Geophysical and Geochemical Studies for the Saline Water Intrusion under the Paddy Field in Kyoung-gi area, Korea

경기 지역 농경지 하부로의 해수 침투에 관한 지구물리 및 지구화학적 연구

Most of saline water inousions have been diagnosed by geophysical or geochemical approach independently. The objective of this study is to provide the effective method to detect the saline water intrusion on the ground water in the vicinity of seashore using these two methods. Schulumberger sounding, frequency domain electromagnetic sounding and geochemical analysis of ground water were carried out to explore saline water intrusion. Schulumberger sounding was implemented in dry surface condition before irrigation water was introduced into the field, while electromagnetic sounding was carried out in wet ground condition after the irrigation. The purpose of duplicated measurements on the equivalent spot at different times was to investigate the variation of anomaly zone depending on the amount of ground water. It was possible to discriminate the anomalous zone due to high water saturation from the low electric resistivity zone by high salt concentrations through this way. For the verification of the geophysical result, the ground water samples in the study area were collected and analysed at the 23 points near the measuring spots. The groundwater at the spot nearest to the sea water intrusion identified by geophysical method indicates higher salinity than the standard limit concentration for agricultural irrigation water (250 mg/1). Isotope analysis of $D({^2}H)$ vs. is ${^18}O$ and PCA analysis were used to discriminate the anthropogenic pollution from those of high salinity from sea water intrusion.

현재까지의 해수침투에 관한 대부분의 연구들은 조사방법상, 지구물리적 방법과 지구화학적 방법으로 뚜렷이 구분지어 접근되어왔다. 본 논문에서는 경기도에 위치한 해안 경작지 하부로의 해수침투 문제를 경제적이면서 효율적으로 접근하기 위하여 한 조사 지역에 대하여 두 탐사 방법을 동시에 적용하고자 하였다. 본 연구에서는 슬림버져 배열의 전기비저항 수직탐사, 주파수 영역 전자탐사 그리고 대상 지역 내 지하수에 대한 지화학 분석 등의 탐사방법이 적용되었다. 지구물리적 방법으로 적용된 전기비저항 수직탐사는 관개 경작지에 물이 없을 때 실시하였으며, 전자탐사는 경작지 내 관개수가 유입된 후에 측정하였다. 이러한 동일 조사 지역에서의 시기를 달리한 측정은 지하수량의 변화에 따른 전기 비저항 이상 지역의 분포 변화를 살피기 위하여 실행되었으며 결과적으로 지하수량의 증가로 인해 전기비저항이 낮아진 지역을 동일한 양상을 보이는 해수침투 지역으로부터 구분할 수 있었다. 앞의 지구물리 탐사결과를 뒷받침하기 위하여 대상 지역 내에 23곳의 사용중인 지하수를 채집하여 지구화학적 분석을 실시하였다. 지구화학 분석결과, 앞의 지구물리 탐사결과에서 밝혀진 해수침투 지역과 가장 가까운 곳의 물시료에서 농업용수 기준(250 mg/l)을 초과하는 높은 염도를 나타내었으며 수소와 산소원소를 이용한 동위원소 분석과 통계방법인 주성분 분석을 통하여 내륙 지역에서 나타난 지하수내의 높은 염분은 상부 주택가로부터 유입되었음을 알 수 있었다.