지질학 분야 수문 지질학

수문 지질학

수리지질학(Hydrogeology)은 지하수 분포, 이동, 수질에 대한 연구를 다루는 지질학의 한 분야입니다. 수리지질학은 지하수의 발생, 이동, 저장을 이해하는 데 관심이 있습니다. 대수층, 이는 물을 함유한 지질 구조입니다. 수문지질학자들은 다음의 성질을 연구합니다. 바위 물의 이동, 지하수와 지표수의 상호 작용, 인간 활동이 지하수 자원의 질과 양에 미치는 영향을 제어하는 ​​퇴적물. 수문지질학은 지질학, 물리학, 화학, 수학, 공학을 활용하여 광범위한 환경, 지질학, 공학 문제를 해결하는 학제간 분야입니다.

귀중한 천연자원이다. 물이 없으면 지구상에 생명체가 없을 것입니다. 우리 몸의 XNUMX분의 XNUMX는 무게 기준으로 물로 구성되어 있습니다.

물 공급 식량 생산과 산업 활동을 지원하는 데에도 필수적입니다. 식생밀도와 분포를 결정하는 가장 중요한 요소는 강수량이다(Fetter, 2001).

농업 일부 사막에서는 번성할 수 있지만 땅에서 끌어올린 물이나 다른 지역에서 물을 수입해야만 가능합니다(Fetter, 2001).

문명 안정적인 물 공급의 발달로 번영을 누렸다가 물 공급이 중단되면서 붕괴되었다(Fetter, 2001).

사람 신체의 필수 체액을 유지하려면 하루에 3리터(L)의 식수가 필요합니다(Fetter, 2001).

원시인 건조한 땅에서는 일일 총 소비량이 이 정도밖에 되지 않았습니다.

뉴욕시에서 1000인당 일일 물 사용량이 2001L를 초과합니다. 이 중 대부분은 산업, 도시, 상업 목적으로 사용됩니다(Fetter, XNUMX).

통제되지 않은 양수로 지하수를 과도하게 사용하면 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다(Hiscock, 2005).

  • 인근 시추공 및 우물에 해로운 영향을 미칩니다.
  • 토지 침하,
  • 식염수 침입,
  • 그리고 지표수와 습지의 건조.

통제되지 않은 화학 물질의 사용과 토지의 부주의한 폐기물 처리는 지하수 오염을 유발합니다(Hiscock, 2005).

지하수 오염의 주요 원인:

  • 농약,
  • 산업 및 도시 폐기물,
  • 광산의 광미 및 공정 폐수,
  • 유전 염수 구덩이,
  • 지하 저장탱크 누수,
  • 파이프라인 누출,
  • 하수슬러지,
  • 및 정화조 시스템

수문지질학의 범위

수리지질학은 지구 지하 표면의 지하수의 특성, 분포, 이동을 과학적으로 연구하는 학문입니다. 지질학, 수문학, 화학, 물리학, 공학의 요소를 결합한 학제간 분야입니다. 수리지질학의 범위에는 다음이 포함됩니다.

  1. 지하수 발생 및 가용성 연구: 수문지질학자는 지하수 지하수의 발생, 분포 및 가용성을 연구합니다. 이들은 지구물리학적 조사, 시추, 유정 벌목 등 다양한 기술을 사용하여 지하를 탐사합니다.
  2. 지하수의 흐름과 이동: 수문지질학자는 지하수 흐름과 이동을 연구합니다. 그들은 수치 모델을 사용하여 지하수 흐름의 방향과 속도를 예측하고 지하수 내 오염 물질의 이동을 시뮬레이션합니다.
  3. 대수층 특성화: 수문지질학자는 지하수를 저장하고 전달하는 지질 구조인 대수층의 특성을 특성화합니다. 그들은 수리 전도도, 투과율, 저장 계수와 같은 대수층의 수리적 특성을 연구합니다.
  4. 지하수 품질: 수문지질학자는 화학적 조성과 오염물질의 존재를 포함하여 지하수의 품질을 연구합니다. 그들은 펌핑 테스트, 슬러그 테스트, 우물 벌채 등 다양한 기술을 사용하여 지하수를 샘플링하고 분석합니다.
  5. 지하수 관리: 수문지질학자는 지하수 자원 관리에 핵심적인 역할을 합니다. 이들은 수리지질학에 대한 지식을 활용하여 지하수 자원의 지속 가능한 사용 및 보호를 위한 전략을 개발합니다. 여기에는 우물 설계, 지하수 재충전 관리, 지하수 오염 제어가 포함됩니다.
  6. 지하수와 지표수의 상호 작용: 수문지질학자는 지하수와 강, 호수, 습지 등 지표수의 상호 작용을 연구합니다. 그들은 수리지질학에 대한 지식을 활용하여 지표수의 흐름을 유지하는 지하수의 역할을 이해하고 지속 가능한 방식으로 수자원을 관리하기 위한 전략을 개발합니다.

