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지하수란?

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지하수는 물이 지하에서 어떤 상태로 존재하느냐에 따라서 크게 간극수(間隙水)와 열극수(裂隙水)로 나뉜다. 자갈·모래·점토나 이들의 혼합물로 이루어진 미고결된 암석에는 고결된 암석보다 틈새가 많아 다량의 지하수를 함유하고 있는데, 이를 간극수라고 한다. 지하수라 하면 보통은 간극수를 의미한다. 또한 고결된 암석 중에는 큰 절리(節理)·열극·용암터널 등의 공동이 있어 그 곳에 물이 괴 있는 경우가 있는데, 이를 열극수라고 한다. 특히 석회암의 공동에 괸 물을 동혈수(洞穴水)라 하기도 한다. 간극수나 열극수의 기원은 눈이나 비 등의 천수(天水)로부터 유래한다. 지하에 스며든 천수는 암석의 표면에 피막을 만들고, 피막이 어느 정도 두꺼워지면 물은 보다 깊은 곳으로 이동한다. 그러다가 어느 정도의 깊이에서는 그 하부에 있는 불투수층(不透水層)에 막혀서 하강을 중지하고 그 곳에 정체된다. 지하수는 이와 같이 집적된 물을 말한다.

지하에서 지하수로 포화된 투수층(透水層)을 대수층(帶水層)이라 하며, 이 대수층의 표면을 지하수면이라 한다. 한편, 지하수면 상부의 투수층에도 포화상태를 이루지 않은 지하수가 존재한다. 투수층이 두꺼워서 중간에 다소 수평한 불투수층이 끼어 있는 경우, 불투수층 상부에 대수가 이루어지기도 하는데, 이를 주수(宙水)라고 한다. 지하의 지층은 투수층만 연속된 것이 아니라, 투수층과 불투수층이 교대로 겹쳐 있는 경우가 많다. 이러한 경우에 불투수층과 불투수층 사이의 투수층에는 피압지하수(피압수)가 생긴다. 피압지하수는 주위보다 높은 압력을 받고 있어서 이러한 곳을 판 우물의 수두(水頭)는 지하의 얕은 곳까지 상승한다. 경우에 따라서는 지상으로 분출되기도 하는데, 이를 자분수(自噴水)라고 한다. 피압지하수의 압력은 지층이 경사져 있을 때 더욱 커진다. 자유(自由)지하수나 피압지하수는 모두 천수에 의하여 생기지만, 지상에 호수나 하천 등이 있을 경우, 서로 관계를 맺게 된다.

하천수에 의하여 지하수가 생기는 현상을 복류(伏流)라고 하며, 그 물을 복류수라고 한다. 일반적으로 하천수는 지하수와 연결되어 기존의 지하수면에 영향을 미친다. 자유지하수는 천수에 의하여 그 수면이 높아지고, 지하수면에 연결된 모세관대에서의 증발이나 식물의 흡인, 우물의 양수 등으로 수면이 낮아진다(수직이동). 이는 곧바로 자유지하수의 증감을 의미하지만, 피압지하수에서는 수두의 변동이 반드시 지하수의 증감을 의미하는 것은 아니다. 피압지하수는 대수층이 지표에 노출된 경우 또는 지표 가까이에 있는 경우 그 부분에서만 천수의 영향을 받는다. 이러한 경우 천수로 인한 지하수의 증가는 압력의 상승을 가져온다. 피압지하수의 수두변화에는 조석(潮汐)과 대기압도 큰 영향을 미친다. 조석의 영향은 대개 정비례 관계로 나타나며, 대기압은 반비례 관계로 나타난다. 그 밖에도 피압지하수의 수두 변화는 우물의 양수에도 영향을 받는다. 우물의 양수는 피압지하수의 수두를 낮추는데, 그 영향이 시간적으로 빨리 전파되며 그 범위도 크다. 지하수를 대량으로 양수하면 주변에서 수평이동에 의한 지하수의 보급과 상하의 불투수층에서 수직보급이 이루어진다. 따라서 점토층의 물은 강제로 배출하면, 지층이 수축을 일으키며 지반침강(地盤沈降)를 유발하는 일도 생긴다.