DOI QR코드

DOI QR Code

유역단위 지표수-지하수 상호작용의 시공간적 변동분석

Analysis on the Spatial-temporal Variation of Surface-groundwater Interaction on the Watershed Basis

  • 김남원 (한국건설기술연구원 수문연구실) ;
  • 유상연 (한국건설기술연구원 수문연구실) ;
  • 정일문 (한국건설기술연구원 수문연구실) ;
  • 이정우 (한국건설기술연구원 수문연구실)
  • 발행 : 2009.01.31

초록

지표수-지하수 상호작용의 특성과 강도 및 방향은 지하수두, 수리전도도와 하상지형에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 요소들은 공간적으로 매우 불균질하여 결과적으로 상호작용은 유역 전체 물수지에도 영향을 준다. 그러나 지표수-지하수 상호작용의 시공간적인 범위나 강도에 관한 조사 및 연구는 매우 제한적이며 대개 작은 하천 구간의 단면해석으로만 치우쳐 유역기반의 지표수-지하수 상호작용에 대한 포괄적인 연구가 필요한 시점이다. 본 연구에서는 완전연동형 지표수-지하수 결합모형인 SWAT-MODFLOW를 안양천 유역에 적용하여 하천과 대수층의 상호작용의 범위와 강도를 분석하였다. 분석결과 안양천 유역은 강수집중 기간을 제외하면, 연중 기저유출의 공급으로 인해 이득하천의 특성을 잘 나타내는 것으로 나타났으며, 지표수-지하수 상호작용의 영향범위는 표고가 낮은 하류로 갈수록 점점 커지는 것으로 확인되었다.

The characteristics, intensity and direction of groundwater.surface water interactions are controlled by groundwater head gradients, hydraulic conductivity and by the riverbed geometry. As a result of the spatial heterogeneity of these factors and the subsequent variability of the impact of these interaction processes, the water balance is also characterized by highly variable spatial patterns and temporal dynamics. However, spatially detailed studies concerning the spatio-temporal variability of the extent and intensity of surface-groundwater interactions have been limited to the investigation of cross-sections or small stream reaches. Thus, the extensive study on the watershed based interaction between surface water and groundwater is to be analyzed. In this study, the intensity and the spatial extent of interactions along the stream were found by using integrated SWAT-MODFLOW model. This integrated modeling approach was applied to Anyangcheon watershed in Korea. The effluent stream characteristics were found in the watershed, namely, baseflow was annually discharged except heavy rainy periods. The intensity and the spatial extent of surface-groundwater interactions in different sub-watersheds were found on a daily basis. The influential extent of surface-groundwater interaction become larger as the watershed elevations are lower.

