IEG 환경지질연구정보센터

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KSEG Conference / April 7 - 9, 2011 / Jeju / Korea

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섬진강 및 영산강 유역의 지하수위 경향성 분석

Trend Analysis of Groundwater Level in Seomjin River and Yeongsan River Watersheds

양정석 Jeong-Seok Yang^1)* , 김남기 Nam-Ki Kim¹⁾ , 정은성 Eun-Sung Chung²⁾

1) 국민대학교 건설시스템공학부, School of Civil and Environmental Engineering, Kookmin University

2) 서울과학기술대학교 건설공학부, School of Civil Engineering, Seoul National University of Science and Technology

* 교신저자: [email protected]

주요어: 지하수위, 경향성, t-test

1. 서론

지표면으로부터 강우의 침투나 인접한 하천의 수위변동에 따른 함양조건 및 지하수 양수나 함 양을 통해서 지하수위의 변동은 발생한다. 산업화가 진행되고 근대화를 거쳐 현재에 이르러 각종 산업시설 및 인구는 급격하게 증가하였다. 이는 용수수요의 증가로 용수이용량 또한 꾸준히 증가 한다는 것을 뜻하고 도로포장 면적의 증가와 도시화에 따른 불투수면의 증가로 인한 침투량이 감 소한다. 또한, 최근 이상기후로 인해서 한반도에서 강우강도가 높아지고, 가뭄이 예전에 비해 높은 빈도로 발생하는 등의 현상들은 지하수위 하강에 직접적인 영향을 주고 있다. 지하수위 하강은 하 천의 건천화 현상이 발생시키고 수질 또한 악화시키는 등 수자원으로써의 활용에 있어 어려움을 주게 된다. 또한, 해안지역의 경우 해수유입으로 인한 염수화, 지반침하로 인한 구조물의 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 현상이 발생될 수 있기에 지하수위의 지나친 하강을 방지해야 하며 지하 수위의 변동특성을 파악하는 것이 중요하다 하겠다. 하지만 지하수위 하강에 관한 연구는 활발히 진행되지 않고 있으며, 양정석 등(2009)은 금강지역 국가지하수위 관측망의 지하수위에 대한 경향 성을 분석하였으나, 유의성 검정이 실시되지 않았고, 이명재 등(2006)은 지하수위, 전기전도도, 수 온 등의 관측자료를 모수적 및 비모수적 변동 경향성을 실시하였으나, 관측기간이 비교적 짧았다.

본 연구는 섬진 및 영산강에 위치한 국가지하수위 관측소의 수위자료를 연 최고, 평균, 최저수위 로 나누어 경향성을 분석하고, t-test를 통한 유의성검정을 실시하였다.

2. 연구 지역 선정

국가지하수 관측망 중 섬진강에 위치한 국가지하수위 관측소는 28개소이고, 영산강에 위치한 국가지하수위 관측소는 24개소이다. 이 중 관측자료의 길이와 결측일 등을 확인한 후, 연구에 적 합한 관측소를 선정하였고, 그 결과 총 32개 관측소를 선정하였다(그림 1).

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- 250 - 그림 1. 연구 지점

3. 자료 수집 및 분석 3.1 자료 수집

섬진 및 영산강에 위치한 국가지하수 관측망 중 연속된 관측년도가 5년 이상이고, 연속된 결측 일이 10일 이하인 지점을 선정하여 관측자료를 국가지하수 정보센터(http://www.gims.go.kr)을 통해서 수집하였다. 10일 이내의 결측일은 보간법을 이용하여 보정하였고, 연 최고, 평균 및 최저 수위로 나누어 분석한 후, 유의성 검정을 t-test를 통해 실시하였다.

3.2 유의성 검정

아래의 식을 이용하여 t검정을 통해 유의성 검정을 실시할 수 있으며, 모집단 회귀선의 기울기  에 대한 t검정에 있어 좌측검정일 경우 _  ≥ 이고, _    일 때 _

  _{   }이면 _를

기각하게 되고, 우측검정일 경우 _  ≤ 이고, _    일 때 _

  _{   } 이면 _를 기각하

게 된다.

  _

  

 _^_ ^



4. 결과분석

섬진 및 영산강 유역에 위치한 국가지하수 관측망의 수위 관측자료를 경향성 및 유의성 검정을 하여 표 1에 정리하였다. 분석한 관측정으로는 암반층 32개, 충적층 10개 관측정으로, 총 42개 관 측정에 대해 연 최고, 평균 및 최저 지하수위를 분석하였다. 32개의 암반층 관측정 중 연 평균 지 하수위를 기준으로 할 때 25개 지점이 하강하였고, 이 중 10개 지점이 유의수준 5% 이내에 유의 하며 나타났고, 특히 8개 지점은 유의수준 1% 이내에 유의하며 하강하는 것으로 나타났다. 충적층

