지하수계의 역할, 수두와 수리경사도, 수리전도도, 대수층과 피압층, 포화대에서의 흐름과 분산에 대하여

공극내에 물을 저장하는 저장소의 역할과 물을 충진지역에서 배수지역으로 전하는 유동통로 역할이다.

충진율은 일반적으로 단위시간에 단위면적을 통해 유입된 물의 량(부피)으로 나타내고 단위는 mm/Yr, inch/Yr 등이다

미국의 사막지역에서는 0이고 롱아일랜드 교외에서는 600mm/Yr까지 확인되었다

지하수가 충진지역에서 배수지역으로 이동하는 속도는 대수층과 피압층의 수리전도도와 수리경사도에 영향을 받는다

충진현상은 불포화대에서 물의 수직방향의 흐름, 즉 수리전도도가 일반적으로 가장 낮은 방향으로 이동을 의미하며 반면 배수작용은 포화대에서 수평방향의 흐름 즉 수리전도도가 큰 방향으로 이동과 관계된다.

지하수면의 깊이는 지표의 토지 이용이나, 비피압 대수층으로부터 지하수를 개발하는데 중요한 영향을 미친다. 지하수면이 지표 얕은 부분에서 나타나면 비가 많은 계절에는 지표층이 항상 젖어 있으므로, 이러한 지역은 거주지나 여러 가지 토지 이용에 적합하지 않을 것이다. 지하수면이 지하 심부에 위치한다면, 주변 지역에 지하수 용수공급을 위한 관정 개발이나 펌프 설치에 지나치게 비용이 많이 들 수 있다.

지하수면의 경사 방향은 지하수의 유동 방향을 지시하므로 중요하다. 지하수면의 위치와 경사도는 관정내에서의 수위를 측정함으로 결정한다. 이러한 관측 자료를 이용하여 지하수면의 경사를 알기 위해서는 모든 관정에 적용할 수 있는 임의의 기준면으로부터 각 관정내의 수위를 결정해야 한다. 이때 가장 널리 쓰이는 기준면은 평균해수면이다.

정호내 지하수면까지의 깊이를 관측 지점의 고도에서 빼면, 그 정호의 전체 수두(total hcad: Tt)를 얻게된다. 전체 수두란, 유체 역학에서 정의하듯이, 위치 수두(clcvation hcad; He), 압력 수두(prcssurc hcad; Hp), 속도 수두(vclocity hcad; Hv)로 구성된다(그림 7). 이 중에서 지하수의 흐름은 상당히 느리므로, 속도 수두는 무시될 수 있다. 그러므로, 지하수는 전체 수두가 낮아지는 방향으로 움직인다.

지하수의 산출면에서 보면 지하의 모든 암석은 대수층(帶水層, aquifer)이나 피압층(confining layer), 둘 중의 하나로 구분될 수 있다. 대수층이란 우물(관정)이나 샘을 통하여 경제적으로 이용될 수 있을 만큼의 물을 산출하는 지층을 말하며, 이에는 미고결층도 포함된다. 피압층이란 상대적으로 상당히 낮은 투수성으로 인하여 지하수의 이동이 한정되고 결과적으로 그 속에 포함된 지하수가 경제적으로 이용가치가 없는 지층을 지시한다.

대수층은 그 산출특성에 의하여 두 가지로 구분될 수 있다. 대수층의 일부분 만이 포화된 경우에는, 포화대의 상부면이 유입 또는 배출되는 지하수의 변화에 따라서 자유롭게 상하로 이동하게 된다. 이때 대수층의 최상부면, 즉 포화대의 최상부면이 지하수면(water table)이고, 지하수면은 상하로 자유로이 이동하여 대수층의 두께가 주변 환경에 따라서 자유롭게 변할 수 있다. 이러한 대수층을 비피압 대수층(unconfince aquifcr) 또는 자유면 대수층(water-table aquifer)이라고 부른다. 완전히 포화된 대수층이 상부에 피압층으로 덮여 있는 경우에는 대수층에 포함된 지하수가 대기압 뿐 만 아니라 피압층에 의한 압력까지 받게되므로, 이러한 대수층은 피압 대수층(confined aquifer)이라고 부른다

자유면 대수층에 뚫려 있는 관정을 자유면 관정(또는 지하수면 관정; water table wells)이라 하며, 이들 관정에서의 수위는 주변 지역 대수층 내에서의 지하수위를 지시한다. 피압 대수층 내에 뚫려 있는 관정은 분정(噴井; artesian well)이라 하며, 분정 내의 수위는 대수층의 상부면보다 높게 나타난다. 만약 분정의 수위가 지표면보다 높은 경우에는 지하수가 지상으로 자연히 분출되며, 이런 분정을 자분정(自噴井; flowing well)이라 한다. 이때의 수위는 대수층의 정수압면(또는 수두면)의 높이를 지시한다.

수리지질학 또는 지하수학(2).hwp

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