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문제 정의
- 이 조절시간은 대수증이 받은 영향이 다시 원상태로 회복되는데 소요되는 시간을 의미하며 조절시간이 짧을수록 영향에 대한 회복속도가 빠르다고 해석하였다. 본 연구에서는 각 관정별 지하수위 자료에서 결측이 없는 최대장기자료를 이용하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 제주도 전역의 수리특성을 고찰하.고 지하수 함양률 및 함양량을 산정하였다.
가설 설정
- 본 연구에서 산정한 함양률 및 함양량은 기존의 연구 사례와 크게 다르지 않았다. 비산출률의 경우 자유면 대수층에서의 비산출률과 저류계수가 같다는 가정 하에 저류 계수를 비산출률로 대신하였다. 비산출률은 0.
제안 방법
- 각 관정 위치 별 비산출률과 수위상승 이벤트 별 수위 상승량/강수량 비를 이용하여 각 관정의 지하수 함양률을 구하고 함양률과 강수량, 면적의 곱으로 함양량을 산정하였다(Table 3). 각 산정결과 전체 관정의 평균 비산출률은 0.
- 각 관정 지하수위 자료에 대하여 자기상관 및 스펙트럼 밀도 분석을 실시하였다(Fig. 4). 각 관정의 지연시간은자기상관함수가 0에 도달할 때까지 소요되는 시간이며 각 관정의 수리지질학적 특성에 따라 각각 다르게 나타났다.
- 각 관정의 지하수위 자료에 대하여 스펙트럼 밀도분석을 실시하여 조절시간을 산정하였다. 조절시간이 가장 긴 관정은 257일로 산정된 NM동홍이었으며 JM안성이 214일, JR대홀이 211일, JD무릉1이 144일 등으로 나타났다.
- 교차상관분석은 수위강수량, 수위-전기전도도, 수온- 기온에 대하여 실시하였다. 교차상관분석은 두 인자 중영향을 주는 것을 입력 (input)으로, 영향을 받는 것을 출력(output)하여 상관관계를 분석하는 것이다<Lee et al.
- 지하수 함양률 및 함양량은 수위변동법으로 산정하여 기존 연구 결과와 비교하였다. 그리고 기후변화에 대비한 제주도의 지하수자원 이용에 대하여 고찰하였다.
- 하였다. 먼저 전기전도도를 입력(input)으로, 지하 수위를 출력(output)으로 하여 교차상관분석을 실시하였다 (Fig. 5(a)).
- 지하수 함양량은 해당 지역의 지하수 함양률과 강수량, 면적의 곱으로 계산한다. 본 연구에서는 먼저 각 관측정에서 발생한 지하수위와 강수량 상승이벤트에서의 지하수위/강수량 비를 산정하였다. 즉 강수 이벤트가 지하수위가 상승에 작용한 것으로 보고 지하 수위가 최소치에서 최대치까지 상승하는 동안의 강수량을 적용하여 계산한 것이다.
- 본 연구에서는 제주도의 2001~2010년 수리자료를 이용하여 시계열 분석을 이용한 특성분석과 함께 지하수 함양률 및 함양량을 추정하였다. 시계열 분석 결과 수위 의자 기상 관성 및 수위, 수온, 전기전도도, 기온 간의 상호연관성은 관정 별로 다양하게 나타났다.
- 고 지하수 함양률 및 함양량을 산정하였다. 이를 위하여 저주 도에서 2001~2010년까지 측정한 지하수위, 지하수온, 전기전도도와 강수량, 기온 자료를 이용하여 시계열분석을 하였다. 지하수 함양률 및 함양량은 수위변동법으로 산정하여 기존 연구 결과와 비교하였다.
- 즉 강수 이벤트가 지하수위가 상승에 작용한 것으로 보고 지하 수위가 최소치에서 최대치까지 상승하는 동안의 강수량을 적용하여 계산한 것이다. 이벤트별로 산정한 지하 수위/강수량 비는 각 관정 별로 평균값을 내어 함양률 산정에 이용하였다.
- 자기상관분석과 스펙트럼 밀도분석을 지하수위 자료에 적용하였다. 이 두 분석방법은 연속적인 수위자료를 시간 및 주파수영역과 같은 신호로 바꾸어 나타내는 분석 방법이다(Lee et al.
