지하수관측소별 지하수 함양계수 산정

지하수관측소별 지하수 함양계수 산정

(1) 이용 자료

건설교통부에서는 지하수법 제17조에 의거, 1995년부터 전국의 주요 지점에 국가 지하수관측망을 설치 중에 있으며, 기 설치된 지하수관측소에서는 지하수위, 수온, 전기전도도를 매 6시간 간격으로 측정하고 있다. 이러한 국가 지하수관측망의 지하수 관측자료는 매년 연보로 발간되고 있는 바, 이번 지하수 함양계수 산정을 위한 지하수위 분석에서는 “지하수 관측연보 2000”에 수록된 자료를 이용하였다. 이 연보에는 전국의 지하수관측소 134개소에서 1999. 1. 1.～1999. 12. 31. 관측된 지하수위의 일별 평균값과 연간 수위 변동곡선이 수록되어 있다. 이들 지하수위 변동곡선은 변동 유형에 따라 5가지 형태로 분류할 수 있는 바, 각 곡선 형태별 해석방법과 해당 관측소 수를 요약하면 다음 <표 2-10>과 같다.

 

<표 2-10> 지하수위 변동곡선의 유형 및 해석

유형	곡선 형태	곡선 해석	관측소수
A	하천 유량 hydrograph와 유사하며 강하곡선은 지수감소형태임	지수곡선에 의한 감쇠상수를 구함	96
B	A type 곡선이 거꾸로 된 모양을 나타내고 강하곡선이 지수감소형이 아님	곡선의 강하부분에 대한 지수 감쇠상수를 구할 수 있으나 불완전함	13
C	수위변동 곡선이 불규칙한 톱날같이 진동하는 형태임	일부 자료를 제외하고 해석 불가능 상태임	8
D	수위변동이 거의 없는 형태임	해석 불가능함	1
E	수위변동이 매우 완만하나 직선형으로 감소하는 형태임	갈수기의 완만한 감소곡선에서 감쇠상수를 구함	16

 

위 표에서 보는 바와 같이 대부분 관측소에서 정상적인 A type의 수위변동곡선이 나타나고 있으며(72%), 이 곡선형태는 강우와 민감한 관계를 보여준다. 그러나 기타 B, C, D, E type의 곡선은 강우에 민감하게 반응하지 않는 것으로 보여지며 때로는 거의 영향을 받지 않는 경우도 있다. 그러므로 이들 곡선 type를 지수감쇠곡선으로 해석하는 것은 무리일 것으로 판단되며, 수위강하 부분을 지수곡선으로 해석할 수 있는 경우도 불완전한 해석이 될 것이다. 그러나 E type의 경우는 무강우 기간에 수위강하가 직선형으로 서서히 이루어지는 형태로서 이는 하천 배수에 의한 기저유출보다는 지하유출에 의하여 지하수위가 선형감소로 나타나는 것으로 해석할 수 있다.

대유역권별로 지하수위 변동곡선의 유형별 개수와 해석 가능 여부를 정리하면 다음 <표 2-11>과 같다. 동 표에서 보는 바와 같이 134개 관측소의 지하수위 변동곡선중 B, C, D type에 속하는 8개 관측소의 자료가 해석 불능으로 나타났다.

 

<표 2-11> 유역권별 지하수위 변동곡선 유형 분포

유역 유형	A	B	C	D	E	계
계	96	13 (3)	8 (4)	1 (1)	16	134 (8)
한강 유역권	28	-	1 (1)	1 (1)	5	35 (2)
낙동강 유역권	29	4 (1)	7 (3)	-	3	43 (4)
금강 유역권	18	3 (2)	-	-	7	28 (2)
영산강․섬진강 유역권	21	6 (-)	-	-	1	28 (-)

주) ( )는 해석 불가능 개소임

 

(2) 지하수위 자료 해석 결과

“지하수 관측연보 2000”에 수록된 관측소는 134개로서 이중 78개소는 암반지하수 관측정과 충적층지하수 관측정의 관측자료를 동시에 보유하고 있다. 동일 관측소에서의 암반지하수 관측정과 충적층지하수 관측정의 지하수위 변동곡선의 유형은 일부 개소에서 아주 다르게 나타나는 경우도 있지만 대개 비슷하게 나타났다. 금번 수위자료 분석 대상으로는 지하수 함양과 밀접한 충적층지하수 관측정의 수위변동 자료를 우선으로 하였으며, 충적층지하수 관측정이 없는 관측소나 또는 충적층 지하수관측정의 수위자료가 해석이 곤란한 경우에는 암반관측정 수위자료를 분석하였다.

