지하수

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한자 地下水
영어의미역 Groundwater
분야 지리/자연 지리
유형 개념 용어/개념 용어(일반)
지역 제주특별자치도 제주시
시대 현대/현대
집필자 고기원
[정의]
제주특별자치도 제주 지역에서 지하의 지층이나 암석 사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물.

[개설]
제주도는 연 평균 강수량이 1,975㎜에 달하는 많은 비가 내리는 지역임에도 불구하고 투수성이 좋은 다공질 화산 암류로 이루어진 관계로 연중 흐르는 하천이 없을 뿐만 아니라, 지표수의 발달도 빈약하여 상수도는 물론 농업용수까지도 모두 지하수로 개발하여 이용하고 있다.

제주도의 지하수를 크게 나누면 기저 지하수, 준기저 지하수, 기저 및 준기저 지하수, 상위 지하수, 기반암 지하수로 구분된다. 연간 지하수 함양량은 총 강수량의 46%인 15억 8만톤에 이르며, 1일 지하수 적정 개발량은 지하수 함양량의 41%인 176만 8천톤이다.

지하수의 수질은 경도가 낮고 알카리성을 띠며, 지하수위는 강수량의 계절적 변화에 의해 여름에 높고 겨울에는 낮아지는 변동을 일으킨다.

[지하수 함양량]
제주도의 연간 강수량은 34억 2700만㎥/년이고 직접 유출량은 7억 8백만㎥/년, 증발산량은 11억 3800만㎥/년이며, 지하수 함양량은 15억 8100만㎥/년이다. 즉, 총 강우량의 46.1%가 지하수로 함양되고 있다.

유역별 지하수 함양량을 보면, 동부 유역이 5억 2900만㎥/년으로 가장 많고, 남부 유역이 4억 5900만㎥/년, 북부 유역이 3억 9600만㎥/년이다. 그렇지만, 서부 유역은 1억 9700만㎥/년으로 4개 유역 중 지하수 함양량이 가장 적다.

[지하수 적정 개발량]
지하수 적정 개발량이란 수질과 양수 량에 영향을 미치지 않는 상태에서 지속적으로 지하수를 양수할 수 있는 양을 의미한다. 제주도의 지하수 적정 개발량은 지하수 함양량의 41%인 1일 176만 8천㎥, 연간 6억 4500만㎥이다. 수역별 지하수 적정 개발량은 북부 수역이 55만 3천㎥/일으로 가장 많고 남부 수역이 50만 2천㎥/일, 동부 수역은 40만 1천㎥/일, 서부 수역이 31만 2천㎥/일이다.

[지하수 부존 형태]
제주도의 지하수 부존 형태는 담-염수 경계면의 형성 및 변동 특성, 서귀포층의 분포 상태, 지하수의 수리 경사, 지하수위 분포 및 변동 특성, 지하수의 수질, 지하 지질 분포 등을 고려하여 기저 지하수, 준기저 지하수[상부 및 하부 준기저 지하수], 상위 지하수, 기반암 지하수의 4가지 형태로 분류할 수 있다.

1. 기저 지하수

염수와 담수의 비중 차에 의해서 담수가 염수 상부에 렌즈 형태로 부존하는 즉, Ghyben-Herzberg원리[이하 “G-H원리”라 한다]에 의해 부존하는 지하수를 말한다.

제주도에서 기저 지하수는 조천읍 북촌리에서 남원읍 위미리에 이르는 동부의 해안 지역과 서부 지역의 한림읍 수원리귀덕리에 이르는 해안 지역, 그리고 모슬포의 대정읍 하모리-산이수동의 해안 지역을 따라 부존하고 있다.

2. 준기저 지하수

지하에 투수성이 낮은 서귀포층이 분포하고 있음으로 인하여 담수 지하수체가 해수와 직접 접하고 있지 않을 뿐만 아니라, 통상적인 G-H비가 적용되지 않는 지하수체를 말한다.

준기저 지하수는 서귀포층의 지하 분포 심도에 따라 상부 준기저 지하수와 하부 준기저 지하수로 구분할 수 있는데, 상부 준기저 지하수는 서귀포층의 상부면을 따라 빠른 선형 유속으로 유동함으로서 풍수기와 갈수 기간에 수위 변동 폭이 크게 나타나며, 채수에 의한 수위 강하량이 최대인데 반해 공당 평균 채수량은 낮은 편이다.

대체로 안덕면에서 서귀포에 이르는 지역은 서귀포층이 해수면 상부에 위치하고 있기 때문에 상부 준기 저하수체가 발달하고 있다. 하부 준기저 지하수는 서귀포층이 해수면 하부에 분포하고 있는 제주도 서부 및 북부 지역에 광범위하게 부존하고 있다.