- 전체 지하수 함양량에서 각 지역이 차지하고 있는 비율을 그래프로 비교해보았다(Fig. 6). 전체 지하수 함양량 1, 153, 490, 407 nF 중 서귀포 지역이 22.
- 본 연구에서는 먼저 각 관측정에서 발생한 지하수위와 강수량 상승이벤트에서의 지하수위/강수량 비를 산정하였다. 즉 강수 이벤트가 지하수위가 상승에 작용한 것으로 보고 지하 수위가 최소치에서 최대치까지 상승하는 동안의 강수량을 적용하여 계산한 것이다. 이벤트별로 산정한 지하 수위/강수량 비는 각 관정 별로 평균값을 내어 함양률 산정에 이용하였다.
- 지하수위와 전기전도도의 상관관계를 분석하기 위해 전기전도도-수위, 강수량-수위, 기온-수온을 각각 교차 상관분석 하였다. 먼저 전기전도도를 입력(input)으로, 지하 수위를 출력(output)으로 하여 교차상관분석을 실시하였다 (Fig.
대상 데이터
- 1993년부터 2011년까지의 제주도 함양률 및 함양량 연구 사례들을 본 연구 결과와 함께 정리하였다(Table 4). 본 연구에서 산정한 함양률 및 함양량은 기존의 연구 사례와 크게 다르지 않았다.
- 수온-기온분석의 경우 기온변화가 수온에 주는 영향에 대한 분석으로 지연시간이 짧을수록 기온의 영향^ 수온에 크게 나타나는 것으로 해석하였다. 본 연구에서는 2009년 자료를이용하였으며 측정자료가 부족하거나 없는 경우에는 2007년 또는 2008년 자료를 이용하였다.
데이터처리
- 이를 위하여 저주 도에서 2001~2010년까지 측정한 지하수위, 지하수온, 전기전도도와 강수량, 기온 자료를 이용하여 시계열분석을 하였다. 지하수 함양률 및 함양량은 수위변동법으로 산정하여 기존 연구 결과와 비교하였다. 그리고 기후변화에 대비한 제주도의 지하수자원 이용에 대하여 고찰하였다.
이론/모형
- 제주도 수리 지질학적 특성 연구에서 제주도의 대수층은 이러한 특성을 고려하여 자유면대수층으로 분류한 바 있으며 자유면 대수층에서의 비산출률과 저류계수는 동일하다(한정상 외, 1994; 최병수, 1999). 따라서 본 연구에서의 비산출률은 한정상 외(1994)가 산정한 제주 지역별 저류 계수를 각 관측정의 위치에 따라 적용하였다. 이 경우 각관측정의 비산출률을 직접 산정하여 함양률을 산정하는 경우와 다소 차이가 생길 수 있다.
- 지하수위 변동법(water table fluctuation method:WTF) 을 이용하여 지하수 함양률 및 함양량을 산정하였다. 지하 수위 변동법으로 산정할 수 있는 지하수 함양률(R) 은단위시간(t) 당 지하수 상승량(H)과 대수층의 비산출률(Sy) 의 곱으로 계산한다.
성능/효과
- 3). 각 산정결과 전체 관정의 평균 비산출률은 0.13이었으며 평균 수위상승량/강수량 비는 3.13, 평균 함양률은 39.61%였다. 지역별 함양량은 각 관정의 수위 상승 이벤트마다 산정한 함양률들의 평균값과 중앙값을 이용하여 각각 산정하였다.
- 강수량을 입력으로, 지하수위를 출력으로 한 교차 상관분석 결과 JD하모가 최대지연시간 1일, 최대상관함수 0.29 로 가장 상호연관^이 높았다(Fig. 5(b)).
- 기온을 입력으로, 수온을 출력으로 하여 교차 상관분석을 한 결과 JI원종장2가 최대지연시간 1일, 최대상관 함수 0.87로 가장 상호연관성이 높았다(Fig. 5(c)).
- 해안지역보다 상대적으로 고도가 높고 기온이 낮은 산간지역에 강설이 집중되면서 강수량 또한 증가하는 것이다. 또한 서부지역이 동부지역에 비해 연평균강수량기 적은 것으로 나타나 다우지역과 소우 지역의 차이가 있음이 나타났다. 서부지역과 동부지역의 강수량 차는 600-700mm3.