지하수위강하 해석도에서 보는 바와 같이 초기의 수위강하 기울기(

)와 후기의 수위강하 기울기(

)로 2개의 직선 해석이 가능한데, 이것은 지하수 저장량의 유출 패턴이 시간 경과에 따라 바뀌기 때문인 것으로 판단된다. Shevenell(1966)은 용해성 석회질 대수층 우물의 지하수위 수문곡선을 연구하고 수위강하의 기울기가 각기 다른 3개의 직선 해석을 제시하였는데 기울기가 가장 급한 첫째 부분은 용해 터널에 의한 유출, 둘째 부분은 파쇄대 발달구간에 의한 유출, 셋째 부분은 대수층 매질(matrix)의 공극에 의한 유출로 설명하였다.

이번 수위강하 분석에서는 앞에서 분류한 A type의 50% 정도가 최고수위 시점에서 약 1주일간 급경사로 수위가 강하되다가 완만한 경사로 바뀌는 사례를 보여주고 있는데, 이것은 소유역에서 강우 후 지하수위가 상승하여 하천의 기저유출로 배수되다가 시간이 경과하여 수위가 낮아지며 기저유출이 작아짐에 따라서 지하유출의 영향이 나타나는 것으로 해석된다.

지하유출의 경우 유출량은

(여기서: 지하유출량,  : 유출단면 폭,  : 투수량계수,  : 수두경사)로 표시할 수 있는데 수두경사가 일정하게 유지된다면 시간 경과에 따른 지하유출량의 변화는 수위변동에 비례하게 된다. 즉, 시간 경과에 따른 지하수위 강하는 선형감소로 나타날 것이다.

한편 지수감쇠식을 전개하면 (20)로 표시되는데,

값이 작은 경우 제2항 이하는 무시할 수 있으므로 지수식을 1차 선형식으로 고쳐 쓸 수 있다. 바꾸어 말하면 선형감소로 나타난 수위강하는 수위강하 감쇠상수가 작은 범위(예를 들면 0.05이하)에서 지수곡선으로 해석할 수 있다.

이상 서술한 지하수위 변동자료 해석 절차에 따라 지하수위 변동자료를 해석하였으며, 각 관측소별로 산정된 초기의 수위강하에 의한 지하수위 감쇠상수()와 후기의 수위강하에 의한 지하수위 감쇠상수() 및 초기강하에 의한 지하수위 감쇠상수()를 사용하여 산정된 지하수함양계수(α)는 다음 <표 2-12>와 같다. 한편, 각 관측소별 지하수위변동곡선 해석도는 부록 2에 수록하였다.

<표 2-12> 관측소별 지하수위변동곡선 해석 결과

유역권	관측소명	소유역			α	곡선 type	비 고
전 국	평 균		0.1200		0.1257
한 강	평 균		0.1069		0.1225
	가평 가평	H-14	0.1655	0.0711	0.1440	A
	가평 북면	H-14	0.0153	-	0.0534	E
	강릉 홍제	E-6	0.1934	0.0531	0.1446	A
	광명 철산	H-16	0.1783	0.0452	0.1443	A
	광주 광주	H-8	0.0990	-	0.1376	A
	괴산 괴산	H-4	0.1638	0.0558	0.1439	A
	김포 김포	H-16	0.0709	-	0.1277	A
	단양 단양	H-3	0.2470	-	0.1449	A
	동두천 상패	W-2	0.0147	-	0.0517	E
	동해 귀운	E-6	0.0866	0.0292	0.1342	A
	수원 오목천	W-3	0.1980	-	0.1446	A
	시흥 군자	W-1	0.0426	-	0.1046	E
	안성 삼죽	H-7	0.0705	-	0.1275	A
	양구 방산	H-11	0.1423	-	0.1430	A
	양양 손양	E-7	0.1132	-	0.1401	A
	양평 용문	H-8	0.0485	-	0.1112	A
	여주 여주	H-6	0.1993	0.0529	0.1446	A
	영월 상동	H-3	-	-	-	D	해석불가
	용인 마평	H-8	0.1070	0.0382	0.1391	A
	원주 문막	H-5	0.0334	-	0.0918	A
	음성 생극	H-7	0.0710	-	0.1278	A
	의정부 신곡	H-16	0.1373	0.0569	0.1426	A
	이천 율현	H-8	0.1973	-	0.1446	A
	인천 하점	W-1	-	-	-	C	해석불가
	제천 고암	H-3	0.0583	0.0205	0.1198	A
	천안 성거	W-3	0.0951	-	0.1366	A
	청원 미원	H-4	0.1238	0.0306	0.1415	A
	춘천 우두	H-12	0.0396	-	0.1008	A
	충주 가금	H-6	0.0137	-	0.0489	E
	충주 동량	H-6	0.0183	-	0.0613	E
	파주 법원	W-2	0.1341	-	0.1424	A
	평창 대화	H-2	0.0635	0.0131	0.1234	A
	평택 통복	W-3	0.0334	-	0.0918	A
	포천 화현	W-2	0.1856	0.0770	0.1444	A
	횡성 안흥	H-2	0.1671	-	0.1440	A

