토양환경기술사시험자료집 - 지하수일반/지하수오염 및 정화(01)

※ 물의 이동

 

1. 물의 이동 종류

      (1) 기저유출(Base-flow)

             1) 지하수유출

             2) 지하수로부터 하천으로 공급되는 물

             3) 대수층으로부터 하천으로 흘러나가는 지하수의 양

             4) 하천유량의 일부분을 차지하며,

                 건기에는 거의 모든 하천유량이 기저유출에 의해서 공급된다.

      (2) 중간유출(Inter-flow)

             1) 복류수유출, 중간류, 층간흐름이라고도 함

             2) 지하수면에 도달하지 않고 하천으로 흘러나가는 양

             3) 지표면에서 지하로 침투된 물은 공극을 채운 후 수평, 수직이동한다(복류수)

             4) 수평움직임에 따라 낮은 지표면으로 다시 유출된다.

             5) 경사면의 토양대수층을 사면하방으로 흘러내리는 흐름

      (3) 표면유출(Surface Runoff)

             1) 강우는 지표면으로 흐름.

             2) 강우 후 및 강우 중에 물이 지표면을 흐르는 현상

                 및 그와 같은 경로를 따라 하천으로 유입되는 현상

             3) 층류를 이루며 하류로 이동한다.

             4) 토양침식을 가져온다.

      (4) 통류(Through-flow)

             강우 후 즉시 또는 강우 동안 비포화대를 통한 물의 이동이다.    

      

 

2. 토양 중 물의 이동 구분

      토양 중의 물은 수분포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다.

      (1) 포화이동(Saturated Flow) : 토양 중 공극이 물로 포화된 상태에서의 물의 이동.

                                                   모든 공극에서 이동.

      (2) 불포화이동(Unsaturated Flow) : 토양 중 공극이 물로 포화되지 않았을 때의 물의 이동.

                                                         소공극에서 이동.

      (3) 증기이동 : 건조토양에서 증기압차로 인해 이동.

 

3. 불포화대와 포화대의 물의 거동특성

      (1) 불포화대(Unsaturated Zone) 또는 통기대(Vadose Zone)

             1) 중력의 영향이 상대적으로 커서 수직적흐름이 수평적흐름보다 우세

             2) 포화도와 함수비의 이력에 따라 물의 투수성이 달라진다

                 (수리전도도는 함수비와 압력수두의 종속변수)

      (2) 포화대(Saturated Zone, Zone of Saturation)

             1) 지하수의 압력성분이 물의 흐름에 중요하게 작용한다.

             2) 수평방향의 흐름이 우세하다.

 

 

※ 지하수의 이동

 

1. 토양수의 이동

      (1) 중력이동

             1) 토양 중에 수분이 일정량 이상 존재하게 되면 토양수는 중력에 의해 아래로 이동한다.

             2) 이때 하부로의 이동을 방해하는 힘은 토양입자에 의한 표면마찰력, 

                 토양공기의 점성저항력, 물의 표면장력이다.

             3) 공극이 작을수록 마찰저항이 증가하므로 중력수의 이동은 방해받는다.

             4) 토양수의 점성계수, 토양의 성질, 지하수위에 따라 투수성은 달라진다.

      (2) 표면장력에 의한 이동

             1) 표면장력은 액체의 자유표면에서 표면적을 작게 하도록 작용하는 힘이다.

             2) 공극대의 수분이 어느 한쪽 방향으로 손실되면 표면장력에 의해 수분이

                 손실되는 방향으로 물이 이동한다.

                  〈표면장력〉⊙ 분자간에 작용하는 힘에 의해 발생하며, 액체표면의 분자는 액면에

                                         접해있는 기체로부터의 인력보다는 액체 내부로부터의 인력을 더

                                         크게 받기 때문에 내부로 끌린다.

                                     ⊙ 온도가 증가하면 표면장력은 감소한다.

                                     ⊙ 단위 : 힘을 기준으로 할 때  dyne/㎝

                                         에너지를 기준으로 할 때  erg/㎠                       

      (3) 증발에 의한 이동

             표토층은 낮은 습도와 낮은 수증기압을 가지며, 심토층은 높은 습도와 높은 수증기압을

             가지므로, 수분은 심토층에서 표토층으로 이동한다.

                〈증발〉고체 또는 액체표면에서 물질이 기화하는 현상이며, 

                             고체의 표면에서 기화하는 경우에 승화라 한다.

 

2. 지하수의 흐름

             Darcy 의 법칙으로 설명된다.

                Q = - KA Δh/l