★[인공지반] 토양의 수분변화 이해

 

인공지반 토양의 수분변화 이해

 심토층 배수가 중요하다 -

 

 

 

---

 

자료출처 : 건축공간의 녹화수법

 

 

01. 자연지반의 사전 이해

자연지반 - 토심 80cm이하에서는 수분변화가 거의 없다.  
인공지반 - 토심이 2m이상이 되면, 수분변화가 자연지반과 거의 동일하다 

 

01-1. 자연지반의 수분변화 그래프

01-2. 토심이 2m이상인 경우의 수분변화 그래프

 

 

 

[ 그림 설명 ]

여름철 혹서기에 2m 인공지반(하부에 지하주차장)과 자연지반의 토양수분 변화(비온 뒤 1,5,7일 경과 마다 조사)를 살펴본 그래프이다.

 

둘다, 지표에서 50cm까지는 큰 변화(건조화)가 발생한다.

  --> 수목뿌리의 영향 !

 

둘다, 80cm이하의 깊은 곳은 수분 변동이 거의 없다.

 --> 인공지반은 약 40% 전후로 거의 일정/ 자연지반은 30%전후로 거의 일정

 

두군데 모두 심어진 아왜나무의 수분부족도를 조사해 봐도, 거의 유사하게 변한다.

  --> 2% 후반 --> 5% 후반

수목의 생장도 인공지반과 자연지반에서 차이가 거의 없다.

 

※ 결론, 인공지반은 토심이 2m이상이 되면, 자연지반과 같은 토양수분의 변화를 보인다.

(즉, 토양수분에 대한 지하구조물의 영향은 거의 없다.)

 

 

 

 

---

 

02. 인공지반(1.5m이하)의 수분변화 패턴은 

      자연지반과 완전 다르다.

02-1. 인공지반과 자연지반이 연결되는 구조

- 인공지반(배수층)의 배수가 잘되는 경우, 배수층 위에서 건조가 발생하며, 그 상태를 유지한다. -ⓐ, ⓑ, ⓒ
- 인공지반(배수층)의 배수가 안되는 경우, 배수층 위의 건조가 발생하지 않는다. -ⓓ

     ((인공지반에서 물이 모이는 곳))               (함수율이 80~90%의 유지한 축축한 상태를 지속) 

==> 비가오면
- 배수가 잘되는 인공지반 하부는 함수율이 높아졌다가, 빠르게 건조되지만 -ⓒ
- 배수가 안되는 흙은 함수율을 계속 높게 유지하기 때문에, 배수불량의 문제가 생긴다.(대형목은 생육에 지장) -ⓓ

 

 

 

 토심이 1.5m인 반지하주차장인 경우의 수분변화 그래프

 

 

 

[ 그림 설명 ]

ⓐⓑ는 약한 강우로 인해, 최하층까지 물이 침투하지 않은 경우임

      --> 비온 직후와 7일후의 최하위층(배수층 직전부분)의 함수비 변화가 거의 없으므로 알수 있음

 

최하위층은 건조화가 진행되고 있어서, 하부층(100~150cm구간)의 수분곡선의 변화가 급격하다.-- > 배수층을 통해 건조화 발생

2m토심때 변화가 없이 거의 일정한 것과는 완전 다름

 

ⓒ는 강우로 인해, 최하층까지 물이 침투한 경우임 (비가 많이 와서? or 슬래브구배로 인해 물이 흘러가는 하부라서?) 

최하층은 배수층의 수분건조화가 발생햐며, 곡선 변화가 심해진다. 7일후의 모습은 ⓐ,ⓑ와 유사한 모양이 된다. 

 

ⓓ는 인공지반의 물이 모이는 곳으로, 토양수분의 극단적인 건조화가 발생하지 않는다.

