석회암 유래 토양의 침투 및 투수속도 평가에 따른 수문유형 분류 Classification of Hydrologic Soil Groups of Soil Originated from Limestone by Assessing the Rates of Infiltration and Percolation원문보기
강원도 남부(영월)와 충북 제천, 단양 등지에 널리 분포하는 석회암에서 유래된 토양은 점토 및 철분함량이 많은 식질계 토양이며 pH와 염기포화도(base saturation)가 높은 붉은색 토양이다. 이 토양은 식양질과 식질 등의 세립(細粒)질로만 구성이 되어 있고 자갈이 있는 토양으로 분류된다. 따라서, 토양의 침투 및 투수속도가 우리나라 토양의 주 모재인 화강암이나 화강편마암 유래 토양과는 다른 양상을 보인다. 본 연구는 세립질 특성을 보이는 석회암 유래 토양의 지표면에서의 침투속도와 토양층위별 투수속도를 측정해 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 수문학적 토양 유형으로 분류하고자 하였다. 실험을 위해 이용된 토양은 과림, 모산, 장성, 마지, 안미, 평안의 6개 토양통이었고 장력 침투계(disc tension infiltrometer)와 투수속도 측정계(Guelph permeameter)로 침투 및 투수속도를 측정했다. 현장 측정 이후 토양층위별로 시료를 채취하여 실험실조건에서 입도분포, 유기물함량을 측정했다. 토양통별 침투 및 투수속도를 측정한 결과는 유기물 층이 존재하는 과림통은 공극이 많고 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 존재해 전체적으로 침투 및 투수속도가 빠른 특성을 보여 수문유형을 A로 분류하였다. 모산통은 토층 내에 자갈함량이 아주 높고 투수속도가 다른 토양에 비해 월등히 빠른 특성을 나타냈으나 50 cm이내에서 암반층이 존재하는 관계로 수문유형이 B/D로 분류되었다. 토층이 깊지 않은 장성통은 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 많고 암석노출지가 존재해 침투속도가 빠름에도 불구하고 C/D 수문유형으로 분류됐다. 자갈이나 잔돌이 많은 마지통은 잔자갈이 존재하고 침투나 투수속도가 빠른 편으로 B유형이었다. 논으로 사용되는 안미통은 다른 석회암 유래토양에 비해 토층이 깊은 편이며 석회암 충적층에서 유래된 토양으로 선상지 및 곡간지에 분포한다. 관개된 상태에서 로타리 작업에 의해 표토의 특성이 교란되는 논으로 이용되는 특성 때문에 침투 및 투수속도는 느려 D유형으로 분류됐다. 잔돌이 존재하는 평안통은 석회암 붕적, 퇴적층으로부터 유래된 토양으로 산록경사지 및 선상단구에 분포하며 표토층인 A층에서 중 입상구조를 보이며 공극이 많고 작물뿌리가 매우 많아 침투속도는 빠르나 B층에서는 점토 함량이 감소했다 증가하면서 토성이 급격히 바뀌는 특성을 나타내 투수속도는 느린 값을 나타내 수문학적 토양유형은 D유형으로 분류됐다.
