지하수산출량 증가에 관하여(발표전 논문자료)

박상주 박사 연락처 : 010-3816-1998

기반암에서 불연속(단열)면을 관통하는 우물은 물을 생산하지만, 물을 보유하는 불연속(단열)면을 만나지 못하면 마른 우물이 된다는 것이다.

그림4-1. 물을 산출시키는 우물과 마른 우물(박수인 외8, 생동하는 지구 제4판, page305)

그림4-1은 지하수 부존과 관련하여 파쇄대(불연속면)의 형성이 수평적이기 보다는 수직적인것으로 보이나 이것은 산지지형을 보일때에 가능한 것이고, 적어도 평야지대에서는 이렇게 수직적으로 형성되어 있지 않고 수평적인 층상으로 존재한다는 것이다.

선구조에 대한 수리지질 측면에서 검토는 단열 추적선 상에 위치하는 우물은 기타의 우물에 비하여 높은 산출량을 보여주는 것은 사실이나, 지하수의 분포는 지금까지 개발공 주변으로 국한 된다는 것으로 알고 있다.

단층대 내에서 단열의 특성, 분포(밀도), 상호관계 등에 대하여 수리학적 특성에 대한 현상을 반영하지만, 이에 대한 정보는 매우 미흡한 실정이다

단열틈의 크기는 단열조도에 따라서 변하며 지하수 유동경로는 단열면을 따라 형성한다. 단열밀도(fracture density)는 위치에 따라 변화가 심하게 나타난다는 것이다(정교철 외27인, 암반의 조사와 적용, page 2.6-14)

1. 지하수산출량 증가

우선 우물굴착시 지하수산출량이 증가하는 구간에 대하여 2가지로 구분된다.

첫째로 파쇄대는 아니나 절리가 많이 발달하고, 뚜렷하게 파쇄대는 인지할 수가 없는 시추조사시 지하수량은 점증적으로 증가하는 구간이면서 슬라임의 크기가 일반구간에 비하여 다소 크게 산출되는 구간 즉 이하 “절리 다발대(節理多發帶)”로 칭하기로 한다.

이런 절리다발대에는 대부분 수m에서 수십m로서 지하수 증가량도 많지 않고 증가 폭도 크지 않으며 또한 확공개발(구경이 작은것에서 구경이 큰 것으로 착정개발)시에도 지하수 증가 폭도 거의 없다. 그러나 지하수 수질면에서는 완전 파쇄되지 않는 지층을 지남(통과)에 따라 양호한 결과를 보일때가 허다하다.

 

시추조사시에 절리다발대는 일반 파쇄대구간과 비교할때에

⑴ 암반 자체가 파쇄되어 일부 점토 물질을 함유하는 파쇄대를 통하여 흐르지 않고 점토물질을 함유하지 않은 일반적으로 많은 절리(joint)가 발생한 경우에 이곳을 흐르는 까닭에 수량은 적고, 암석 자체의 파쇄된 곳과 거의 상관 없는 곳을 흐르는 까닭에 양호한 수질을 나타낸다.

⑵ 지하수량이 큰 폭으로 증가하는 일반적인 파쇄대와는 달리 절리다발대에는 증가량이 적고 또한 파쇄대와 같이 폭은 좁지 않고 수m에서 수십m에 이르는 크기를 갖고 나타난다. 다량으로 발달한 순수한 절리만이 지하수의 흐름·통로 역활을 하여 슬라임의 크기는 괴상의 암석자체 굴진시보다 다소 큰 편이 많아서 약 몇mm 정도 커지는 경향이 있다.

⑶ 일반적인 파쇄대에서는 확공개발(∮6“⇒∮10”)시에 약 10%∼15% 정도의 지하수 산출량이 증가하나 절리다발대에서는 지하수 증가와는 거의 무관하다. 이는 파쇄대는 공간 즉 구경이 커지면은 산출되는 면적이 커짐에 따라 산출량이 많아지고, 면적이 켜지더라도 워낙 미세한 공간의 흐름을 보이는 절리다발대에서는 산출량은 거의 같기 때문이다.

⑷ 지하수 증가량이 심도, 암종 및 지형에 깊은 관계가 있어 얕은 심도(약 60m까지)에서는 증가량은 곳에 따라 편차를 보이나 보다 쉽게 고갈되기도 한다. 그러나 심도 약 100m하부에서는 지하수이용에 따라서 용이하게 고갈은 되지 않는다. 이는 지하수의 흐름이 느려 작은 공간에 놓인 절리다발대의 지하수도 긴 통로를 가진 즉 심도가 깊은 곳에서는 계속적으로 공급이 가능한 까닭이다.

 

2. 지하수부존대 분포

주요 지질학적인 진화를 고려한 파쇄대가 존재하는 위치로서 지질구조 및 단열체계(절리)를 제시하고자 하는데 파쇄대 혹은 절리다발대에는 수평적으로 존재하다는 것이다. 이는 아마도 층상절리(sheeting joint)와 관련성이 있을 것으로 판단되며 아래의 표4-1과같다.

이들 각각의 파쇄대는 서로 배수색, 파쇄정도, 슬라임 크기, 연·경암 정도과 거의 같았으며 거리가 15.0m 떨어져있어 별다른 수직형의 파쇄대가 지날 수 없다는 것이다.

그림4-1은 우리나라 산악지형에 가까운 골짜기나 계곡부에서 있음직한 설명으로서 평야지대에서는 시추조사에서 보듯이 절대로 있을수가 없는 현상이라는 것이다.

 

평야지대로 거의 대부분 충적층의 층후가 두터워 약 30m이상인 곳으로 지질구조적인 힘이 있었더라도 아주 오래된 지형이다. 지형윤회상 노년기의 풍화가 심화된 곳은 창원시 동읍 산남리와 같이 대수층은 수평적(horizontal) 또는 층상으로 존재한다는 것이다.

그러므로 일반적으로 위치가 조금만 바뀌어도 지하수산출량이 크게 바뀐다고 생각하거나 시추조사시에 굴진작업이 굽어서 지하수가 없다고 하는 경우는 대수층은 수평적(horizontal)으로 존재한 결과만 보더라도 크게 신빙성이 떨어지는 말로 볼 수가 있을 것이다.

표4-1. 00읍 00리 파쇄대 크기(우물의 공간격은 15.0m)

구 분	W-1정	W-2정	W-3정	W-4정	W-5정	W-6정	W-7정	W-8정
1파쇄대 산출량	95-101m 100톤/일	93-108m 120톤/일	111-114m 90톤/일	111-114m 90톤/일	123-129m 220톤/일	91-94m 150톤/일	117-124m 180톤/일	117-124m 180톤/일
2파쇄대 산출량	215.0m 600톤/일	199.5m 500톤/일	205.5m 180톤/일	205.5m 180톤/일	216.0m 350톤/일	200.5m 150톤/일	216.0m 120톤/일	216.0m 210톤/일
3파쇄대 산출량	224.0m 300톤/일	224.5m 380톤/일	235.5m 230톤/일	235.5m 210톤/일	247.5m 330톤/일	256.5m 110톤/일	266.5m 110톤/일	266.5m 250톤/일
4파쇄대 산출량	? (312-316)	? (309-314)	? (299-304)	? (299-305)	293-298m 300톤/일	289-293m 90톤/일	276-283m 350톤/일	276-283m 360톤/일

 

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