3. 상위 지하수

비 포화대 내의 치밀질 화산암류나 고 토양층·퇴적층 등의 저투수성 지층 상부를 따라 비교적 빠른 선형 유속으로 유동하거나 고여 있는 일종의 부유 지하수체[Perched Water]를 말한다. 상위 지하수는 대부분 중산간 및 고지대 지역에 편중되어 있다. 영실·Y계곡·돈내코·입석 등지의 용천수들은 상위 지하수가 지표로 용출하고 있는 대표적인 예이다.

상위 지하수는 비 포화대 내의 다른 대수층과 수리적으로 연결되어 있지 않은 단속적인 지하수 체이기 때문에 강우량에 따라 유량 변화의 폭은 크지만 해수와 직접 접촉하지 않으므로 수질은 매우 양호한 편이다.

4. 기반암 지하수

해수면 아래 300~400m 이하에 분포하는 기반암[화강암·용결응회암]내에 발달된 파쇄대나 절리 등과 같은 1, 2차 유효 공극에 부존하는 강우 기원의 심부 지하수를 말한다.

1980년대 말부터 온천 개발을 목적으로 일부 지역에서 심부 시추가 이루어지면서 기반암 지하수에 대한 정보들이 조금씩 알려지기 시작하였는데, 기반암 상부의 지질 구조와 지하수 부존 형태에 따라 수질과 채수 가능량에서 차이를 나타내고 있다.

이미 개발된 12개 온천공의 평균 지온 증 온율은 2.06℃/100m이고, 최대 2.76℃/100m, 최소 1.63℃/100m으로서 내륙 지방보다 낮은 편이다.

[용천수]
제주도의 해안과 고지대의 곳곳에 분포하고 있는 용천수는 지하의 지층 속을 흐르던 지하수가 지표와 연결된 지층이나 암석의 틈을 통해 솟아 나오는 지하수이다. 용천수의 분포 현황을 보면, 200m이하의 저지대에 전체의 92.3%에 달하는 841개소가 대부분 분포하고 있으며, 중산간 지대에 49개소, 600m 이상의 고지대에도 21개소가 분포하고 있었다.

용천수의 분포 상태를 보면, 지형 경사 완만하고 현무암질 용암류가 대지상으로 분포하는 동·서부의 중산간 지역에는 10여 개소에 지나지 않고 있는 반면, 대부분의 용천수들은 지형 경사가 급하고 조면암과 조면질 현무암류가 주로 분포하는 남·북 지역의 중산간 및 고지대에 집중적으로 분포하고 있다.

특히, 남·북사면에 분포하는 용천수들은 주로 하천변이나 그 주변 지역에 위치하는 데 비하여 동·서부 지역에서는 분석구의 주변이나 기슭에서 용출하고 있다.

용천수는 용출 지점의 지질 구조에 따라 크게 용암류 경계형, 절리형, 사력층 형으로 구분할 수 있으며, 용출량은 1일 평균 108만 3000㎥, 최대 160만 8000㎥으로 시기에 따라 용출량의 변화가 큰 편이다.

용천수의 수질은 지역별로 차이를 나타내는데, 대체적으로 해발 200m 이상의 지역에 위치한 용천수들은 강우의 조성에 가까운 수질 조성을 보이고 있는데, 이 같은 현상은 지하수의 순환 속도가 매우 빠름으로써 지층 내에서 물-암석반응이 거의 이루어지지 않고 있음을 의미하는 것이다.

[지하수 체류 시간]
제주도 지하수의 평균 체류 시간은 16년으로서 현생 지하수의 범위에 포함되고 있다. 그렇지만, 제주도 서부의 일부 지역에서는 40년 이상을 나타내는 지하수도 존재하고 있으며, 서귀포를 포함하는 남부 지역은 10년 전후의 체류 시간을 나타낸다.

또한, 삼다수의 경우는 18년이고, 삼양 1동에 있는 큰 물 용천수는 15년, 영실 계곡의 용천수는 1년으로 조사되어 지역에 따라 지하수의 연령이 큰 차이를 보인다.

[지하수위 변화]
제주도 지하수의 수위 변동 유형은 (1) 강우 지배형[남부 지역], (2) 조석 지배형[동부 지역], (3) 강우 및 조석 혼합형[서부 및 북부 지역]으로 구분할 수 있다.

이는 전반적으로 강우량에 의한 계절적인 변화를 일으켜 강우량이 많은 하절기 동안은 상승 국면을 유지하는데 대체로 10월경에 피크를 나타내고, 그 이후부터 하강 국면으로 이어져 다음해 3~4월경에 최저 수위를 보인다.

제주도는 내륙 지역과는 구성 암석의 종류와 암석 화학적 특징이 다르므로 지하수의 수질 역시 많은 차이를 나타내고 있다. 관정 지하수의 수소 이온 농도는 5.6~9.0의 범위를 가지며, 평균 7.3으로서 알카리성을 나타내며, 경도가 낮은 특성을 나타낸다.

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