 알 수 있다. 본 연구는 제한된 자료를 이용하여 대상지역의 하천수와 지하수의 교류량을 산정하였음으로 보다 많은 자료의 확보를 통하여 보다 정도 높은 교류량의 파악이 이루어질 수 있을 것이다. 도시지역의 하천수와 지하수의 교류량 산정은 지하수의 개발, 이용 그리고 수자원의 관리 및 하천수와 지하수 상호간의 수질에 미치는 영향 파악에 기여하리라 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천수와 지하수는 어떠한 인자에 지배를 받으며 교류하는가?
, 1994). 하천수와 지하수는 수문, 지형, 지질 등과 같은 다양한 물리적 인자에 지배를 받으며 교류하고 그 양상은 복잡하다(Winter, 1999; Woessner, 2000; Sophocleous, 2002; Schilling et al., 2006; Szilagyi et al.
하천 인근에서 지하수를 개발하면 어떠한 변화가 발생하는가?
, 2006). 하천 인근에서 지하수를 개발하면 자연적으로 존재하든 하천수와 지하수의 교류 형태가 변화하여 하천으로부터 지하수의 함양이 발생하게 되며 이를 지하수 개발에 활용하여 물 공급을 하기도 한다(Younger et al., 1993).
지하수 유출량을 평가하기 위한 방법들의 장단점은 무엇인가?
Darcy의 법칙을 이용한 지하수교류량 산정은 대수층 조건의 불균질성을 반영하기 어렵고 지하수위 측정이 쉽지 않으나 이에 대한 문제점을 극복할 수 있는 자료의 확보가 가능하면 경제성 및 정확성이 있다. 침윤계를 사용한 지하수유출량의 직접 측정법은 가장 확실한 방법으로 생각할 수 있으나 측정법위가 매우 지엽적이므로 자료의 대표성이 결여될 수 있다. 또한 침윤계는 기기 자체는 단순하지만 이의 설치 및 자료수집에 많은 노동력이 필요하고 최근에는 자동화된 계측 방법이 고안되고 있으나 지하수유출량 산정의 정확도를 높이는 획기적인 방법은 아니며 측정에 많은 경비가 소요된다. 추적자 방법은 사용되는 추적자에 따라 그 결과가 상이하여 신뢰성 확보가 어려우며 경비가 많이 소요된다. 이와 같이 지하수유출량을 평가하는 방법들이 장단점을 가지고 있어 대상지역의 상황에 따라 적용성이 다르다.
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