III. 지하수 유출량의 변동과 해빈 미지형변화
1) 지하수위와 유출량 변동성의 주기
조위 자료의 주기 파악을 위하여 FFT(Fast Fourier Transform) 분 석을 시행하였다. 그 결과 주기는 각각의 측량시기에 따라 다음 표와 같이 도출되었다(표 7). 이에 따르면 조위는 반일주조의 특성을 보이는 조석의 특징을 그대로 반영하는 모습을 보인다. 조위 자료에 측정한 지 하수위 자료 및 추정한 지하수 유출량 자료를 그래프에 함께 도시하였 다(그림 11-13). 제시된 지하수위 자료는 해수면을 기준으로 한 고도이 다. 그리고 각각의 지하수위의 기술적 통계를 구하여 분석하였다(표 8).
그림 11. 지하수위 및 유출량 변동 (2015.08.29.-30.)
그림 12. 지하수위 및 유출량 변동 (2015.09.05.-06.)
그림 13. 지하수위 및 유출량 변동 (2015.09.19.- 20.)
이를 살펴보면 해빈의 지하수위와 유출량의 경우 고조위 이후에 동 일하게 최대값을 나타내고 하강하는 경향을 보여 조석과 비슷한 주기 가 뚜렷이 나타난다. 모든 측정 기간에서 해빈 지하수위가 다른 지하수 위에 비하여 가장 높게 상승하는 모습을 보이며, 변동계수도 높게 나타 난다. 이는 다른 지하수위에 비하여 해빈 지하수위의 변동성이 크다는 것을 의미한다. 또한 사리인 8월 29-30일의 경우 표준편차가 38.12, 변동계수가 0.155인데 반해 조금 시기인 9.5-6일과 9.19-20일에는 각 각 18.45-21.66, 0.087-0.098로 낮았다. 이는 조위의 변동성이 큰 사 리에 해빈의 지하수위도 크게 변동하였다는 것을 의미한다.
조위 변동이 크게 나타나는 사리에는 사구의 지하수위 변동이 조석 주기와 일치하는 모습이 드러나지만, 조위 변동이 작게 나타나는 조금 에는 사구의 지하수위 변동이 조석주기와 일치하지 않는다. 특히 9월 19일 고조위가 낮게 나타난 오전 10시 경에 사구의 지하수위는 반응하 지 않고 계속 하강하는 모습을 보였다. 즉 사구 지하수위는 조위가 충 분히 높을 때에만 반응한다고 볼 수 있다. 변동계수나 표준편차 역시 사리와 조금 모두에서 해빈에 비하여 작게 나타나는데, 이는 조위에 따 른 지하수위의 변동성이 해빈보다 사구에서 미약하다는 것을 의미한다.
반면 습지의 지하수위의 경우에는 조위의 변동 정도에 관계없이 일 정한 경향을 보인다. 표준편차나 변동계수가 각각 0.8-1.8, 0.003-0.007 정도로 거의 변화가 없으며, 각각의 측정시기 사이에 수 위가 변하긴 하였지만 특정한 측정시기 동안에는 대체로 일정하였다.
이는 습지의 지하수위가 조위 변동에 거의 반응하지 않는다는 것을 의 미한다. 대신 강수에 영향을 많이 받았을 것으로 예상되는데, 연구지역 의 지하수위 측정시기 전후의 강수 사건은 다음 <표 9>와 같다. 이를 보면 8월 28일 첫 번째 측정 일자 직전에 강수량이 23mm를 기록하였 다. 자료를 살펴보면 8.29일에 바로 지하수위에 반영되는 것이 아니라, 어느 정도 시차를 두고 9월 5일 측정 시기에 반영된 것으로 추정된다.
이는 사구와 사구습지에서의 지하수위가 강수사건에 대하여 최대 3개 월 정도의 시간 지체가 나타나기 때문으로 판단된다(Packham and Willis, 1997).
일 시 일 강수량(안도 AWS) 일 강수량(만리포 AWS)
2015.08.27. 5.0 2.0
2015.08.28. 23.0 2.0
2015.09.02. - 3.5
2015.09.03. 1.5 -
2015.09.11. 1.0 1.0
표 9. 연구지역 강수 일시 및 일 강수량(mm)
유출량의 경우 해빈과 상당히 유사한 변동 폭과 주기를 보인다. 특히 사리에 평균 유출량이 조금에 비하여 많으며, 변동성 역시 사리에 더욱 컸다. 이는 유출량이 조위의 영향을 직접적으로 받기 때문으로 판단된 다. 이를 통해 유출되는 지하수는 내륙 방향에서 온 것이라기보다는 만 조 시 해빈 표면에 침투한 염수에서 비롯된 것으로 추론할 수 있다.
이로부터 해안선과의 거리에 따라 지하수위 변동에 영향을 미치는 인자가 달라진다고 판단할 수 있다. 해안선과 가까운 해빈의 지하수위 에 비하여 사구와 습지의 지하수위를 비교해 보았을 때, 조석의 영향은 내륙으로 갈수록 지하수위 변동에 미치는 영향력이 적어지게 된다 (Horn, 2006). 즉, 해안선에 가까운 곳에서는 지하수위 변동에 미치는 조석의 영향력이 크지만, 내륙에서는 강수가 지하수위 변동에 미치는 영향력이 크다고 판단할 수 있다. 이로부터 해안사구가 내륙 방향으로 의 염수 유입을 차단하는 역할을 수행한다는 사실(유근배 등, 2013)을 간접적으로 확인할 수 있다.
또 다른 특징 중 하나는 사구와 해빈의 지하수위가 조위가 상승할 때는 급격히 상승하나 조위가 하강할 때는 천천히 하강한다는 것이다.
이는 지하수위 변동이 이력현상(hysteresis)을 보이는 것으로 파악할 수 있다(Nielsen, 1990; Horn, 2002). 또한 조위의 상승 국면에서는 지하수위가 조위보다 낮은데, 이는 이 시기에 지하수 유출 지점이 해수 면과 일치하여 움직인다는 것을 의미한다. 조위의 하강 국면에서는 지 하수위가 조위보다 높은데, 이는 이 시기에 지하수 유출 지점이 해수면 과 분리되어 지하수위와 조위의 하강속도가 달라진다는 것을 의미한다 (Turner, 1993). 이러한 차이가 유출량의 이력현상을 유발하였다고 판 단된다.