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보 건설이 주변지역 지하수 흐름계에 미치는 영향
Analyzing the Effect of a Weir Construction on the Groundwater Flow System 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.17 no.3, 2012년, pp.39 - 48  

정수정 (공주대학교 지질환경과학과) ,  구민호 (공주대학교 지질환경과학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Visual MODFLOW, a three dimensional groundwater flow model, was used to analyze effects of a weir construction in an alluvial stream on the nearby groundwater flow system. A hypothetical conceptual model was developed to investigate how the groundwater level and the water budget could change after a...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 보 설치 전 · 후의 지하수계 변화를 모의하는 지하수 흐름 모델을 통하여 보 설치가 지하수 흐름계에 미치는 영향을 정량적으로 분석하는데 있다.
  • 정부가 추진하고 있는 4대강 정비 사업은 우리나라의 4대강인 금강, 낙동강, 영산강 그리고 한강의 하도를 준설하고 친환경 보(洑)를 설치하여 홍수피해와 물 부족을 근본적으로 해결하고 수질개선과 하천복원으로 건전한 수생태계를 조성하는데 목적이 있다(국토해양부, 2009). 보는 일종의 소규모 댐으로 분류 할 수 있으며, 수위확보를 위하여 하천의 횡단 방향으로 설치하는 시설물이다.