수문지질학적 조사

수문지질학적 조사는 지하수에 있는 물의 특성과 거동을 연구하는 과정입니다. 여기에는 지역의 지질학 및 수문학, 지하수의 양과 질, 수자원 개발 및 관리 가능성과 같은 수문지질학 시스템에 대한 데이터를 수집하기 위한 다양한 도구와 기술의 사용이 포함됩니다.

수문지질학적 조사는 지하수 공급 시스템의 계획 및 설계, 광업 또는 산업 운영을 위한 잠재적 수원 식별, 지하수와 관련된 환경 영향 평가, 기후 변화의 잠재적 영향 평가 등 다양한 응용 분야에서 중요합니다. 지하수 자원에 대해.

수문지질학적 조사에는 지질 지도 작성, 수문학적 데이터 수집, 대수층 테스트, 수질 분석, 지하수 흐름 및 이동에 대한 컴퓨터 모델링과 같은 다양한 활동이 포함될 수 있습니다. 수문지질학적 조사 결과는 지하수 자원의 지속 가능한 사용 및 관리에 대해 정보에 입각한 결정을 내리는 데 사용될 수 있습니다.

수리지질학적 조사에는 다음과 같은 여러 단계가 포함됩니다.

  1. 연구 지역 정의: 수문지질학적 조사의 첫 번째 단계는 연구 지역의 위치와 경계를 포함하여 연구 지역을 정의하는 것입니다.
  2. 데이터 수집: 다음 단계는 연구 지역의 지질학, 수문학, 수문지질학에 대한 정보를 수집하는 것입니다. 여기에는 해당 지역의 지질학적 특성, 지표 및 지하 수문학, 지하수 자원에 대한 데이터 수집이 포함될 수 있습니다.
  3. 데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 연구 지역 내 지하수의 발생 및 이동을 파악합니다. 여기에는 지하수 자원의 질과 양에 대한 데이터뿐만 아니라 지질학적, 수문학적 데이터 분석이 포함될 수 있습니다.
  4. 개념모델 개발 : 수집, 분석된 데이터를 바탕으로 연구지역 지하수계통의 개념모델을 개발한다. 이 모델은 지하수가 지하를 통해 이동하는 방식과 다양한 요인의 영향을 받는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.
  5. 모델 테스트 및 개선: 지하수 시스템에 대한 이해를 높이기 위해 추가 데이터 수집 및 분석을 통해 개념 모델을 테스트하고 개선합니다.
  6. 결과 보고: 수문지질학적 조사의 마지막 단계는 연구 지역의 지하수 자원 관리 및 사용에 대한 권장 사항을 포함하여 연구 결과를 보고하는 것입니다.


수문지질학과 인간사

수로지질학은 여러 면에서 인간사와 밀접하게 연관되어 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.

