Journal of Soil and Groundwater Environment (한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경)

Korean Society of Soil and Groundwater Environment (한국지하수토양환경학회)
권호 표지

Parametric and Non-parametric Trend Analyses for Water Levels of Groundwater Monitoring Wells in Jeju Island

제주도 지하수 관측망 수위에 대한 모수 및 비모수 변동경향 분석

  • Choi, Hyun-Mi (Department of Geology, Kangwon National University) ;
  • Lee, Jin-Yong (Department of Geology, Kangwon National University)
  • Published : 2009.10.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Water levels in groundwater monitoring wells of Jeju Island were analyzed using parametric and non-parametric trend analyses. Number of used monitoring wells in the analysis are 94 among totally 106 monitoring wells and the monitoring period is greater than single year, from 2001 to 2009. For the trend analysis, both parametric (linear regression) and nonparametric (Mann-Kendall trend test and Sen's trend test) methods were adopted. Results of the linear regression analysis on daily basis indicated that about 58.5% of the monitoring wells showed a decreasing trend, and analysis using monthly median indicated that about 79.8% showed a decreasing trend. The Mann-Kendall trend test and Sen's trend test with monthly median values in confidence levels of 95% and 99% showed the same analysis results. In confidence level of 95%, 32% were decreased, 3% were increased and the remains showed no trend. However, in confidence level of 99%, 16% were decreased, 2% were increased and the remains showed no trend. The largest decline rates of water levels were detected mainly at the coast of the northwestern and southwestern parts, which is expected to closely related to the increased pumping in the urban area and tourist resort.

