[논문]안정동위원소를 이용한 제주삼다수 유역의 지하수 함양 특성 연구

신영승; 김태형; 문수형; 윤성택; 문덕철; 한희주; 강경구

doi:10.7857/jsge.2021.26.3.025

안정동위원소를 이용한 제주삼다수 유역의 지하수 함양 특성 연구
A Study on the Recharge Characteristics of Groundwater in the Jeju Samdasoo Watershed Using Stable Water Isotope Data 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.26 no.3, 2021년, pp.25 - 36

신영승 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀) , 김태형 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀) , 문수형 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀) , 윤성택 (고려대학교 지구환경과학과) , 문덕철 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀) , 한희주 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀) , 강경구 (제주특별자치도개발공사 수자원연구팀)

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated monthly, seasonal and altitudinal changes of oxygen and hydrogen isotope compositions of wet precipitation samples (n = 238) that were collected for last four years from 7 altitudes (from 265 to 1,500 m above sea level) in the Jeju Samdasoo watershed at the southeastern part of Jeju island, in order to examine the recharge characteristics of groundwater that is pumped out for the production of the Samdasoo drinking mineral water. Precipitation samples showed a clear seasonal change of O-H isotopic composition as follow, due to the different air masses and relative humidity: 𝛿D = 7.3𝛿18O + 11.3 (R2 = 0.76) in the wet season (June to September), while 𝛿D = 7.9𝛿18O + 9.5 (R2 = 0.91) in the dry season (October to May). In contrast, the stable isotope compositions of groundwater were nearly constant throughout the year and did not show a distinct monthly or seasonal change, implying the well-mixing of infiltrated water during and after its recharge. An altitudinal effect of the oxygen isotope compositions of precipitation was also remarkable with the decrease of -0.19‰ (R2 = 0.91) with the elevation increase by 100 m. Based on the observed altitudinal change, the minimum altitude of groundwater recharge was estimated as 1,200 m above the sea level in the Jeju Samdasoo watershed.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Distribution map of the Jeju Samdaoo and Samdasoo downstream watershed.
그림 Fig. 2. Monthly and annual average precipitation in the Jeju Samdasoo watershed.
그림 Fig. 3. Sampling locations of precipitation, groundwater, and spring water.
표 Table 1. Description of the sampling stations of precipitation, groundwater and spring water
표 Table 2. Oxygen and hydrogen isotopic compositions of precipitation, groundwater and spring water from the Jeju Samdasoo watershed during Mar 2016 to Nov 2019. δ¹⁸O and δD values are given in ‰
그림 Fig. 4. The temporal variations of precipitation, relative humidity, temperature, δ¹⁸O, δD and d excess values from the Jeju Samdasoo watershed during Mar 2016 to Nov 2019.
그림 Fig. 5. The monthly variations of δ¹⁸O, δD and d excess values from the Jeju Samdasoo watershed.
표 Table 3. Correlations among precipitation, relative humidity, temperature, δ¹⁸O, δD and d-excess values of precipitation samples during Apr 2016 to Nov 2019
그림 Fig. 6. (a) The plot of δ¹⁸O and δD values for precipitation samples from the rainy season and the dry season, (b) the plots for monthly precipitation samples from the rainy season and the dry season.
그림 Fig. 7. Changes in δ¹⁸O and δD values as a function of altitude. Each circle plot represents a weighted average for the whole study at a given altitude.
그림 Fig. 8. The temporal variations of δ¹⁸O, δD and d excess values of precipitation, groundwater and spring water from the Jeju Samdasoo watershed during Mar 2016 to Nov 2019.
그림 Fig. 9. The monthly variation of d excess values for precipitation and groundwater samples.
그림 Fig. 10. (a) The plot of δ¹⁸O and δD values of groundwater and spring water samples, (b) the plot of average δ¹⁸O and δD values of groundwater and spring water samples with their sampling altitudes.
그림 Fig. 11. (a) Inferred recharge altitude. The groundwater δ¹⁸O values vs. altitude, (b) the plot of groundwater altitude and inferred groundwater recharge altitude in the Jeju Samdasoo watershed.
표 Table 4. Estimated recharge altitude of groundwater and spring water samples from the Jeju Samdasoo watershed

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 2016년 3월부터 2019년 11월까지 약 4 년에 걸쳐 월별로 제주삼다수 유역에서 채취 분석된 강수, 지하수 및 용천수의 동위원소 조성 변화를 자세히 살펴봄으로써, 먹는샘물인 삼다수의 함양 특성을 고찰하였다.

이론/모형

45m 멤브레인 필터로 여과하여 취하였다. 동위원소 분석은 한국기초과학지원연구원에서 실시하였다. 시료의 안정동위원소비는 국제표준시료인 V-SMOW 와 비교하여 보고하였으며, 측정 오차는 산소 ±0.

후속연구

전체 연구기간에서는 공통적으로 매년 6 월에 동위원소비가 가장 낮아지는 특징을 보였다. 연구 기간 중 전반부(2016~2017년)에서는 후반부(2018~2019년) 에 비해 동위원소 조성의 변동 주기가 1~2개월로 짧게 나타나는 양상을 보였는데, 이에 대해서는 강수량, 상대습도 및 기온 등의 기후인자와 결부지어 세밀한 추가 연구가 필요하다. 특히, 시계열 동위원소 조성 특성상 2017년도 강우에서는 짧은 주기의 변동성이 강하여 변곡점이 다소 많았는데, 본 연구지역에서는 2017년도가 과우년(drought year)으로서 타 연도 연강수량의 약 50%에 지나지 않았다.

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