지하수

2. Nov. 2007

지하수

Daejeon University

ㅇ 표면하수의 분류

- 토층수 : 흙 속에 존재하는 물 공극을 통해 유동 유속이 매우 낮음 - 수직적 분포

ㆍ비포화대(통기대, unsaturated zone 혹은 vodose zone)

=> 토양대와 토양수 : 지표면에서부터 식물의 뿌리구간 ㆍ중간대(intermediate zone 혹은 gravitational zone)

=> 중력수 : 중력에 의해 토양을 통과하는 토양수분의 잉여부분 지하수위에 따라 두께가 변동

ㆍ모관대(capillary zone) : 모세관 현상에 의한 물의 상승 가능지역 ㆍ포화대(saturated zone) : 지하의 토사 혹은 암석의 공극에 충만

되어 있는 물. 통상적으로 지하수

표면하수 수직적 분포

ㅇ 보유수(held water)

- 모관수(capillary water)

ㆍ모관작용을 받아 지하수면 위쪽으로 올라오는 물 ㆍ점토나 유기질이 많을수록 양이 많아짐

- 흡착수(absorbed water)

ㆍ토립자의 표면에 굳게 흡착되어 있는 물 ㆍ100 ± 5℃ 이상 가열시 분리

- 결합수 : 100℃ 이상 가열해도 분리 되지 않는 물 ㆍ토립자와 일체로 취급

ㅇ 흙의 모관성

- 물은 항상 모관 포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동 - 모관수에 염류의 용해량이 많을수록 저포텐셜

- 세립토에서는 조립토보다 모관상승 속도가 느림 - 흙 입경이 클수록 고포텐셜

지하수 일반

ㅇ 대수층의 형태

- 대수층(함수층, aquifer) ㆍ투수성이 있어 물로 포화

ㆍ상당한 양의 물을 배출할 수 있는 지층

ㆍ미고결 상태의 모래나 자갈 등으로 이루어진 지층

ㆍ조건 : 지하수 부존 공간 및 채수 공간이 발달해야 함 ㆍ균질한 대수층이 이상적

- 준(반) 대수층 혹은 지연대수층(aquitard)

ㆍ물로 포화되어 있지만 아주 적은 양의 물만이 이동되거나 산출 될 수 있는 지층

ㆍ모래질 점토

- 난대수층(aquiclude)

ㆍ물로 포화될 수 있지만 거의 물을 배출할 수 없는 불투수성 지층 ㆍ점토

- 불투수층(aquifuge)

ㆍ물을 포함하지도 않으며 물이 이동하지도 않는 불투수성 지층 ㆍ결정질 암석

ㅇ 대수층의 분류

- 자유면대수층(unconfined aquifer) : 대수층의 지하수면의 압력이 대기압과 동일한 대수층

- 부유대수층(perched aquifer) : 부분적인 난대수층의 존재로 인해 주 지하수면 보다 높은 위치에 지하수를 함유하고 있는 대수층

- 피압대수층(confined aquifer) : 포화대 내의 상하부가 불투수층으로 피복되어 대수층의 최상부의 압력이 대기압보다 높은 대수층

- 지하수정의 구분

ㆍ자유면정(water table well) : 우물물의 높이가 지하수면의 높이 와 같은 경우의 우물

ㆍ봉압정(unconfined well) : 암반층 지하수층으로서 양수를 계속 할 때, 지하수위가 강하하여 지하수면보다 낮은 우물

ㆍ피압정(artesian well) : 지하수위보다 수위가 높을 경우 부분적 으로 올라오는 우물. 지하수면위로 분출

ㆍ자분정(flowing well) : 우물물이 저절로 지표위로 분출되는 우물 ㆍ우물(well, 지하수정) : 땅에 판 구멍이 지하수면 밑에 도달토록

하여 지하수를 얻는 것

ㅇ 기타용어

- 샘(중력천, spring) : 지하수면이 지표면과 접한 곳에서 지하수가 새어나오는 곳

- 용천 : 지표로 솟아오르는 분수 같은 샘

- 간헐 용천 : 높은 증기의 팽창력에 의해서 지하수의 용출 ㅇ 지하수의 작용

- 암석을 용해하여 파괴하는 것

ㆍ용해작용을 돕는 물질(이산화탄소)=> 탄산 형태로 존재 ㆍ생성지역 : 석회암 지대 => 카르스트

- 용해물질의 운반 - 퇴적물 고화

- 호수, 하천 수량 조절 - 기권의 수증기량 조정

ㅇ 지하수 개발

- 지하수 개발 3단계

ㆍ지하수의 부존여부와 개발 가능성 조사

ㆍ지표의 지질조사 => 지하의 지질조사 => 대수층

ㅇ 지하수의 탐사 방법 - 시추

- 지구물리검층 - 전기비저항 탐사 - 탄성파 탐사

- 방사능 탐사

ㅇ 우물의 굴착 및 구조

- 정호 설치 단계

ㆍ시험정(직경 20cm이하) => 가능성 판단 => 홀의 확장

=> 영구 정호

- 시험정 : 정호를 굴착하기 전에 시험적으로 굴착하는 경우 ㆍ지하수의 깊이

ㆍ지하수의 수질

ㆍ대수층의 특성 및 두께

- 관측정(감시정) : 지하수의 수위 및 수질 변화 감시 목적 - 착정(well drilling)

ㆍ천공 => casing 설치 => 스크린 설치 => 자갈 충전 및 그라우팅

ㅇ 우물의 구조

- 착정 : 착정기를 이용하여 굴착

- 케이싱 : 착정시 공벽의 붕괴를 막기 위해 외벽에 설치하는 철관

- 스크린 : 구경에 따라 PVC 또는 철재로 된 유공관. 인위적으로 slot을 뚫어

지하수 유입되도록 함.

대수층 가운데 가장 투수성이 양호한 부분에 설치 => 양수량 극대화

- 여과력 : 세립물질이 지하수공 내로 유입 되는 것을 방지하기 위해 착정공벽과 우물 자재사이에 부설하는 자갈로서 양호한 투수 대를 조성. 우물개량방법으로 사용

- 그라우팅 : 오염된 지표수의 유입을 차단

ㅇ 지하수의 화학성분

- 주성분 : HCO₃^-, SO₄^-, Cl^-, K⁺, Na⁺

- 주요이온 : 양이온 (Ca₂⁺ > Na⁺ > Mg₂⁺ > K⁺) 음이온 (HCO₃^- > Cl^- > SO₄^-)

ㅇ 지하수의 화학성분에 따른 분류 - S1 : Na₂SO₄

- S2 : Ca₂SO₄ - A1 : NaHCO₃ - A2 : Ca(HCO₃) ㅇ 지하수의 관리

- 지하수의 조사항목

: 지하수위, 수온, 수질, 수량, 수압 및 유속 - 지하수위를 변화시키는 요인

: 시간, 유량, 사용량, 대수층의 유형, 기압과 중력의 변화