  1. 물 공급: 수문지질학의 가장 중요한 응용 중 하나는 물 공급을 위한 지하수 자원을 평가하고 관리하는 것입니다. 수문지질학자들은 대수층을 조사 및 특성화하고 재충전율과 지하수 흐름을 추정하며 대수층이 다양한 펌핑 시나리오에 어떻게 반응할지 예측하는 모델을 개발합니다. 이 정보는 물 관리자가 물 할당, 우물 배치 및 펌핑 속도에 대한 결정을 내리는 데 사용됩니다.
  2. 오염물질 수송: 수문지질학자는 지하수 오염을 평가하고 관리하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 그들은 지하수 내 오염물질의 이동을 조사하고, 오염물질이 식수원에 도달할 가능성을 평가하고, 오염된 장소를 복원하기 위한 전략을 개발합니다. 수문지질학적 조사는 산업 현장, 매립지, 기타 오염된 지역에 대한 환경 현장 평가의 일부인 경우가 많습니다.
  3. 토지 이용 계획: 수문지질학은 토지 이용 계획, 특히 지하수 자원이 오염이나 남용에 취약한 지역에서 중요합니다. 수문지질학적 조사를 통해 특정 유형의 개발(예: 주거, 산업, 농업)에 적합한 지역뿐만 아니라 지하수 자원을 유지하기 위해 개발로부터 보호해야 하는 지역을 식별할 수 있습니다.
  4. 기후 변화: 수문지질학은 기후 변화가 지하수 자원에 미치는 영향을 이해하는 데에도 중요합니다. 강수량과 증발산량의 패턴이 변화함에 따라 지하수 재충전율과 지하수 흐름 패턴이 영향을 받을 가능성이 높습니다. 수문지질학적 조사는 대수층이 이러한 변화에 어떻게 반응할지 예측하고 가뭄이나 기타 영향에 특히 취약한 지역을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

전반적으로, 수문지질학은 수자원에 대한 이해와 인간 활동과의 상호작용에 기여하는 중요한 분야입니다.

수문지질학의 역사

수리지질학의 역사는 지하수의 기원과 이동에 관심을 가졌던 그리스, 로마 등 고대 문명까지 거슬러 올라갑니다. 지하수에 대한 최초의 과학적 조사는 15세기 레오나르도 다빈치에 의해 수행되었습니다. 그는 지구를 통과하는 물의 움직임은 태양열과 중력에 의해 추진된다고 제안했습니다.

18세기와 19세기 동안 수문지질학 분야에서는 상당한 발전이 이루어졌습니다. 과학자들은 지하수의 흐름과 지표수와 지하수의 관계에 대한 이론을 개발하기 시작했습니다. 시추 장비 및 펌프와 같은 신기술의 개발로 우물 건설과 지하수 수위 측정이 가능해졌습니다. 이를 통해 지하수 자원의 양과 질에 대한 이해가 높아졌습니다.

20세기에는 수자원 관리와 환경 보호를 위해 수리지질학이 점점 더 중요해졌습니다. 지구물리학적 조사, 컴퓨터 모델링 등 새로운 기술의 개발로 지하수 탐사 및 관리가 더욱 정확하고 효율적으로 이루어졌습니다. 오늘날 수문지질학자들은 지하수 자원의 지속가능성을 보장하고 오염으로부터 환경을 보호하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

수문학적 순환

우리 행성 지구의 물은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재합니다.

수문학 순환(Usul 이후, 2001)

물 순환이라고도 알려진 수문학 순환은 물이 지구 시스템을 통해 이동하는 과정입니다. 주기에는 다음 단계가 포함됩니다.

  1. 증발: 일반적으로 바다, 호수, 강 표면이나 땅에서 물이 액체에서 기체로 변하는 과정입니다.
  2. 증산: 식물이 물을 흡수하여 대기 중으로 방출하는 과정입니다.
  3. 응축(Condensation): 대기 중의 수증기가 냉각되어 다시 액체 형태로 변하여 구름을 형성하는 과정.
  4. 강수(Precipitation): 물이 비, 눈, 진눈깨비 또는 우박의 형태로 대기에서 떨어지는 과정.
  5. 침투: 물이 땅 속으로 스며들어 토양과 암석에 흡수되는 과정.
  6. 유출수(Runoff): 땅속으로 스며들지 않은 물이 지표면을 타고 흐르다가 결국 하천, 강, 바다로 흘러가는 과정.

