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제주 대표유역에 대한 함양지체시간의 경험식

Empirical Formula of Delay Time for Groundwater Recharge in the Representative Watersheds, Jeju Island

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.47 no.9, 2014년, pp.743 - 752  

김남원 (한국건설기술연구원) ,  나한나 (한국건설기술연구원) ,  정일문 (한국건설기술연구원) ,  김윤정 (한국건설기술연구원)

초록
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함양 지체시간은 강우로부터 지표면을 지나 지하수면으로 도달하는 침투수의 통로 역할을 하는 비포화대를 통과할 때 발생하는 시간지연을 의미한다. 함양 지체시간을 직접적으로 측정하는 것은 불가능하기 때문에 본 연구는 고도와의 단순회귀분석을 이용하여 지체시간에 대한 경험식을 유도하였다. 이를 위하여 제주도 내에 4개의 유역(한천, 강정천, 외도천, 천미천)을 선정하여 총 18개의 관측지점에 대한 지체시간을 산정하였다. 또한 제안된 회귀식을 검증하기 위하여 선형 저수지 이론으로부터 유도된 방정식을 적용하여 구한 지체시간과 본 연구에서 유도된 경험식으로부터 산정된 지체시간을 이용하여 각각 산정한 지하수 함양량을 비교한 결과 상관성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 유도한 경험식을 이용하여 SWAT모형의 지체시간 매개변수에 적용할 경우 지하수 함양의 공간적 지연효과를 잘 반영할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Delay time for groundwater recharge means the travel time from the bottom of soil layer to groundwater through vadose zone after infiltration from rainfall. As it is difficult to measure delay time, we suggested an empirical formula which is derived by using linear regression between altitude and de...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 고도와 지체시간과의 경험식의 한계와 일정 범위 내에서의 오차 발생에 대한 검토를 하였다. 지체시간이 갖고 있는 오차는 여러 요인으로 분류할 수 있다.
  • 본 연구에서는 제주도 대표 계측유역에 대하여 고도에 따른 함양지체 시간의 경험식을 유도하였다. 또한 유도된 경험식이 갖고 있는 한계점과 오차에 대한 분석을 가시화하여 효용성을 고찰해 보았다.
  • (1984)은 인접한 유역에 대해서는 비슷한 지체시간이 사용될 수 있음을 제시하였다. 본 연구에서는 고도와 지체시간의 관계를 규명하여 모델에 입력함으로 모델링의 정확성을 향상시켰다.
  • 본 연구에서는 관측지점에서의 관측값으로부터 계산된 지체시간을 미계측 유역에도 적용하기 위하여 일반적인 관계식을 산정하였다. Kim et al.
  • (2014)은 제주도 한 천유역에 지체시간과 고도와의 관계를 통하여 경험식을 유도한 바 있다. 본 연구에서는 제주도 대표 계측유역에 대하여 고도에 따른 함양지체 시간의 경험식을 유도하였다. 또한 유도된 경험식이 갖고 있는 한계점과 오차에 대한 분석을 가시화하여 효용성을 고찰해 보았다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 SWAT모형에 적용하기 위한 경험식을 유도하기 위하여 Kim et al. (2013a,b)이 제안한 지하수위 변동 해석(Water Table Fluctuation: WTF)모델의 결과를 관측치로 가정하고 Eq. (1)을 통해 계산된 함양량과를 비교해가며 지체시간을 먼저 산정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
함양 지체시간이란 무엇인가? 함양 지체시간은 강우로부터 지표면을 지나 지하수면으로 도달하는 침투수의 통로 역할을 하는 비포화대를 통과할 때 발생하는 시간지연을 의미한다. 함양 지체시간을 직접적으로 측정하는 것은 불가능하기 때문에 본 연구는 고도와의 단순회귀분석을 이용하여 지체시간에 대한 경험식을 유도하였다.
강우강도가 표면의 침투능력보다 낮아 토양층 아래 소위 통기대를 통과한 물을 무엇이라하는가? 침투과정을 거친 물은 토양층에서 다시 옆으로 흐르기도 하는데, 이를 측방흐름이라하고, 아래로 흐르는 것을 침루(percolation)라고 한다. 토양층의 아래로 통과한 물은 소위 통기대(vadose zone)이라 불리우는 부분을 통과하여 지하수면까지 도달하는데이를 지하수 함양이라 한다. 이와 같은 강수로부터의 지하수 함양 또는 하천, 호소 등 다른 경로를 통한 유입, 유출로 인하여 지하수위는 변동하게 된다.
정량적인 지하수 함양량을 파악하는 것이 어려운 이유는 무엇인가? 강수가 지하로 들어가는 양인 지하수 침투량과 지하수위까지 도달하는 지하수 함양량은 지형, 강수량, 강수강도, 강수기간, 식생, 토양의 수리특성, 토양의 불균질성, 지하수면의 심도 등 다양한 요인에 의하여 달라지므로 현실적으로 정량적인 지하수 함양량을 파악하는 것은 어려운 일이다(Koo and Lee, 2002). 하지만 과학적인 복잡성및 모호성에도 불구하고 국가 지하수자원의 지속 가능한 개발 및 효율적 관리를 위하여 다양한 방법론들이 개발되어 사용되고 있다(Cho and Park, 2008).
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참고문헌 (21)

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  2. Boulton, N.S. (1954). "Unsteady radial flow to a pumped well allowing for delayed yield from storage." Intern. Assoc. Sci. Hydrol., Rome. Publ., Vol. 37, pp. 472-477. 

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  11. Kim, N.W., Kim, Y.J., and Chung, I.M. (2013b). "Development of analyzing model of groundwater table fluctuation (II): Characteristics of recharge." Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 33, No. 6, pp. 2285-2291. 

  12. Kim, N.W., Chung, I.M., and Na, H. (2013c). "A method of simulating ephemeral stream runoff characteristics in Cheonmi-cheon watershed." Jeju Island, Journal of Environmental Science International, Vol. 22, No. 5, pp. 523-531. 

  13. Koo. M.H., and Kim, Y.J. (2003). "Use of an infiltration model for analyzing temporal variation of precipitation recharge in the climatological environment of Korea." Journal of the geological society of Korea, Vol. 39, No. 2, pp. 249-261. 

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  18. Shin, K.H. (2012). Analyzing effects of the unsaturated zone thickness on groundwater recharge in Jeju island: use of a convolution method, M. S. dissertation, University of Kongju, pp. 1-3. 

  19. Song, Y.G. (2011). Modeling dispersive and timedelaying groundwater recharge in Jeju island, M. S. dissertation, University of Kongju, pp. 1. 

  20. Venetis, C. (1969). "A study of the recession of unconfined aquifers." Bul, Int. Assoc. Sci. Hydrol, Vol. 14, No. 4, pp. 119-125. 

  21. Wu, J., Zhang, R., and Yang, J. (1996). "Analysis of rainfall-recharge relationships." Journal of Hydrolology, Vol. 177, pp. 143-160. 

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