[논문]산림유역의 지표면에서의 토양공극과 수리학적 특성의 계절적 변화

주승효; 곽용석; 김상현

[국내논문] 산림유역의 지표면에서의 토양공극과 수리학적 특성의 계절적 변화
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주승효 (부산대학교 수자원환경실험실) , 곽용석 (부산대학교 수자원환경실험실) , 김상현 (부산대학교 환경공학과)

계절에 따른 토양공극의 수리학적 변화를 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 독립사면과 광릉 원두부 소유역의 독립사면을 대상으로 장력침투실험을 실시하였다. 토양수분 확보에 신뢰를 받기위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)및 현장에서 토양의 불포화 투수계수 측정이 가능한 장력침투계(Tension infiltrometer)를 이용하였다. 계절에 따른 자료수집을 위해서 2008년 3월 20일 부터 약 6주간격으로 10월 29일까지 5회에서 6회 토양수분 자료 및 토양장력침투 자료를 획득하였다. 획득한 자료를 이용하여 포화 및 불포화 수리전도도, 대공극 유효흐름분율(macropore flow), 대공극 유효부피분율을(effective macroporosity) 나타내었다. 분기별로 자료분석 결과 계절별 특성이 나타남을 알 수 있다. 수리전도도는 3월, 5월, 10월은 유사한 반면 6월과 7월 그리고 9월은 상대적으로 높았다. 이는 여름철에 공극 발달이 활발하다는 것을 의미한다. 선행토양수분은 수리전도도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 대공극의 발달은 삼림과 같은 복잡 경관에서는 강우사상에 따른 토양수분의 공간 분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 영향을 미친다. 지형분석을 통한 공극의 흐름특성과 토양수분 유의성에 대하여 논의하였고, 대공극 변화에 밀접한 관계가 있는 식생과 그밖에 계절적으로 발달을 일으키는 요인을 모색 하였다. 본 연구는 계절에 따라 변하는 수리전도도를 기초로 하여 불포화대에서 토양공극의 수리학적 변화와 시공간적으로 침투흐름에 얼마나 영향을 주는가를 보여준다.

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문제 정의

Mosley, (1979)는 대공극은 강우유출에서 지표하흐름(subsurface flow)의 가장 중요한 기여자라고 추측했다. 따라서 본 연구는 장력 침투계를 이용하여 광릉 슈퍼사이트 원두부와 설마천 독립사면에 시공간적인 대공극 흐름발달을 실측하였으며, 계절별 대공극변화를 고찰하였다.

제안 방법

실험은 장력침투계를 이용하여 사면의 대공극의 공간적 분포를 알아봤다. 침투실험을 할 선정된 지점은 지형지수를 사용하여 광릉 8지점, 설마천 7지점을 선정하였다.
침투실험을 할 선정된 지점은 지형지수를 사용하여 광릉 8지점, 설마천 7지점을 선정하였다. 실험기간은 3 월20부터 약 6주 간격으로 5회에서 6회 실시했다. 실험방법은 경사진 토양층을 절토하여 수평하게 만들고, 멤브레인 보호를 위해 나무뿌리 제거와 5mm정도의 모래를 뿌린다.
실험기간은 3 월20부터 약 6주 간격으로 5회에서 6회 실시했다. 실험방법은 경사진 토양층을 절토하여 수평하게 만들고, 멤브레인 보호를 위해 나무뿌리 제거와 5mm정도의 모래를 뿌린다. 이때 토양교란이 일어나지 않도록 하며 실험은 정상상태가 될 때까지 최소 10분 이상을 측정하여야 한다.

대상 데이터

본 연구의 대상유역으로 경기도 파주시 적성면 설마천 유역내에 감악산 범륜사 우측 소규모산지사면과 경기도 포천시 소호읍 광릉슈퍼사이트 내 원두부 유역으로 독립사면을 가진 유역이다(Table 1).
실험은 장력침투계를 이용하여 사면의 대공극의 공간적 분포를 알아봤다. 침투실험을 할 선정된 지점은 지형지수를 사용하여 광릉 8지점, 설마천 7지점을 선정하였다. 실험기간은 3 월20부터 약 6주 간격으로 5회에서 6회 실시했다.

성능/효과

광릉 원두부사면과 설마천 독립사면의 식생종과 분포, 토성은 조금씩 다르다. 하지만 장력 침투계에 의해 계산된 침투율에서 두지역의 대공극흐름이 차지하는 비율은 토양수 흐름선에 따라 증가하는 경향을 보였다. 그리고 6월, 7월, 9월에 대체적으로 높게 평가되어있다.

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