수문학적 순환은 지구 표면과 땅에 있는 물의 양과 분포를 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 생명을 유지하고 다양한 생태계를 지원하는 데 중요합니다.

수문학적 순환(Fetter 이후, 2001)

증발 지표수(바다, 호수, 강) 및 육지 표면의 물과 증발 식물에서 생산하다 구름.

적절한 기상 조건이 발생하면 강수량 비, 눈 등으로 발생하며 육지나 지표수에 떨어진다.

식물로 덮인 땅에 떨어지는 강수량의 일부는 식물에 의해 유지될 수 있습니다. 이 부분을 이라고 합니다 차단.

이 부분은 일반적으로 대기 중으로 다시 증발합니다.

식물에 남아있는 아주 적은 양의 물이 잎에서 땅으로 떨어집니다. 이 부분의 이름은 다음과 같습니다. 가을을 통해.

지표면에 내리는 강수량 수문학적 순환의 다양한 경로에 들어갑니다.

지표면에 도달하는 강수량의 일부는 먼저 토양과 암석을 적십니다.

일부 일시적일 수도 있다 지표면에 저장 얼음과 눈 또는 웅덩이 속의 물처럼. 이것은 다음과 같이 알려져 있습니다. 우울증 저장.

비나 녹은 눈의 일부는 육지를 가로질러 하천 수로, 호수 또는 바다로 배출됩니다. 이것을 칭한다 육로 흐름 or 표면 흐름.

표면 토양이나 암석이 다공성인 경우, 비나 녹은 눈이 땅 속으로 스며들게 됩니다. 이 과정을 침투.

침투된 물의 일부는 광역 구역 (또는 폭기 구역).

vadose zone의 토양과 암석 공극에는 물과 공기가 모두 포함되어 있습니다.

vadose zone의 물을 vadose zone이라고 합니다. 물을 마시다.

vadose zone의 상단에는 벨트가 있습니다. 토양수.

일부 부분은 바다 함몰부, 유증대(vadose zone)에 저장되고 육로 흐름으로 흐릅니다. 증발하다.

식물은 토양수를 사용하고 다음이라는 과정을 통해 대기에 증기로 증발합니다. 증발.

지표면과 수역의 증발, 식물에 의한 증산은 다음과 같이 하나로 묶입니다. 증발산.

토양이나 암석으로 들어가는 물은 토양 위의 유증대에서 측면으로 이동할 수 있습니다. 지하수 테이블 낮은 고도를 향해.

이 물은 혼류 or 지하 흐름.

침투된 물의 일부; 지하수면에 도달할 수 있음 여과, 지하수 저장을 재충전하십시오.

그러면 물이 수평으로 이동하여 지하수의 흐름 (또는 기본 흐름).

지표면, 지하 및 지하수 흐름 결국 도달 바다 호수와 시내 거기에서 다시 대기로 증발합니다.

어느 정도 깊이에서는 토양이나 암석의 공극이 물로 포화됩니다.

상단 포화 구역 라고 지하 수면 (또는 지하수 테이블).

포화 구역에 저장된 물을 포화 구역이라고 합니다. 지하수.

지하수 이동 as 지하수의 흐름 지구의 암석과 토양층을 통해.

지하수 로 방전 또는 누출 연못, 호수, 시내, 강, 바다 또는 바다로.

수문학 순환의 개략도(Fetter 이후, 2001).


그림은 주요 저수지와 물이 한 저수지에서 다른 저수지로 이동할 수 있는 경로를 보여줍니다.

마그마 워터 지각 깊은 곳의 마그마 속에 함유되어 있습니다.

마그마가 지구 표면이나 해저에 도달하면 수문학 순환에 따라 마그마 물이 물에 추가됩니다(Fetter, 2001).

수문학 과정은 인간 활동의 영향을 완전히 받지 않고 작동하는 경우가 거의 없습니다. 즉, 인간 활동은 이러한 과정에 변화를 가져옵니다.