가설 설정

  • Effects of the drain conductance on water levels: (a) C = 0.01 m2/day and (b) C = 100 m2/day.
  • 002의 수두구배를 갖고 본류로 흐르는 것으로 하였으며, 지하수 함양은 발생하지 않는 것으로 모델을 단순화 하였다. 대수층의 수리전도도는 1 m/day로 가정하였으며, 비저 유계수 및 비산출률은 정류모델의 결과에 영향을 미치지 않으므로 기본 값으로 설정하였다.
  • 2는 본류로 합류되는 지류의 위치를 나타낸 것으로 본류로 유입되는 지류가 없는 경우(Model A)와 지류가 보 최하류(Model B), 보 최상류(Model C), 보 상류 100 m 떨어진 지점(Model D), 보 하류 100 m 떨어진 지점(Model E)에 위치하는 경우로 구분하여 분석을 수행하였다. 모든 지류의 수두구배는 지하수와 동일하게 0.002의 경사를 가지는 것을 가정하였으며 일정수두경계로 설정하였다.
  • 1과 같이 본류의 상부 50 km2의 면적에 총 85 km의 배수로를 설정하였다. 배수로 바닥면, 즉 배수고도(drain elevation)는 보 설치 전지하수위와 동일한 것으로 가정하여 보 설치 후 지하수위가 상승하면 배수로를 통해 지하수가 유출되도록 하였다. 배수로를 통한 지하수 유출은 배수경계(Drain package)를 이용하여 모사하였으며 배수로의 전도계수는 1m2/day를 기본 값으로 설정하였다.
  • 보는 본류의 중앙에 위치하며, HFB(수평유동차수벽) package를 사용하여 불투수벽 역할을 하는 것으로 가정하였다. 보 설치 전 본류의 수위는 0m이며, 보 설치 후 보 상류의 수위가 5 m 상승하는 것으로 설정하였다. 모델영역의 남쪽과 북쪽 끝단의 경계는 10 m의 수두를 갖는 일정수두경계로 설정하여 지하수의 흐름이 0.
  • 모델의 단면은 실제 하상 충적층의 공간분포를 고려하여 강 부근에서 충적층이 두껍게 발달하고, 강에서 멀어 질수록 얇아지는 것으로 설정하였다. 보는 본류의 중앙에 위치하며, HFB(수평유동차수벽) package를 사용하여 불투수벽 역할을 하는 것으로 가정하였다. 보 설치 전 본류의 수위는 0m이며, 보 설치 후 보 상류의 수위가 5 m 상승하는 것으로 설정하였다.
  • 5 m이며 보 하류와 구하도는 현재상태의 수위를 유지하는 하는 것으로 정류모사를 실시하였다. 이 때 보는 Fig. 7과 같이 모델영역의 좌측하단 영산강 본류에 설치되는 것으로 가정하였다.
  • 보 설치 후 발생한 지하수위 영향지역을 해결하기 위해, 즉 지하수위를 낮추는 방법으로 4개의 신규 배수로를 영향지역 주변에 설치하는 모델링을 수행하였다. 이때 배수로로 배출된 물은 인근 하천을 통하여 유출되는 것으로 가정하였다. Fig.
  • 보 설치 후 발생하는 지하수위 변화는 매우 복잡한 지표수-지하수 상호작용의 결과로 나타나며, 이에 영향을 미치는 수문학적 인자들은 매우 다양하나 크게 두 가지 요인이 중요하게 작용할 것으로 예상된다. 첫째, 보가 설치되는 강의 본류로 합류되는 주요 지류들의 위치이다. 만약 지류가 보 상류에 위치하면 지류에서도 본류로 같이 보 설치의 영향으로 수위가 상승하여 주변 지역 대수층의 지하수위 변화에 큰 영향을 미치게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
보 설치 후 크게 중요하게 작용되는 수문학적 인자는 무엇으로 보는가? 보 설치 후 발생하는 지하수위 변화는 매우 복잡한 지표수-지하수 상호작용의 결과로 나타나며, 이에 영향을 미치는 수문학적 인자들은 매우 다양하나 크게 두 가지 요인이 중요하게 작용할 것으로 예상된다. 첫째, 보가 설치 되는 강의 본류로 합류되는 주요 지류들의 위치이다. 만약 지류가 보 상류에 위치하면 지류에서도 본류로 같이보 설치의 영향으로 수위가 상승하여 주변 지역 대수층의지하수위 변화에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 보가 건설되는 위치와 본류 주변에 위치하는 지류의 상대적 위치에 따라 보 설치가 지하수계에 미치는 영향은 크게 달라진다. 둘째, 농경지에 발달해 있는 농업용 수로의 존재이다. 우리나라의 하천 주변 농경지에는 관개용수시스템에 따라 많은 농수로들이 위치하고 있다. 보 설치 후 지하수위가 상승하여 농수로 바닥면보다 수두가 높아지면 농수로는 지하수가 배출되는 배수로의 역할을 하게 된다. 따라서 보 설치가 주변 지하수계에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위해서는 지류의 위치와 농수로 배수체계를 종합적으로 고려해야 한다.
4대강 정비 사업은 어떤 목적을 가지고 시행되는가? 정부가 추진하고 있는 4대강 정비 사업은 우리나라의 4대강인 금강, 낙동강, 영산강 그리고 한강의 하도를 준설하고 친환경 보(洑)를 설치하여 홍수피해와 물 부족을 근본적으로 해결하고 수질개선과 하천복원으로 건전한 수생태계를 조성하는데 목적이 있다(국토해양부, 2009). 보는 일종의 소규모 댐으로 분류 할 수 있으며, 수위확보를 위하여 하천의 횡단 방향으로 설치하는 시설물이다.
4대강 사업의 문제점은 무엇인가? (2009)은 기후 변화로 가뭄의 기간과 주기가 증가하고 물 부족을 유발하여 인간생활을 위협하는데 이를 위한 해결책으로 보 건설로 물을 막아 저장함으로써 해결할 수 있다고 제시하기도 하였다. 하지만 보 설치 시 주변 지역지하수위가 상승하여 주변 농경지나 저지대가 침수될 가능성이 있어 4대강 사업의 문제점의 하나로 지적되고 있다. 실제 낙동강 일부 지역에서는 4대강 사업 공사 중 지하수 흐름이 교란되면서 주변 농경지에서 침수 피해가 발생하기도 하였다.
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참고문헌 (8)

  1. 국토해양부, 2009, 4대강살리기 마스터플랜. 

  2. 국토해양부, 한국수자원공사, 한국지질자원연구원, 2010, 나주 지역 지하수 기초조사. 

  3. 김승현, 2010, 무동력 강변여과를 이용한 지하수위조절과 하천 수질개선, 한국수자원학회, 43(4), 14-16 

  4. 농림부, 2004, 농업생산기반정비사업계획설계기준-배수편. 

  5. 문상기, 우남칠, 이광식, 2002, 지하수위 유형과 유역별 지하수 함양률의 관련성 연구: 국가 지하수 관측망 자료의 분석, 한국지하수토양환경학회, 7(3), 45-59. 

  6. 배상근, 이승현, 2009, 보의 건설이 지하수에 미치는 영향, 한국수자원학회, 42(9), 17-22 

  7. 장규상, 김재옥, 한국농어촌공사 농어촌연구원, 2010, 논 농업지 역과 연계된 소하천의 친환경적 관리방안. 

  8. Quilis, R.O., Hoogmoed, M., Ertsen, M., Foppen, J.W., Hut, R., and de Vries, A., 2009, Measuring and modeling hydrological processes of sand-storage dam on different spatial scales, Physics and Chemistry of the Earth 34, 289-298. 

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