키워드

참고문헌

  1. 김남원, 정일문, 원유승 (2004a). “완전 연동형 SWATMODFLOW 결합모형, (I) 모형의 개발.” 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제37권, 제6호, pp. 499-507 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.6.499
  2. 김남원, 정일문, 원유승 (2004b). “완전 연동형 SWAT-MODFLOW 결합모형, (II) 모형의 적용.” 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제37권, 제6호, pp. 509-515 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.6.509
  3. 김남원, 정일문, 원유승 (2006). “완전연동형 SWATMODFLOW 모형을 이용한 지표수-지하수 통합 유출모의.” 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제26권, 제5B호, pp. 481-488
  4. 신문주 (2006). SWAT모형을 이용한 안양천 유역의 유량확보와 수질개선에 대한 방안. 석사학위논문, 서울대학교
  5. 안양시, 대한광업진흥공사 (2008). 안양지역 지하수 기초조사 보고서 부록 II: 자료편
  6. 이길성, 정은성, 신문주, 김영오 (2006a). “SWAT 모형을 이용한 도시하천 상류유역의 하천유지유량 산정 방안.” 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제8, pp.703-716 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.8.703
  7. 이길성, 정은성, 신문주, 김영오 (2006b). “도시유역의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원 계획: 2. 적용.” 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제11호, pp.947-960 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.11.947
  8. 정일문, 김남원, 이정우 (2007). “유역 유출과정과 지하수위 변동을 고려한 분포형 지하수 함양량 산정방안.” 한국지하수토양환경학회지, 한국지하수토양환경학회, 제12권, 제5호, pp. 19-32
  9. 정정화, 장승표, 김호일, 정연태, 허기술, 박호 (1995). “유출율 추정을 위한 토양 수문군의 분류.” 한국농공학회지, 한국농공학회, 제37권, 제6호, pp. 12-33
  10. 하규철, 고경석, 고동찬, 염병우, 이강근 (2006). “시계열 분석을 이용한 하천수위에 따른 다심도 관정의 지하수위 변동해석.” 자원환경지질학회 논문집, 자원환경지질학회, 제39권, 제3호, pp. 269-284
  11. Arnold, J.G., Allen, P.M., and Bernhardt G. (1993). “A comprehensive surface-groundwater flow model.” Journal of Hydrology, Vol. 142, pp. 47-69 https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90004-S
  12. Buttle, J.M. (1994). “Isotope hydrograph separations and rapid delivery of pre-event water from drainage basins.” Progress in physical geography, Vol. 18, No. 1 p. 16 https://doi.org/10.1177/030913339401800102
  13. Chaplot, V. (2005). “Impact of DEM mesh size and soil map scale on SWAT runoff, sediment, and NO3–N loads predictions.” Journal of Hydrology, Vol. 312, Issues 1-4, pp. 207-222 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.02.017
  14. Corbett, D. Reide, Dillon, K., and Burnett, W. (2000). “Tracing Groundwater Flow on a Barrier Island in the North-east Gulf of Mexico.” Estuarine, coastal and shelf science, Vol. 51, No. 2, pp. 227-242 https://doi.org/10.1006/ecss.2000.0606
  15. Fisher, S.G., Grimm, N.B., and Marti, E. (1998). “Material Spiraling in Stream Corridors: A Telescoping Ecosystem Model.” Ecosystems, Vol. 1, No. 1, pp. 19-34 https://doi.org/10.1007/s100219900003
  16. Kim, N.W., Chung, I.M., Won, Y.S., and Arnold, J.G. (2008). “Development and application of the integrated SWAT–MODFLOW model.” Journal of Hydrology, Vol. 356, pp. 1-16 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2008.02.024
  17. Krause, S., Bronstert, A., and Zehe, E. (2007). “Groundwater-surface water interactions in a North German lowland floodplain - Implications for the river discharge dynamics and riparian water balance.” Journal of hydrology, Vol. 347, No. 3/4, pp. 404-417 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.09.028
  18. Matthess, G. (1983). “Natural processes controlling the behaviour of contaminants in groundwater.” GeoJournal, Vol. 7, No. 5, pp. 435-443
  19. McDonald, M.G., and Harbaugh., A.W. (1988). A Modular Three-Dimensional Finite- Difference Ground-water Flow Model. U.S. Geological Survey Techniques of Water Resources Investigations Report Book 6, Chapter A1, p. 528
  20. Rassam, D.W., and Knight, J.H. (2007). “Groundwater head responses due to random stream stage fluctuations using basis splines.” Water resources research, Vol. 43, No. 6, pp. W06501 https://doi.org/10.1029/2006WR005155
  21. Winter, T.C. (1999). “Relation of stream, lakes, and wetlands to groundwater flow systems.” Journal of Hydrology, Vol. 7, pp. 28-45

피인용 문헌

  1. Seoul vol.29, pp.2, 2012, https://doi.org/10.1016/j.cities.2011.02.003
  2. Influence of Groundwater on the Hydrogeochemistry and the Origin of Oseepchun in Dogye Area, Korea vol.49, pp.3, 2016, https://doi.org/10.9719/EEG.2016.49.3.167
  3. Groundwater-surface water interaction of the upstream area of the dam composed of accumulated sediments and reservoir in the upstream area of Searsvill Dam vol.15, pp.1, 2013, https://doi.org/10.17663/JWR.2013.15.1.043