주요 수정을 초래하는 활동 수 문학적 과정에는 다음이 있습니다.

  • 인공강수,
  • 식생 피복의 변형(조림, 삼림 벌채, 식생 유형의 변화),
  • 도시화,
  • 강에 댐 건설,
  • 관개,
  • 배수,
  • 지하수와 지표수의 추출.

물의 세계적인 분포

지구 전체에 있는 물은 평형.식염수 바다에서

97.25%를 차지합니다.토지 질량과 대기 따라서 2.75%를 함유합니다.만년설과 빙하 2.05% 보유지하수 4km 깊이까지는 0.68%를 차지하며,민물 호수 0.01 %를토양 수분 0.005 %를 0.0001 % 생물권 0.00004%

소개 75% 육지 지역의 물이 잠겨 있습니다. 빙하의 얼음 또는 식염.

육지 지역에 남아있는 물의 XNUMX/XNUMX 98% is 지하에 보관.

인간과 다른 생물군이 이용할 수 있는 아주 적은 양의 담수입니다.

주어진 저수지에 있는 물의 일정한 양을 취하여 물의 추가(또는 손실) 비율로 나누면 다음을 계산할 수 있습니다. 체류 시간 그 저수지 때문에요.

물 분자가 물 분자에서 보내는 시간 바다와 바다 4년 이상.

호수, 강, 빙하 그리고 얕은 지하수 며칠에서 수천년 사이의 체류 시간을 가지고 있습니다.

지하수 거주 기간은 약 2주에서 10년, 그리고 그 이상까지 다양합니다.

비슷한 추정 강하 약 2주의 가치를 제공합니다.

유역 속성

배수 분지

유역 특성은 유역 내에서 이용 가능한 물의 양과 질에 영향을 미치는 유역이나 강 유역의 물리적, 지질학적, 수문학적 특성을 의미합니다. 일부 중요한 유역 속성은 다음과 같습니다.

  1. 크기 및 모양: 대야의 크기와 모양에 따라 물이 모이는 면적과 그 안에 저장할 수 있는 물의 양이 결정됩니다.
  2. 지형: 유역의 지형은 물의 흐름 방향을 결정하고 표면 유출 속도에 영향을 미칩니다.
  3. 지질학: 유역의 지질학은 존재하는 암석과 토양의 유형을 결정하며, 이는 지하수의 저장과 이동에 영향을 미칠 수 있습니다.
  4. 토양 특성: 질감, 구조, 투수성과 같은 토양 특성은 물이 땅 속으로 침투하는 속도와 토양에 저장할 수 있는 물의 양에 영향을 미칩니다.
  5. 식생 피복: 식생 피복은 수문학 순환에서 중요한 과정인 침투 및 증발산 속도에 영향을 미칩니다.
  6. 기후: 기후는 유역 내 물의 양과 분포에 영향을 미치는 온도, 강수량, 증발산량 등 수문학 순환에서 중요한 역할을 합니다.
  7. 토지 이용: 도시화나 삼림 벌채와 같은 토지 이용 변화는 지표 유출수, 침투율, 증발산량을 변화시켜 수문학 순환에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
유역 특성(Usul, 2001 이후).

참고자료

  • 교수.박사. FİKRET KAÇAROĞLU, 강의 노트, Muğla Sıtkı Koçman University
  • Domenico, PA, Schwartz, FW, 1990. 물리화학적 수리지질학. John Wileyand Sons, 미국, 824페이지.
  • Fetter, CW, 2001. 응용 수문지질학(제598판). Prentice Hall, 미국, XNUMXp.
  • 히스코크, K., 2005, 수문지질학. 블랙웰 출판, 389p.
  • Younger, PL, 2007, 환경 내 지하수. 블랙웰 출판, 318 페이지.
  • Usul, N., 공학 수문학. METU Press, 앙카라, 404p.
  • 뉴슨, M., 1994. 수문학 및 강 환경. 옥스퍼드 대학교 프레스, 영국, 221p.