유수에 의한 침식(하천의 짐, 밑짐)에 관하여

-유수에 의한 침식

물에 의한 침식은 하천이 생기기 이전부터 시작하며, 빗방울이 땅바닥을 때릴 때의 충격이나 폭우에 의해 생긴 지표류에 의해 침식이 일어난다. 이러한 작용은 판류침식(sheet erosion)으로 불린다. 빗방울이 땅바닥에 떨어지면 느슨하게 쌓여있는 자그마한 토양 입자들이 물방울에 의해 여러 방향으로 튀게 된다. 경사진 면에서 이 작용이 일어나면 입자들이 전체적으로 사면 아래 방향으로 이동하는 결과가 초래된다. 하나의 빗방울이 이루는 효과는 미미하겠지만 빗방울의 숫자가 엄청나므로 대량의 침식이 일어날 수 있다. 빗방울과 지표류가 육지를 침식하는 효과는 식생의 피복에 의해 크게 감소된다. 나무의 잎사귀와 가지들은 낙하하는 빗방울의 속도에 제동을 걸어 빗방울이 땅바닥과 충돌하며 만드는 충격을 감소시킨다. 더욱 중요한 것은, 복잡하게 얽힌 식물의 뿌리가 토양을 그 자리에 있도록 붙드는 빽빽한 그물과 같은 역할을 하여 침식을 크게 감소시킨다는 사실이다. 또한 식물 뿌리는 물을 붙드는 역할을 하여 물이 서서히 토양 속으로 스켜들도록 돕는다. 결과적으로 식물이 우거진 지역은 벌거벗은 지역에 비해 지표류의 양이 적게 나타난다. 하천의 침식력은 물이 하도를 흐르는 방법과 관련이 있다. 만약 유속이 느리면 물 입자들은 평행한 층을 따라 움직이게 되는데, 이러한 흐름을 층류(lamonar flow)라고 한다. 유속이 증가하면 물 입자의 운동이 점점 더 불규칙하고 복잡해져 소용돌이가 발생하는데, 이러한 흐름을 난류(turbulent flow)라고 한다. 일반적인 하천의 유속은 난류가 우세하게 발달할 정도로 충분히 QK르며, 마찰력의 작용이 우세하여 유속이 충분이 작은 강바닥과 하도의 가장자리에 인접한 부분에서 매우 얇게 층류가 나타난다. 하천이 강 바닥의 퇴적물 입자를 들어내어 이동시킬 수 있는 능력은 난류의 강도와 유속에 따라 달라진다. 실험 자료에 기초한 그림 10.16은 강바닥으로부터 다양한 크기의 퇴적물 입자를 침식 시키기 위해 필요한 유속, 퇴적물 입자를 운반시키기 위해 필요한 유속의 범위, 그리고 퇴적물 입자가 더 이상 운반이 안되고 바닥으로 침전하는 유속을 보여주고 있다. 일반적으로, 난류성 흐름의 유속이 증가하면 퇴적물 입자를 들어 올리는 능력도 증가한다. 하지만 실트와 점토는 예외인데, 그 이유는 이들이 점착력이 있어 매우 빠른 유속이 아니면 침식이 잘 되지 않기 때문이다.

그림 10.16 유속과 입자의 운반. 다양한 크기를 갖는 퇴적물 입자의 침식, 운반 및 퇴적이 유속에 의해 어떻게 제어되었는지 보여주는 그림.

-하천의 짐

하천의 짐 중에서 고체가 차지하는 부분은 두 종류로 구분된다. 하나는 강바닥을 따라 움직이는 굵은 입자들이며(밑짐;bedload), 다른 하나는 물에 떠서 운반되는 작은 입자들이다(뜬짐;suspended load). 이들이 퇴적되면 하천에 의해 쌓인 모든 쇄설성 퇴적물을 뜻하는 충적층(alluvium)이 형성된다. 하천은 또한 주로 화학적 풍화작용으로 생긴 용해된 물질(녹은 짐; dissolved load)을 운반한다.

 

-밑짐

밑짐은 대부분의 하천에서 전체 짐의 5% 내지 50%를 차지한다. 밑짐 내의 퇴적물 입자들은 지속적으로 이동하지 않기 때문에 밑짐은 하천의 물보다 느린 속도로 움직인다. 그대신 강바닥을 구르거나 미끄러지며 불연속적으로 움직인다. 물의 힘이 입자를 들어 올릴 만큼 충부히 클 경우, 퇴적물 입자는 도약 이동에 의해 짧은 거리를 움직인다. 도양 이동(saltation)은 부유와 밑짐 이동 사이의 중간적인 움직임으로서, 입자가 원호 모양의 궤적을 그리며 짧고도 간헐적인 일련의 도약에 의해 앞으로 전진하는 움직임이다(그림10.17). 도약 이동은 유수가 퇴적물 입자를 들어 올려 하류로 운반할 수 있을 만큼 난류의 강도가 충분하면 계속 유지된다. 하도내에서 밑짐 퇴적물의 분포 상태는 유속의 분포와 관련이 있다(그림10.18). 굵은 퇴적물 입자들은 유속이 큰곳에 집중되는 반면 가는 퇴적물 입자들은 유속이 작은 곳으로 선별된다.

그림 10.17 도막이동. 사질의 밑짐은 난류가 국부적으로 바닥에 영향을 미치거나 부유중인 입자가 바닥에 놓여있던 입자에 충격을 가하여 모래입자들이 유수 속으로 들어 올려 지면 도약이동에 의해 움직이게 된다. 모래입자들이 일단 유수 속으로 들어 올려 지면 이들은 원호모양의 궤적을 그리며 운반 된다. 중력에 의해 이들이 다시 바닥으로 떨어지면 다른 입자들에 충격을 가해 이들을 또다시 움직이게 된다.

 

그림 10.18 밑짐과 유속. 사행천내의 밑짐의 입자 크기와 유속간의 관계. 가장 조립한 퇴적물이 유속이 최대인 지역에 나타나며, 이들은 하도가 굽은 곳에서 침식 제방 가까이에, 하도가 곧은 곳에선 하도의 중심부에 위치하게 된다. 가장 세립한 퇴적물은 유속이 가장 작은 지역에 나타나며침식 제방의 반대쪽, 즉 사행 굽이의 안쪽에 놓이게 된다.

 

 

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