- 90이었다. 분석 가능한 관정 113개 중 최대지연시간 50일 미만인 관정이 46개로 가장 많았고 100일 미만이 36개, 150일 미만이 22개, 200일 미만이 9개로 나타났으며 수온변동에 대한 기온의 영향^이 나타나는데 걸리는 시간이 관정 특성별로 다르게 나타났다. 최대상관함수의 경우 0.
- 5(a)). 분석결과 JR서광1이 최대지연시간 0일, 최대상관함수 0.88로 나타나 가장 상호연관성이 높은 것으로 나타났다. 즉 전기전도도가 높은 해수나 지하수의 유입이 지하 수위 변동에 미치는 영향은 1일 이내에 나타나며 그 영향력이 매우 크다고 해석하였다.
- 57이었다. 분석이 가능한 81개 관정 중 30개 관정이 최대지연시간 50일 미만으로 나타나 가장 많았으며 100일 미만이 21개, 150일 미만이 12개, 200일 미만이 18개였다. 최대상관 함수는 0.
- 11 로 나타나 가장 상호연관성이 낮았다. 분석이 불가능한 관정을 제외한 113개 관정 중 최대지연 시간이 50일 미만인 관정이 108개로 가장 많았으며 100일 미만은 4개, 150일 미만은 1개였다. 최대상관함수의 경우 0.
- 및 함양량을 추정하였다. 시계열 분석 결과 수위 의자 기상 관성 및 수위, 수온, 전기전도도, 기온 간의 상호연관성은 관정 별로 다양하게 나타났다. 제주의 지하수 함양률 및 함양량은 내륙지방에 비하여 매우 컸으며 본 연구에서 사용한 지하수위 변동법이 아닌 다른 방법을 이용한 산정 결과와 비교하여 비슷한 것으로 나타났다.
- 시계열 분석 결과 수위 의자 기상 관성 및 수위, 수온, 전기전도도, 기온 간의 상호연관성은 관정 별로 다양하게 나타났다. 제주의 지하수 함양률 및 함양량은 내륙지방에 비하여 매우 컸으며 본 연구에서 사용한 지하수위 변동법이 아닌 다른 방법을 이용한 산정 결과와 비교하여 비슷한 것으로 나타났다. 제주도의 풍부한 지하수자원을 이용하기 위하여 과거에 비하여 지하수 사용량이 증가하였다.
- 지연시간이 가장 긴 관정은 599일로 분석된 JM안성이었으며 JD무릉1이 561일, JD김녕2가 561일, JR대흘이 501일 등으로 나타났다. 지연시간이 길게 나타난 이들 관정들의 자기상관성이 높고 강한 선형성과 기억효과를 가지고 있다고 해석하였다.
- 즉 지하수위가 어떠한 스트레스로 인하여 변동 한 후 본래 상태로 회복하는데 소요되는 시간이 길고 스트레스로 인한 영향이 작은 것이다. 지연시간이 가장 짧은 관정은 38일로 분석된 JD협재였으며 JM이도2가 54일, JR신흥3이 기일, JR태흥3이 91일 등으로 각각 나타났다. 지연시간이 짧게 나타난 이들 관정들은 지연시간이 길게 나타난 관정에 비해 자기상관성이 낮고 약한 선형성과 기억효과를 가지고 있다고 해석하였다.
- 65mm/yr 범위로 더 높았다. 해수온도 상승률 또한 세계 해수온도 상승률인 0.04℃/yr 보다 제주 남부가 OO/C/yr로 더 높았다.
후속연구
- 제주도의 풍부한 지하수자원을 이용하기 위하여 과거에 비하여 지하수 사용량이 증가하였다. 그리고 제주도의 청정 이미지로 먹는샘물 시장과 관광산업이 크게 발달하고 있기 때문에 앞으로 지하수 이용량은 더욱 증가할 것으로 사료된다. 그러나 지하수 자원보전에 대한 대책 없는 무분별한 개발은 지양해야한다.
- 그러나 지하수 자원보전에 대한 대책 없는 무분별한 개발은 지양해야한다. 특히 기후변화로 인한 지하수 함양량 감소에 대비하는 지속적 지하수 사용에 대한 구체적인 방안 연구가 필요하다.
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