제주도 지하수관측망의 지하수위 측정 자료에 대하여 모수 및 비모수 경향분석을 수행하였다. 분석대상은 2001년부터 1년 이상 관측된 관측정으로 총 106개 관측정 중 94개가 이에 해당된다. 모수분석은 일평균 및 월중앙값을 이용한 선형회귀분석을 실시하였으며 비모수분석은 월중앙값에 대해 Mann-Kendall trend test와 Sen's trend test를 적용하였다. 선형회귀분석 결과 일평균값에 대하여 58.5%가 감소경향을 나타났으며 월중앙간에 대해서는 79.8%가 감소하는 경향을 보였다. Mann-Kendall trend test와 Sen's trend test를 신뢰수준 95%와 99%로 실시한 결과 두 분석 모두 일치하는 결과를 보였다. 95% 신뢰수준에서는 32%가 감소경향을 보였으며 3%가 증가경향을 나타냈고, 나머지 65%는 경향성이 나타나지 않았다. 또 99%신뢰수준에서는 16%가 감소경향을 보였으며 2%가 증가경향을 나타냈고 그리고 나머지 82%에서는 경향성이 없는 것으로 나타났다. 수위하강이 우세하게 나타난 지역은 제주도 북서부 및 남서부의 해안지역으로 도시 및 관광지에서의 다량의 지하수 양수와 관련 있는 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. 강동환, 양성일, 김태영, 박현주, 권병혁, 2008, 제주도 지역의 해안선에서 이격거리에따른 지하수의 변동성, 대한지질공학회지, 18(2),157-166
  2. 고경석, 김용제, 고동찬, 이광식, 이승구, 강철희, 성현정, 박원배, 2005, 주성분분석과 지구통계법을 이용한 제주도 지하수의 수리화학 특성 연구, 자원환경지질학회지, 38(4), 435-450
  3. 고기원, 1997, 제주도의 지하수 부존특성과 서귀포층의 수문지질학적 관련성, 부산대학교 이학박사 학위논문
  4. 김경호, 신지연, 고은희, 고기원, 이강근, 2009, 지구온난화에따른 제주도 근해의 해수면 상승과 제주도 동부지역의 지하수의 염수대 변화, 한국지하수토양환경학회지, 14(3), 68-79
  5. 김기욱, 고기원, 원종호, 한찬, 2005, 제주도 지하수 관리수위 설정에 관한 연구, 한국지하수토양환경학회지, 10(2), 12-19
  6. 송성호, 이진용, 이명재, 2007, 변동유형 분석법을 이용한 해수침투 관측망 자료 평가, 지구과학학회지, 28(4), 478-490 https://doi.org/10.5467/JKESS.2007.28.4.478
  7. 이광식, 고동찬, 이대하, 박원배, 2002, 제주도 강수의 동위원소 조성의 시공간적 분포: 지하수 함양에의 응용, 38(2), 151-161
  8. 이명재, 김규범, 손영철, 이진용, 이강근, 2004, 국가 지하수관측소 지하수의 자료에 대한 시계열분석 연구, 지질학회지, 40(3), 305-329
  9. 이명재, 이진용, 김규범, 원종호, 2005, 국가지하수 관측소 측정 자료의 이상값 분석, 지하수토양환경, 10(1), 65-74
  10. 이두용, 2001, 고도에 따른 제주도 지하수의 수질특성, 한국토양환경학회지, 5(3), 65-75
  11. 이진용, 송성호, 2009, 토의:지구온난화에 따른 제주도 근해의 해수면 상승과 제주도 동부 지역 지하수의 염수대 변화, 지하수토양환경(인쇄중)
  12. 이진용, 이명재, 이재명, 안경환, 원종호, 문상호, 조민조, 2006, 국가 지하수관측소 지하수위, 전기전도도 및 수온자료에 대한 모수적 및 비모수적 변동 경향성 분석, 지하수토양환경, 11(2), 56-67
  13. Bredehoeft, J.D., 1967, Response of well-aquifer system to earth tides: J Geophys. Res., 72, 3075-3078 https://doi.org/10.1029/JZ072i012p03075
  14. Gilbert, R.O., 1987, Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring, Van Nostrand Rienhold Company, Inc., New York, p. 127
  15. IERR (Institute of Environmental Resource Research), 제주특별자치도 환경자원연구원 홈페이지(http://eri.jeju.go.kr), Accepted at July 22, 2009
  16. Jacob, C.E., 1939, Fluctuations in artesian pressure produced by passing railroad trains as shown in a well on Long Island, New York: Trans. Am. Geophys. Union, 20, 666-674 https://doi.org/10.1029/TR020i004p00666
  17. Kendall, M.G., 1975, rank Correlation Methods, Charles Griffin, London, p. 202
  18. Koh, D.-C., 2005, Charaterization of hydrogeochemistry and flow dynamics of ground water using environmental tracers in Jeju volcanic island, Ph.D. Thesis, Seoul National University
  19. Lee, J.Y., Lee, G.S., and Song, S.H., 2007, An interpretation of changes in groundwater level and electrical conductivity in monitoring wells in Jeju Island, J Korean Earth Science Society, 28(7), 925-935 https://doi.org/10.5467/JKESS.2007.28.7.925
  20. Mann, H.B., 1945, Nonparametric tests against trend, Econometrica, 13, 245-259 https://doi.org/10.2307/1907187
  21. Robinson, T.W, 1939, Earth tides shown by fluctuations of water levels in wells in new Mexico and Iowa: Trans. Am. Geophys. Union, 20, 656-666 https://doi.org/10.1029/TR020i004p00656
  22. Salmi, T., M$\ddot{aa}$tt$\ddot{a}$, A., Anttila, P., Ruoho-Airola, T., and Amnell, T., 2002, Detecting Trends of Annual Values of Atmosperic Pollutants by The Mann-Kendall Test and Sen's Slop Estimates - The Exel Template Application Makesens, Finnish Meteorological Institute, Helsinki, p. 35
  23. Sen, P.K., 1968, Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau, J. Am. Stat. Assoc., 63, 1379-1389 https://doi.org/10.2307/2285891
  24. Todd, D.K., 1980, Groundwater hydrology, second edition. John Wiley & Sons Inc
  25. Won, J.H., Kim, J.W, Koh, G.W, and Lee, J.Y., 2005, Evaluation of hydrogeological characteristics in Jeju Island, Korea. Geosci. J., 9(1), 33-46 https://doi.org/10.1007/BF02910552
  26. Won, J.H., Lee, J.Y., Kim, J.W, and Koh, G.W, 2006, Groundwater occurrence on Jeju Island, Korea. Hydrogeol. J., 14(4), 532-547 https://doi.org/10.1007/s10040-005-0447-4
  27. Yue, S., Pilon, P., and Cavadias, G. 2002, Power of the MannKendall and Spearman's rho test for detecting monotonic trends in hydrological series, J. Hydrol., 259, 254-271 https://doi.org/10.1016/S0022-1694(01)00594-7
  28. Yue, S. and Wang, C.Y., 2002, Discussion: a study of variability of annual river flow of the southern African region, Hydrol. Sci. J., 47, 983-989 https://doi.org/10.1080/02626660209493005