<표 2-12> (계 속)

유역권	관측소명	소유역			α	곡선 type	비 고
낙동강	평 균		0.1416		0.1315
	거제 신현	ST-2	0.0419	-	0.1037	A
	거창 거창	N-14	0.0796	0.0374	0.1317	A
	경산 남산	N-10	0.1964	0.0715	0.1446	A
	경주 산내	N-20	0.0884	-	0.1348	A
	경주 천북	E-3	-	-	-	C	해석불가
	고령 고령	N-13	0.1155	0.0346	0.1405	A
	고성 거류	ST-2	0.0969	-	0.1371	A
	구미 원평	N-9	0.2291	0.0360	0.1448	A
	군위 의홍	N-8	0.1386	0.0512	0.1427	A
	김해 삼정	N-21	0.1569	-	0.1437	C
	대구 대봉	N-11	-	-	-	C	해석불가
	대구 비산	N-11	0.1620	0.0433	0.1439	A
	대구 현풍	N-11	0.3059	0.1158	0.1450	A
	마산 진전	ST-2	0.1476	0.0511	0.1433	A
	문경 농암	N-5	0.1552	0.0329	0.1436	A
	문경 문경	N-5	0.0741	0.0277	0.1293	A
	밀양 가곡	N-20	0.1335	-	0.1424	A
	봉화 명호	N-1	0.3393	0.0482	0.1450	A
	부산 동대신	E-1	0.0103	-	0.0385	E
	상주 공성	N-6	0.1514	-	0.1435	A
	성주 벽진	N-12	0.3132	0.1176	0.1450	A
	안동 태화	N-3	0.1352	0.0375	0.1425	A
	영덕 영해	E-5	0.1070	0.0374	0.1391	C
	영양 입암	N-2	0.1163	-	0.1406	A
	예천 예천	N-4	0.0423	-	0.1042	B
	울산 범서	E-2	0.2773	0.1202	0.1450	A
	울산 상북	E-2	0.1278	-	0.1419	C
	울산 온양	E-1	0.4466	0.1130	0.1450	A
	울진 온정	E-5	0.1074	-	0.1392	A
	의령 봉수	N-16	0.1179	-	0.1408	A
	의성 의성	N-8	0.2324	0.0147	0.1449	A
	진주 초전	N-18	0.0192	-	0.0635	E
	진해 자은	ST-2	-	-	-	C	해석불가
	창녕 성산	N-16	0.0740	-	0.1293	B
	창녕 영산	N-19	-	-	-	B	해석불가
	청송 파천	N-2	0.2252	0.0808	0.1448	A

<표 2-12> (계 속)

유역권	관측소명	소유역			α	곡선 type	비 고
낙동강	태백 황지	N-1	0.0347	-	0.0938	E
	통영 용남	ST-2	0.0858	-	0.1339	A
	포항 신광	E-5	0.0889	-	0.1349	C
	포항 연일	E-3	0.1665	0.0233	0.1440	A
	포항 장흥	E-3	0.0558	-	0.1178	A
	합천 적중	N-15	0.0476	-	0.1102	B
	합천 합천	N-15	0.0803	-	0.1320	A
금 강	평 균		0.1105		0.1224
	공주 반포	K-8	0.1155	0.0502	0.1405	A
	공주 신풍	K-9	0.1214	0.0461	0.1412	A
	괴산 증평	K-7	0.0286	-	0.0835	B
	금산 복수	K-6	0.2081	0.0531	0.1447	A
	논산 상월	K-10	0.0470	-	0.1096	E
	대전 문평	K-6	0.0398	-	0.1011	A
	대전 태평	K-6	0.0972	-	0.1371	A
	보은 보은	K-4	0.0762	-	0.1303	A
	부여 규암	K-9	0.0527	-	0.1152	A
	부여 부여	K-9	0.0828	-	0.1329	A
	부여 양화	K-10	-	-	-	B	해석불가
	부여 옥산	K-10	0.0509	-	0.1135	E
	서산 석남	W-4	0.0127	-	0.0459	E
	아산 도고	W-5	0.1906	0.0730	0.1445	A
	영동 양강	K-3	0.1675	-	0.1440	A
	예산 덕산	W-5	0.1099	-	0.1396	A
	예산 예산	W-5	0.2662	0.0431	0.1450	A
	옥천 청성	K-4	0.2963	0.0998	0.1450	A
	음성 대소	K-7	0.0464	-	0.1090	E
	익산 용동	K-10	0.0393	-	0.1004	E
	진천 진천	K-7	0.1540	-	0.1436	A
	청양 정산	K-9	0.0792	-	0.1315	A
	청원 가덕	K-5	0.0176	-	0.0595	E
	청원 북일	K-7	0.0625	-	0.1228	E
	청주 내덕	K-7	0.1196	0.0223	0.1410	A
	태안 원북	W-4	0.3373	0.0316	0.1450	A
	태안 태안	W-4	0.0536	-	0.1160	A
	홍성 홍성	W-4	-	-	-	B	해석불가