강원도 남부(영월)와 충북 제천, 단양 등지에 널리 분포하는 석회암에서 유래된 토양은 점토 및 철분함량이 많은 식질계 토양이며 pH와 염기포화도(base saturation)가 높은 붉은색 토양이다. 이 토양은 식양질과 식질 등의 세립(細粒)질로만 구성이 되어 있고 자갈이 있는 토양으로 분류된다. 따라서, 토양의 침투 및 투수속도가 우리나라 토양의 주 모재인 화강암이나 화강편마암 유래 토양과는 다른 양상을 보인다. 본 연구는 세립질 특성을 보이는 석회암 유래 토양의 지표면에서의 침투속도와 토양층위별 투수속도를 측정해 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 수문학적 토양 유형으로 분류하고자 하였다. 실험을 위해 이용된 토양은 과림, 모산, 장성, 마지, 안미, 평안의 6개 토양통이었고 장력 침투계(disc tension infiltrometer)와 투수속도 측정계(Guelph permeameter)로 침투 및 투수속도를 측정했다. 현장 측정 이후 토양층위별로 시료를 채취하여 실험실조건에서 입도분포, 유기물함량을 측정했다. 토양통별 침투 및 투수속도를 측정한 결과는 유기물 층이 존재하는 과림통은 공극이 많고 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 존재해 전체적으로 침투 및 투수속도가 빠른 특성을 보여 수문유형을 A로 분류하였다. 모산통은 토층 내에 자갈함량이 아주 높고 투수속도가 다른 토양에 비해 월등히 빠른 특성을 나타냈으나 50 cm이내에서 암반층이 존재하는 관계로 수문유형이 B/D로 분류되었다. 토층이 깊지 않은 장성통은 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 많고 암석노출지가 존재해 침투속도가 빠름에도 불구하고 C/D 수문유형으로 분류됐다. 자갈이나 잔돌이 많은 마지통은 잔자갈이 존재하고 침투나 투수속도가 빠른 편으로 B유형이었다. 논으로 사용되는 안미통은 다른 석회암 유래토양에 비해 토층이 깊은 편이며 석회암 충적층에서 유래된 토양으로 선상지 및 곡간지에 분포한다. 관개된 상태에서 로타리 작업에 의해 표토의 특성이 교란되는 논으로 이용되는 특성 때문에 침투 및 투수속도는 느려 D유형으로 분류됐다. 잔돌이 존재하는 평안통은 석회암 붕적, 퇴적층으로부터 유래된 토양으로 산록경사지 및 선상단구에 분포하며 표토층인 A층에서 중 입상구조를 보이며 공극이 많고 작물뿌리가 매우 많아 침투속도는 빠르나 B층에서는 점토 함량이 감소했다 증가하면서 토성이 급격히 바뀌는 특성을 나타내 투수속도는 느린 값을 나타내 수문학적 토양유형은 D유형으로 분류됐다.
Soils originated from limestone, located at the southern part of Kangwon province and Jecheon, Danyang of Chungbuk province are mainly composed of fine texture, and have different properties from soils originated from granite and granite gneiss, especially for water movement. This study was conducte...
Soils originated from limestone, located at the southern part of Kangwon province and Jecheon, Danyang of Chungbuk province are mainly composed of fine texture, and have different properties from soils originated from granite and granite gneiss, especially for water movement. This study was conducted for classification of hydrologic soil group (HSG) of soils originated from limestone by measuring the infiltration rate of surface soils and percolation rate of sub soils. Soils used for the experiment were 6 soils in total : Gwarim, Mosan, Jangseong, Maji, Anmi and Pyongan series. Infiltration and percolation rate were measured by a disc tension infiltrometer and a Guelph permeameter, respectively. Particle size distribution and organic matter content of the soils were analyzed. HSG, which was made by USDA NRCS(National Resources Conservation Service) for hydrology, of Gwarim series with O horizon of accumulated organic matter was classified as type A which show the properties of low runoff potential, rapid infiltration and percolation rate. HSG of Mosan series, which has high gravel content and very rapid permeability, was classified as type B/D because of the impermaeble base rock layer under 50cm from surface. HSG of Jangseong series with shallow soil depth was classified as type C/D owing to the impermaeble base rock layer under 50cm from surface. HSG of Maji series was type B, and HSG of Anmi series used as paddy land was type D because of slow infiltration and percolation rate caused by the disturbance of surface soil by puddling. HSG of Pyeongan series having a sudden change of layer in soil texture was type D because of the slow percolation rate caused a the layer.