(자연지반과 연속되어 있어, ⓓ방향으로 슬래브 구배(2~3%)가 잡힘) 

 

이런 현상(하부층 건조화)은 흙 표면에서 해결할 수 없고, 실제 식물에 영향이 생기지 않으면 문제가 되지 않는다.

참고로, 근역구간인 30~60cm부근에서 함수비의 변화가 뚜렷하다.

                  

 

 

 

---

 

 

02-2. 인공지반이 데크구조인 경우 (녹지가 섬인 경우)

- 데크구조는 특성상(슬래브 구배설정의 한계로) 하부 배수가 안되어 80%선까지 항상 젖어 있다.
- 배수방식에 신경써야 한다... 수직드레인/ (대형목의 생육에 지장, 슬래브 누수문제 발생)
(이는 위의 물이 모이는 부위의 함수변화 양상과 같다.)

   

 

토심이 1.5m인 데크 구조(주차장)인 경우의 수분변화 그래프

 

 

[ 그림 설명 ]   여름철(혹서기)의 수분변화

배수층에서 증발에 의한 건조가 비온 뒤 3일째에 발생한다. (100cm~150cm구간)

7일째가 되면, 지표면이 심하게 건조하게 된다(혹서기의 특징). 지표면이 급속하게 건조되면 지표에 일종의 건조피막층이 형성되고, 이층의 존재하면 그 아래에서 흙속의 물이 증발하기 어려워 진다. 표면에서 불과 10cm아래에 충분한 물이 존재한다.

--> 여름철에 물을 줄 때, 표면을 적시는 정도가 아니라, 아래에 까지 침투하도록 충분히 줘야 하는 이유임... 적은 관수는 표면에서만 흡수된다.

 

혹서기는 지하건조(배수층)보다 지상의 건조가 더 빨리 진행된다.

 

수분변화가 3자형을 그린다.

-->표면건조 진행(10cm내), 뿌리분 건조진행(50cm전후), 배수층 건조진행(100~150cm)의 형태

  

 [ 그림 설명 ]  겨울철의 수분변화

건조가 40일가 연속되었을 경우의 수분 이동 표시한 것임

여름철과 달리, 전층(지표에서 땅속 150m)까지, 에 걸쳐서 균일하게 건조가 진행된다.

겨울철은 식물이 휴면하고 있으므로, 이 물의 감소는 증발이 주된 원인이다.

배수층에서도 지하 건조가 진행되고 있다.

 

 

---

 

 

03. 흙 성질이 서로 다른층에서 물의 투수

      (위: 가는 흙, 아래: 굵은 흙)

 

- 상부의 흙이 포화되어야, 물이 하부로 이동한다.

--> 시사점 :

슬래브위에 자갈 배수층을 두더라도, 물이 신속하게 배수되는 게 아니라, 흙이 포화된 후 남은 물만 배수된다.

(즉, 비온 후 일정기간 지반은 축축히 젖어 있다.)

 

자연지반과 연결된 슬래브구조에서는 배수층 상부(심토층)에서 자연 건조가 발생하여, 함수율을 낮추지만,

데크구조인 슬래브에서는 하부건조가 발생하지 않아 젖어 있으므로, 배수방식(수직드레인)에 특히 신경을 써야한다.(대형목의 생육, 슬래브 누수)

  

 

토양층의 투수시험 (물의 이동) 

 

▲ 밀도차이가 많은 토양층을 통과하는 물의 투수시험

 

 --> 밀도가 높은 토양층(위층)이 포화되지 않으면 밀도가 낮은 토양(아래층)으로 물이 이동하지 않아 경계면이 포화된 상태가 유지되는 주수위(宙水位)가 형성된다. (Penn State Univ.)

 

 

 자료출처 :  한국조경신문 302호, 2014년 5월 21일(수)  

                   [미안하다 나무야] 수목관리-토양수분관리 (이규화집필위원)

---

인공지반의 토양수분변화.hwp

 

인공지반의 토양수분변화.hwp

0.33MB