공극율, 비산출율과 비잔유율, 지하수 수두에 대하여

포화대에서의 흐름과 분산 지하수의 유동과 층리.pptx

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-. 공극율

n토양이나 암석에서 전체 부피에 대한 빈공간의 상대적인 비를 공극율(porosity)이라 하며 보통 %로 나타낸다.

Vt-Vs Vv

n = Vt = Vt

n는 공극율이며 Vt 는 전체부피, Vs 는 고체부피, Vv는 공극부피

-. 비산출율과 비잔유율

공극율은 암석이 포화된 상태에서 최대한으로 함유(저장)될 수가 있는 물의 양을 지시하여 중요하지만 샘에서 실제 사용가능한 물의 양도 상당히 중요하다

지하수를 ① 중력의 영향으로 흘러나오는 부분(비산출율. specific yield, Sy)과 ② 암석표면에 얇은 필름모양으로 남아서 움직이지 않는 부분(비잔유율, specific retention, Sr)로 나눈다.

비산출유은 인간이 실제로 사용할수 있는 물의 량을 의미하며 비잔류율은 중력에 의해 대수층으로부터 물이 빠져나간뒤에 남아있는 물의 량을 보여준다

n= Sy+Sr

Vd Vr

Sy = Vt Sr= Vt

n은 공극율, Sy는 비산출율, Sr은 비잔유율, Vt는 전체부피, Vd는 중력에 의해 흘러나온 물의 부피, Vr는 암석시료내에 잔류하는 물의 부피

 

지하수면의 깊이는 지표의 토지 이용이나, 비피압 대수층으로부터 지하수를 개발하는데 중요한 영향을 미친다.

 

지하수면이 지표 얕은 부분에서 나타나면 비가 많은 계절에는 지표층이 항상 젖어 있으므로, 이런 지역은 거주지나 여러가지 토지이용에 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. 이런 관측자료를 이용하여 지하수면 경사를 알기 위해서는 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(elevation head; He), 압력 수두(pressure head; Hp), 속도 수두(velocity head; Hv)로 구성된다(그림 7).

이 중에서 지하수의 흐름은 상당히 느리므로, 속도 수두는 무시될 수 있다. 그러므로, 지하수는 전체 수두가 낮아지는 방향으로 움직인다.

전체 수두(Ht)에 대한 공식은 다음과 같다. Ht = He + Hp

지하수 유동 속도는 수리경사(또는 동수구배, 동수경사; hydraulic gradients)에 따라 달라지고 지표에서 지형 기복을 나타낼 때 지형경사를 사용하듯이, 수리경사는 지하수면 경사를 의미하며, 따라서 일정한 방향에서 단위 거리당 수두의 변화로 계산된다.

 

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