Soils originated from limestone, located at the southern part of Kangwon province and Jecheon, Danyang of Chungbuk province are mainly composed of fine texture, and have different properties from soils originated from granite and granite gneiss, especially for water movement. This study was conducted for classification of hydrologic soil group (HSG) of soils originated from limestone by measuring the infiltration rate of surface soils and percolation rate of sub soils. Soils used for the experiment were 6 soils in total : Gwarim, Mosan, Jangseong, Maji, Anmi and Pyongan series. Infiltration and percolation rate were measured by a disc tension infiltrometer and a Guelph permeameter, respectively. Particle size distribution and organic matter content of the soils were analyzed. HSG, which was made by USDA NRCS(National Resources Conservation Service) for hydrology, of Gwarim series with O horizon of accumulated organic matter was classified as type A which show the properties of low runoff potential, rapid infiltration and percolation rate. HSG of Mosan series, which has high gravel content and very rapid permeability, was classified as type B/D because of the impermaeble base rock layer under 50cm from surface. HSG of Jangseong series with shallow soil depth was classified as type C/D owing to the impermaeble base rock layer under 50cm from surface. HSG of Maji series was type B, and HSG of Anmi series used as paddy land was type D because of slow infiltration and percolation rate caused by the disturbance of surface soil by puddling. HSG of Pyeongan series having a sudden change of layer in soil texture was type D because of the slow percolation rate caused a the layer.
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문제 정의
2007; Misha and Singh, 2003). 따라서, 본 시험은 수자원량 산정에 도움이 되고자 석회암지대에 분포하고 있는 다양한 토양의 침투 및 투수속도 측정을 통해 한계 침투속도를 측정하고 그에 따른 토양종류별 수문유형을 설정하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
때 사용하는 용어이다. 따라서, 토양에서의 물의 이동을 기술하기 위해서는 침투와 투수로 구분해서 사용해야 하며, 본 시험에서는 이를 측정하기 위해 원반형 장력 침투 측정 장치(DTI, disc tension infiltrometer)(Fig. 1)와 Guelphpemeameter(GPM) (Fig. 2)를 사용했다.
(2007)의 토양연접군(soil catena) 분류에 따르면 식양질과 식질 등의 세립질로 구성이 되어 있고, 모산, 평창, 평전, 율곡, 문경 통을 제외한 대부분의 토양이 자갈이 있는 토양으로 분류된다. 본 시험을 위해 16개의 토양 중 과림통, 모산통, 장성통, 마지통, 안미통, 평안통의 6개 토양을 대상으로 표층의 침투속도 및 토양층위별로 투수속도를 측정했다. 장성 .
또한, 본체와 디스크 사이의 연결튜브에 공기가 없도록 해주어야 하며, 디스크는 포화 전에 디스크를 감싸 주는 측정용 압력 막(membrane)을 접히지 않고 평평하게 디스크의 밑바닥과 밀착되도록 잘 감싸주어야 한다. 측정은 지름이 2.54 cm로 지름이 5.1 cm인 water reservoir보다 2.54 cm 작은 bubbling tower에서 수두 (water head)를 유지해 주고, water reservoir에서 감소하는 수위를 읽고 기록하면 되는데, 시간에 따른 수위감소를 기록하고 시간변화에 따른 수위감소가 일정해지면 측정을 멈추고, 다시 bubbling tower의 수위를 변화시키고 시간과 수위감소 측정을 반복하면 된다. 수위 변화는 높은 퍼텐셜(12 cm)로부터 낮은 퍼텐셜(3 cm)쪽으로 퍼텐셜을 낮추어가며 측정을 진행한다.
토양 단면 내의(B층, C층) 투수속도(percolation rate) 측정 여러 층위(layer)로 구성된 토양 단면 내에서 물의 이동은 GPM(Fig. 2)을 이용해 측정했다. GPM 은 오거홀(auger hole) 방식의 투수속도 측정 장치로 Reynold and Elrick(1985)의 모형을 이용해 침투속도처럼 현장의 포화수리전도도를 측정한다.
