지하수와 토양구조

 

 

출처 : 운용남(1996) 수리학(기초와 응용) 532-

 

14장. 지하수와 침투류의 수리

 

 

지하수면의 아래부분은 물로 포화되어 있으며 이를 포화대(zone of saturation)라고 부르고, 윗 부분은 공기와 물로 차 있으며 이를 통기대(zone of aeration)라고 부른다.

통기대내의 물은 토양물리학의 원리로서 그 흐름이 설명되며 농작물의 재배에 대단히 중요한 수원이 되는 반면에 포화대내의 물은 수리학분야의 주요관심사이다.

 

지하수는 대수층이라고 불리는 투수성을 가진 지질구조내에 생성된다. 대수층의 지질구조는 물이 토양이나 암석의 공극을 통해 흐를 수 있는 조직을 가지고 있다.

 

암석이나 토양입자 사이에 통상 조그마한 공간이 존재하며, 이를 통해 지하수가 흐르게 된다. 이 공간을 공극이라고 부른다.

 

                 

 

지하수의 수직분포

지하수의 생성대는 포화대와 통기대로 크게 구분하고, 지구 표면에 가까운 층은 대부분 포화대 위에 통기댁 있고, 통기대가 지표면까지 연장된다.

 

포화대와 통기대가 접하는 면을 지하수면이라 하며, 이면의 압력은 대기압과 동일하다. (실제로 포화대는 지하수면의 약간 위 부분까지 연장되는 것이 보통이다.)

 

포화대내의 물은 통상 지하수라고 부른다. 통기대의 물은 현수수라 부른다.

통기대는 다시 토양수대, 중간수대, 모관수대로 나눌 수 있다.

 

1)

 

토양수대 : 지표면으로부터 식물의 뿌리가 박혀있는 면까지의 영역을 말하며, 이 대의 물은 비포화상태에 있는 것이 보통이다. 이 대의 두께는 토양이나 식물피복의 종류에 따라 약간 변화하며, 이 물은 농공학자와 토양학자의 관심거리이다.

이곳은 물은 토습수, 모관수, 중력수로 구분

             -토습수... 토양입자 포면에 부착되어 얇은 막을 형성하고 있는 수분으로 부착력이 너무 크기 때문에 식물이 이용할 수 없는 물

-모관수... 표면장력에 의해 토양입자에 붙어 있고, 모관력에 의하여 이동하게 되면 식물이 직접 이용할 수 있는 물

-중력수... 중력에 의하여 토양층을 통과하게 되는 토양수 잉여분을 의미함

 

2)

중간수대 : 토양수대의 하단부터 모관수대의 상단까지를 말하며, 이 대의 두께는 지하수위 따라 크게 변한다. 즉, 지하수위가 높으면 두께는 거의 영에 가까워 질 수도 있고, 반대로 지하수위가 아주 낮을 경우엔 수십미터가 될 수도 있다.

토양수대와 모관수대를 연결하는 역할을 함.

 

3)

모관수대 : 지하수가 모세관현상에 의해 지하수면으로부터 올라가는 점까지의 영역을 차지한다. 모관상승고는 자갈층에서는 수cm, 모래층에서는 수십cm, 진흙층에서는 수백cm 정도가 된다.

모관수대의 두께는 토양의 조직이나 암석의 결에 따라 다르지만, 일반적으로 지하수면으로 부터의 높이에 비례하여 수분은 감소한다.