44. 지하수 인공함양 방법*

     

문제) 3. 지하수 인공함양 방법의 종류 및 특징을 설명하시오. 104-3

문제) 3. 지하수의 인공함양에 대하여 설명하시오. 126-1

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1. 지하수 인공함양

  ⑴ 정의 : 여유 수자원(강수, 지하수 및 하수처리수 등)을 관정, 인공함양분지 등의

                     인위적인 시설 또는 지표조건을 변경하여 강제로 지하로 침투시키거나,

                     불포화대 및 충적층의 투수성 및 정화능력을 이용하여 양질의 수자원을 확보하는 기술

  ⑵ 목적

    ① 수자원확보 : 지하수 개발량 증대, 지하저장

    ② 수질개선

     ⓐ 관개용수 개선(박테리아에 의한 탈질작용, 물리-화학반응에 의한 인산염의 제거 등)

     ⓑ 소독 부산물 감소 및 제거 : 트리할로메탄(THM), 할로아세트산(HAA)과 같은 소독 부산물 감소 및 추후 발생 가능성 억제

    ③ 지하수위회복

    ④ 지반침하방지

    ⑤ 지하수 염수화방지 : 지하수 함양을 통해 해변쪽으로 동수구배를 변화시키는 방법

    ⑥ 대수층 축열이용 : 지하수는 연중 온도 변화가 적음

2. 지하수 인공함양 방법

  ⑴ 직접함양 : 여유 수자원을 외부로부터 대수층으로 직접 주입

    ① 관정주입방식 : 여유수자원을 관정을 통하여 직접 주입

      - 심도에 따른 분류 : ⓐ, ⓑ , 주입방법에 따른 분류 : ⓒ, ⓓ

      ⓐ 습식형 : 지하수면까지 주입정을 착정하여 대수층으로 직접 주입

      ⓑ 건식형 : 우물 심도가 지하수면까지 미치지 않는 방식을 의미

      ⓒ 자연주입법 : 좁은 지표면적에서 함양이 가능하고 양수정을 겸할 수 있는 이점,

                                       정호벽의 좁은 면적을 통해 다량의 함양수가 주입되므로 막힘 현상이 발생하기 쉬운 단점

      ⓓ 가압법 : 대수층 입자의 배열을 교란할 가능성이 높기 때문에 모래와 자갈로 구성된 대수층에 대해서는 적용하지 않음

    ② 포수방식(spreading basin method) : 함양분지나 수로, 도랑, 범람 등을 통하여 지하로 침투

  ⑵ 간접함양 : 대수층의 여과나 흡착의 물리적 특성 및 자정작용의 생화학적 특성을 간접적으로 활용

     

3. 지하수 인공함양 방법

 가. 직접 인공함양법 (포수대저)

  ⑴ 포수(water spreading)방법

    ① 포수방법은 대규모로 시행되고 있으며 전세계적으로 빠르게 확산되고 있음

    ② 함양지 방식, 하천-수로 방식, 도랑 및 고랑 방식, 범람 방식, 지하관 매설 방식 등

  ⑵ 수직호를 이용하는 방법

    ① 비용이 많이 드는 편

    ② 함양 용량이 작기 때문에 기타 목적으로 수직호가 이미 형성되어 있는 경우

        (폐채석장, 폐사력갱 등)가 아니면 사용은 매우 제한적

  ⑶ 대수층 주입방법

    ① 대수층 분포심도 및 종류에 관계없이 사용가능하므로 매우 융통성있는 방법

    ② 막힘 현상 발생 위험성이 항상 내재하므로 경우에 따라 고비용의 집중적인 전처리 과정이 필요

    ③ 정호의 설계 및 시공에 있어서 용이하고 철저한 청소가 가능하도록 해야 함

  ⑷ 대수층 저장회수법(ASR(aquifer storage and recovery)

    ① ASR(대수층 저장회수)정호로 일컬어지는 하나의 정호를 통하여 함양 및 회수를 동시에 수행

    ② 막힘 현상 방지 및 건설 비용 최소화

 나. 간접 인공함양법(유지)

  ⑴ 유도함양(≒강변여과, 강둑여과)

    ① 강변 또는 호수변에서 50m정도 이격된 위치에 이들 경계와 평행하게 집수 갱로를 설치하거나 수직정호를 선상으로 배열

    ② 하상의 투수성이 높고 하천변 대수층이 상당히 두꺼우며 높은 투수성의 모래 또는 자갈로 구성된 경우,

          배후 지역의 지하수위와 타 하천의 유량에는 큰 영향을 미치지 않으면서 대규모의 지하수를 개발할 수 있음

⑵ 지하수댐

    ① 지하수댐이란 지하수가 유동하는 대수층 내에 인공 물막이벽(차수벽)을 설치

    ② 지하수를 대수층 내에 저류시키고, 관정 등의 시설에 의해 취수하는 대용량 지하수 개발시설.

   ⅰ) 지하수댐의 장점

      ⓐ 지하수댐은 일반저수지에 비해 증발손실과 수몰면적이 없고 수질오염 위험이 적음

      ⓑ 지하수댐은 일반저수지에 비해 상대적으로 공사비가 적으며, 연중 일정한 수온의 물을 취수

      ⓒ 지하수댐(물막이벽)의 붕괴가 적거나 거의 없다는 점

    ⅱ) 지하수댐의 단점

    ⓐ 유지관리비가 비교적 많이 들고, 일시에 다량의 물을 이용하기 곤란하며, 관개용으로 직접 사용하기에는 수온이 낮음

    ⓑ 별도의 양수 시설이 필요한 점

    ⓒ 지하수 저장량에 대한 직접적인 평가가 어려운 점

   ⓓ 지하수가 오염되었을 경우 정화가 쉽지 않은 점

4. 결론

  ⑴ 빗물이 지표를 지나 불포화대를 통해 대수층에 도달하여 형성되는 지하수

  ⑵ 지표수와 달리 기후변화 반응에 민감하지 않아 수량변화폭이 작고, 변화가 서서히 발생

  ⑶ 풍수기 유출량 증가와 가뭄일수의 증가 등으로 지표수자원 관리가 더욱 어려워 질 것으로 예상

  ⑷ 지표수와 지하수의 연계 이용은 기후변화로 인한 수자원의 불확실성에 대비할 수 있는 측면에서 중요

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