<표 2-12> (계 속)

유역권	관측소명	소유역			α	곡선 type	비 고
영산강- 섬진강	평 균		0.1111		0.1226
	강진 성전	ST-1	0.0952	-	0.1367	A
	강진 칠량	ST-1	0.1029	-	0.1384	B
	고창 고수	W-6	0.0706	-	0.1276	A
	고흥 대서	ST-1	0.0327	-	0.0906	B
	곡성 입면	S-7	0.2299	0.0499	0.1449	A
	광주 유덕	Y-4	0.0398	-	0.1011	A
	군산 서수	W-7	0.0836	-	0.1332	A
	김제 봉남	W-8	0.0478	-	0.1104	B
	나주 삼도	Y-5	0.3406	0.942	0.1450	A
	남원 도통	S-4	0.0802	-	0.1319	A
	담양 담양	Y-1	0.0593	-	0.1205	A
	목포 용당	W-6	0.0376	-	0.0981	A
	무안 무안	Y-5	0.0297	-	0.0855	B
	보성 겸백	S-5	0.0760	-	0.1302	A
	순천 외서	S-5	0.0277	-	0.0818	A
	순천 풍덕	ST-1	0.0471	-	0.1097	B
	완주 용진	W-7	0.0851	-	0.1337	A
	임실 임실	S-1	0.0866	-	0.1342	A
	장성 황룡	Y-2	0.0525	-	0.1150	A
	장수 산서	S-3	0.1122	-	0.1400	A
	장흥 장흥	ST-1	0.1971	0.0446	0.1446	A
	전주 만성	W-7	0.2652	-	0.1449	B
	정읍 옹동	W-8	0.0344	-	0.0933	A
	진안 마령	S-1	0.0509	-	0.1135	A
	하동 하동	S-9	0.3596	0.0841	0.1450	A
	함평 신광	Y-5	0.3219	0.0594	0.1450	A
	해남 해남	ST-1	0.0379	-	0.0985	E
	화순 능주	Y-3	0.1062	0.0312	0.1390	A

주) H : 한강 유역, N : 낙동강 유역, K : 금강 유역, Y : 영산강 유역, S : 섬진강 유역, E : 동해안 유역, W : 서해안 유역, ST : 남해안 유역

(1) 이용 자료

건설교통부에서는 지하수법 제17조에 의거, 1995년부터 전국의 주요 지점에 국가 지하수관측망을 설치 중에 있으며, 기 설치된 지하수관측소에서는 지하수위, 수온, 전기전도도를 매 6시간 간격으로 측정하고 있다. 이러한 국가 지하수관측망의 지하수 관측자료는 매년 연보로 발간되고 있는 바, 이번 지하수 함양계수 산정을 위한 지하수위 분석에서는 “지하수 관측연보 2000”에 수록된 자료를 이용하였다. 이 연보에는 전국의 지하수관측소 134개소에서 1999. 1. 1.～1999. 12. 31. 관측된 지하수위의 일별 평균값과 연간 수위 변동곡선이 수록되어 있다. 이들 지하수위 변동곡선은 변동 유형에 따라 5가지 형태로 분류할 수 있는 바, 각 곡선 형태별 해석방법과 해당 관측소 수를 요약하면 다음 <표 2-10>과 같다.

<표 2-10> 지하수위 변동곡선의 유형 및 해석

유형	곡선 형태	곡선 해석	관측소수
A	하천 유량 hydrograph와 유사하며 강하곡선은 지수감소형태임	지수곡선에 의한 감쇠상수를 구함	96
B	A type 곡선이 거꾸로 된 모양을 나타내고 강하곡선이 지수감소형이 아님	곡선의 강하부분에 대한 지수 감쇠상수를 구할 수 있으나 불완전함	13
C	수위변동 곡선이 불규칙한 톱날같이 진동하는 형태임	일부 자료를 제