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의 경우 10개 지점 중 7개 지점이 하강하는 것으로 나타났으며, 이 중 2개 지점이 1% 이내에 유의 하며 하강하는 것으로 나타났다. 그림 2와 3은 대표적인 지점인 순천풍덕 지점을 차트로 나타내었 고, 차트에서 나타나는 것과 같이 추세선과 수위변동이 거의 일치하고 있다. 이는 암반층과 충적 층이 모두 유의수준 1%에 유의하며 하강하는 것을 알 수 있다. 그림 4는 무안몽탄의 암반층으로 연 최고, 평균, 최저 지점이 다 유의수준 1%에 유의하며 하강하고 있으며, 그림 5는 순창쌍치의 암반층으로 연 평균 및 최저수위가 유의수준 1%에 유의하며 하강하고, 연 최고수위는 유의하지는 않지만 하강하는 경향이 나타나고 있다.

구분 암반층 충적층

유의

여부 기울기 연최고 연평균 연최저 연최고 연평균 연최저

유의

하강 1% 2 8 4 1 2 1

5% 5 2 1 1 0 1

상승 1% 0 1 1 0 1 0

5% 1 0 1 1 0 2

유의X 하강 19 15 13 6 5 3

상승 5 6 12 1 2 3

총계 32 10

하강 26 25 18 8 7 5

상승 6 7 14 2 3 5

표 138. T-test 분석 결과

그림 2. 순천풍덕(암반) 지하수위 경향성 분석

그림 325. 순천풍덕(충적) 지하수위 경향성 분석

그림 3. 무안몽탄(암반) 지하수위 경향성 분석

그림 327. 순창쌍치(암반) 지하수위 경향성 분석

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4. 결론

본 연구에서는 섬진 및 영산강 유역에 위치한 국가지하수 관측망 중 32개 지점을 선정해서 연 최고, 평균 및 최저 지하수위의 경향성 분석과 유의성 검정을 실시하였다. 경향성 분석 결과 암반 층에서는 연 최고수위는 26개, 연 평균수위는 25개, 연 최저수위는 18개 지점이 하강하였고, 충적 층에서는 연 최고수위는 8개, 연 평균수위는 7개, 연 최저수위는 5개 지점이 하강하였다. 유의성 검정에서는 암반층의 경우 연 최고수위는 유의수준 5% 이내에 유의하며 하강하는 지점이 7개, 상 승하는 지점이 1개로 나타났고, 연 평균수위는 유의수준 5% 이내에 유의하며 하강하는 지점이 10 개, 상승하는 지점이 1개로 나타났으며, 연 최저수위는 유의수준 5% 이내에 유의하며 하강하는 지 점이 1개, 상승하는 지점이 2개로 나타났다. 충적층의 경우 연 유의수준 5%내에 유의하며 하강하 는 지점은 연 최고, 평균, 최저수위 모두 2개씩으로 나타났고, 상승하는 지점은 연 최고 및 평균은 1개 지점, 연 최저는 2개 지점으로 나타났다.

연 평균지하수위를 기준으로 32개 지점 중 25개 지점이 하강한다는 것은 78%의 비율로 하강한 다는 것으로 상당히 많은 지점에서 지하수위가 하강하는 것을 알 수 있다. 지하수위의 하강은 상 호보완적인 하천수위 또한 하강할 가능성이 높다고 볼 수 있으며, 이는 수자원의 활용에 있어 어 려움이 더욱 커질 수 있다는 것을 뜻한다. 이는 무강우가 지속될 경우 주요 유출원 중 하나인 지 하수가 고갈될 가능성이 시간이 지남에 따라 더욱 커지는 것으로 관리 및 대책강구가 시급하다고 할 수 있겠다. 아직 국가지하수위 관측망의 관측자료가 하천수위 및 강우 등의 관측자료에 비해 관측기간이 최장 13년으로 상대적으로 짧고, 관측자료의 질 또한 결측일이 많아 경향성 분석을 실 시하지 못한 관측소가 있으나 향후 관측기간의 장기화와 관측의 질 또한 좋아진다면 더 많은 지점 에서 분석이 가능할 것으로 판단된다.

사 사

본 연구는 국토해양부 플랜트기술고도화사업의 연구비지원(07해수담수B01-01)에 의해 수행되 었습니다.

참고문헌

국가지하수 정보 센터(http://www.gims.go.kr)

박인보, 양정석, 이선주(2009). 하천수위 및 연강우량 시계열 자료의 경향성 분석. 국민대학교출판부 공학 기술논문집. 제32집, pp.47-52

양정석, 김남기. 2009. 기후변화를 고려한 금강유역의 수문시계열 자료 분석. 한국수자원학회 2009년도 학 술발표회 초록집. pp.1220-1224

이진용, 이명재, 이재명, 안경환, 원종호, 문상호, 조민조(2006). 국가 지하수관측소 지하수위, 전기전도도 및 수온자료에 대한 모수적 및 비모수적 변동 경향성 분석. 지하수토양환경, vol. 11, No. 2, pp.

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