이론/모형
표토(A층)으I 침투속도(infiltration rate) 측정 DTI(Fig. 1)는 현장에서의 침투속도를 측정하기 위한 장치로 수리 전도도 예측 공식인 Gardner(1958)와 Wooding(1968)의 방정식을 사용했다. Gardenr의 방정식은 매트릭 퍼텐셜(matric potential)과 포화 수리전도도 값을 이용해 불포화수리전도도를 추정하는 모형으로서 다음의 식 ⑴과 같다.
성능/효과
중 입상구조 특성을 보이며 토층 내에 작물 뿌리가 있고 잔자갈이 존재하는 토양으로, 침투 및 투수속도는 Ap층이 1.7 cmhr-1, A층이 1.8 cmhr-1, B층이 13.3 cmhr-1로 나타났다. 불투수층인 암반층이 존재하지 않고 지하수위도 100 cm 이내로는 나타나지 않기 때문에 Table 4에 나타난 포화수리 전도도를 기반으로 분류해 볼 때 수문학적 토양유형은 B유형으로 분류했다.
측정을 실시한 대상토양의 특성은 각각의 토양 통별로 다른데, 유기물 층이 존재하는 과림통의 모재는 석회암 잔적층으로 산악지에 분포하며, 반습 상태일 때도 푸슬푸슬하며 공극이 많고 토층 내에 나무 및 식물 뿌리가 존재해 토양단면 전체적으로 침투 및 투수속도가 빠른 특성을 보이는데, 표토층인 A층에서의 침투속도(Kfs)는 21.5 cmhr-1로 대상토양들의 표층 침투속도 중 가장 빨랐으며 토양 단면 내에서의 투수속도도 각각 37.7, 26.7, 15.6 cmhr-1r로 토양들 중 가장 빠른 특성을 나타냈다. 이런 측정결과를 바탕으로 산림토양인 과림통은 토양의 수문유형 그룹이 A형으로 분류되었다.
참고문헌 (10)
ATI. 1992. Korean Soil Introduction. Agricultural Technique Institute, Suwon, Korea
Gardner, W.R. 1958. Some steady-state solutions of the unsaturated moisture flow equation with application to evaporation from a water table. Soil Sci., 85:228-232
Jung J.H., S.P. Jang, H.I. Kim, Y.T. Jung, K.S. Heo, and H. Park. 1995. Classification of hydrologic soil group for estimation of runoff rate. Korean Journal of Agricultural Engineering. 37:12-33
Junh K.H., S.O. Hur, Y.K. sonn, C.W. Park, S.K. Ha, and S.J. Jung. 2007. Classification of hydrologic soil group using permeability measurement data. Workshop for effective use of hydrologic soil group. National Institute of Agricultural Science & Technology Press, Suwon, Korea
Mc Cuen, R.H. 1982. A Guide to Hydrologic Analysis using SCS Methods. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, USA
Reynolds W.D., and D.E. Elrick. 1985. In-situ measurement of field saturated hydraulic conductivity, sorptivity and the alphaparameter using the Guelph permeameter. Soil Sci. 140:292-303 Ground Water Monitoring Review 6:84-95
Mishra .S.K.. and V.P. Singh. 2003. Soil conservation service curve number methodology. Kluwer Academic Publishers
NRCS. 2007. Part 630 Hydrology National Engineering Handbook 210-Ⅵ, Chapter 7 Hydrologic Soil Groups, National Resources Conservation Service, USDA
Sonn, Y.K., S.O. Hur, M.C. Seo, S.J, Jung, B.K. Hyun, and K.C. Song. 2007. Pattern classification of standard catchments with soil catena characteristics. Workshop for effective use of hydrologic soil group. National Institute of Agricultural Science & Technology Press, Suwon, Korea
Wooding, R.A. 1968, Steady infiltaraion from a shallow circular pond, Water, Resour. Res., 4:1259-1273
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