수치모사를 이용한 하천변 수막재배 지역 대수층-하천간 물 유출입의 시기적 변동 정량화

• Published in: 지질학회지, 53(2) pp. 277 - 290
• Main Authors: 권홍일, 고동찬, 정병주, 하규철
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한지질학회 01.04.2017
• Subjects: 지질학
• ISSN: 0435-4036; 2288-7377
• DOI: 10.14770/jgsk.2017.53.2.277

국내에서 겨울철 비닐하우스 난방을 보조하기 위해 1980년대에 시작된 수막재배는 하천에 인접한 충적평야를 중심으로 전국적으로 실시되고 있다. 최근 연구에 의하면 이러한 수막재배는 겨울철의 높은 지하수 수요로인해 대수층에 큰 부담을 줄 수 있는 것으로 알려지고 있다. 이번 연구에서는 논산시에 위치한 노성천의 하천변지역에서 시기적으로 변화하는 대수층과 하천간 물 유동을 정량화하여 수막재배가 대수층과 하천-대수층 상호작용에 미치는 영향을 평가하였다. 현장 자료와 3차원 유한차분 코드인 MODFLOW를 이용하여 3개 대수층으로 구성된 지하수 유동 수치모형을 구축하고 자동변수 추정법인 PEST를 이용하여 수리지질학적 매개변수를보정하였다. 물수지와 민감도 분석 결과는 연구지역의 하천변 대수층이 하천과 밀접하게 연관되어 있음을 지시하였다. 물수지 분석에서 수막재배 시기에 대수층내로 유입된 하천수가 지하수 양수량의 47% ~ 83%를 차지하는 것으로 산정되었다. 수리지질학적 매개변수에 대한 민감도 분석에서 하류지역 하천바닥 전도도와 상부 대수층인 충적층의 수평 수리전도도가 지하수위에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 수막재배에 의한 과잉양수는 충적대수층의 고갈을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 대수층과 수리적으로 잘 연결된 하천유량에도 영향을 줄 수 있음을 지시한다. 이번 연구는 다양한 현장조사 자료를 기반으로 구축된 지하수 유동 수치모형이 지하수 사용과 기후변화 양상의 변화에 따른 수막재배지 하천변 대수층 내 물질 이동과 환경 변화 연구 등에 활용될 수 있다는 점에서 의의가 있다. In Korea, water curtain cultivation activities were started to compliment heating film houses during winter in 1980s and they are now commonly practiced nationwide in alluvial plains near streams. Recent studies showed that these agricultural activities can cause considerable burden on the aquifers due to heavy demand of groundwater. This study assessed impact of the activities on the aquifer and stream-aquifer interactions by quantifying seasonally variable water flux between aquifer and stream in riparian zones near Noseongcheon stream of Nonsan. A groundwater flow model with three aquifer layers was established using MODFLOW, a 3D finite difference code, based on input data measured in the field and the hydrogeologic parameters of the model were calibrated by PEST, an automatic parameter estimation method. Results of water budget and sensitivity analysis indicated that the riparian aquifer is closely associated with the stream. From water budget analysis, 47% to 83% of pumpage was derived from stream during water curtain cultivation in winter. Sensitivity analysis on the hydrogeologic parameters revealed that riverbed conductance and horizontal hydraulic conductivity of alluvium had the most largest impact on the simulated groundwater levels. These results suggest that excessive pumping during water curtain cultivation period can cause depletion of the alluvial aquifer, which in turn affect discharge of the stream connected to the aquifer. The constructed groundwater flow model in this study can be employed for the study on mass transport and environmental changes in the riparian zones affected by water curtain cultivation under variable groundwater use and climate change. KCI Citation Count: 2