Analysis of the Effects of Drainage Systems in Wetlands Based on Changes in Groundwater Level, Soil Moisture Content, and Water Quality

지하수위, 토양수분함량 및 수질변화를 활용한 습윤화 지역의 배수시설 효과 평가

Abstract

Groundwater flow due to hydraulic gradients across a geologic barrier surrounding a dam reservoir can cause swamps or wetlands to form on the downstream side of the dam, thereby restricting land use. The difference in head between the reservoir level and the downstream groundwater level creates a hydraulic gradient, allowing water to flow through the geologic barrier. We constructed a drainage system at the Daecheong dam to study the effects on groundwater levels and soil moisture contents. The drainage system consisted of a buried screened pipe spanning a depth of 1-1.5 m below a land surface. Groundwater levels were monitored at several monitoring wells before and after the drainage system was installed. Most well sites recorded a decline in groundwater level on the order of 1 m. The high-elevated site (monitoring well W1) close to the reservoir showed a significant decline in groundwater level of more than 2 m, likely due to rapid discharge by the drainage system. Soil moisture contents were also analyzed and found to have decreased after the installation of the drainage system, even considering standard deviations in the soil moisture contents. We conclude that the drainage system effectively lowered groundwater levels on the downstream side of the dam. Furthermore, we emphasize that water seepage analyses are critical to embankment dam design and construction, especially in areas where downstream land use is of interest.

댐 저수지의 높은 수위와 댐 외부 지역의 지하수위간의 수두 차이는 지질 방벽을 통한 물의 흐름을 발생시킨다. 이로 인하여 발생한 유역 외 지역의 얕은 지하수위는 토양 습윤화를 초래하여 토지이용에 제약을 가져온다. 본 연구에서는 습윤화가 진행된 소유역내에 지하 1~1.5 m 심도에서 유공관 등의 배수시설을 설치한 후 그 효과를 분석하였다. 배수시설 설치 이전에 비하여 지하수 관측정에서의 수위는 1 m 이상 하강한 것으로 나타났으며, 저수지와 인접한 골짜기 상류(W1 지점)의 경우에는 2m 이상 하강하여 지하수의 빠른 배출에 의한 효과가 발생하였다. 또한, 지역 내 토양수분함량 및 그 표준편차도 감소하여 배수시설에 의한 지하수위 하강이 토양 습윤화를 억제한 것으로 분석되었다. 댐의 설계 시에는 지형지리적 특성을 고려하여 수두 차이에 의한 외부 지역으로의 누수 현상 예측 및 관련 대책을 수립해 나가야 한다.

서 언

댐 지역에서의 지질방벽은 댐의 좌우안과 저수지를 둘러싸고 있는 산지 지형을 의미하는데, 이는 저수지내 담수의 유역 외부로의 유출을 차단하는 역할을 하게 된다. 이와 같은 지질방벽의 암반 조건은 물의 누수를 방지할 수 있어야하며, 심한 파쇄대가 존재할 경우 저수지의 누수 발생 및 댐의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.

댐 제체의 기초 및 좌우안을 통한 물의 누수는 댐의 설계 시공 단계에서 주로 검토되고 준공 이후에도 연구가 일부 수행되었으나(Unal et al., 2007; Friend et al., 2010; Berhane et al., 2013), 저수지를 둘러싸는 지질방벽에 대한 연구는 흔치 않은 편이다. Kawanabe et al. (1999)는 일본 남부지역의 칼데라 호수인 Ikeda 호수 주변의 지하수 및 지표수에 대한 산소-수소 동위원소 분석을 통하여 Ikeda 호수의 동남 방향으로 지층을 통한 물의 유출이 발생하고 있음을 규명한 바 있다. Oursingbe and Zhonghua (2010)는 아프리카 Chad 호수 주변의 대수층내의 지하수에 대한 동위원소 분석을 통하여 제4기 충적층내 지하수의 기원이 호수도 포함됨을 밝힌 바 있다. Metwaly et al. (2006)은 이집트 아스완댐 상류 저수지인 Nassar 호수에서 주변의 Nubian 사암층으로의 누수량이 호수 지역 물수지의 일부를 차지하고 있음을 파악하고, TDEM (Time domain electromagnetic technique) 기법을 이용하여 사암층의 공극율 등 수리특성을 규명하였으며 이로부터 Darcy 법칙을 이용하여 호수의 누수량을 추정한 바 있다. Li et al. (2008)은 중국 Pushihe 발전소의 상류지역 저수지로부터 주변 암반을 통한 유출 특성을 수치해석 모델을 이용하여 평가한 바 있는데, 암반내 수리전도도의 정확성을 최대한 확보하여 수행한 모델링 결과에 의하면 차수처리가 없을 경우 5,832.92 m3/d의 유출이 발생할 것으로 추정한 바 있고 이에 대한 대책으로서 커튼 그라우팅을 실시하여 투수성을 3 Lu 이하로 낮출경우 3,571.27 m3/d의 유출이 발생하는 것으로 평가된 바 있다. 국내에서는 대청댐의 좌안과 연결된 지역에서 저수지 주변 지질방벽(산지지형)을 통한 누수에 대하여 수리지질학적 및 이화학적 특성 분석을 통하여 평가한 바 있다(Kim, 2012; Kim and Park, 2014).

대청댐 건설 이후 저수지 유역 외부의 미호동 지역에서의 토지 습윤화에 대한 민원이 지속 발생된 바 있는데, 2008년 이후 수차례에 걸친 현장조사를 통하여 습윤화의 원인을 규명하였으며, 높은 저수지 수위에 의한 지하수 수위차에 의하여 물이 저수지 외부 지역으로 유동하면서 지표부근으로 흘러 습윤화를 야기시킨 것으로 평가된 바 있다(Kim, 2012). 이후 정밀안전진단을 실시하고 주민생활의 불편을 해소하기 위하여 일부 주거지 및 농경지를 대상으로 2014년에 맹암거 등을 활용한 지하수 배수시설을 설치하였다. 본 연구의 목적은 댐 주변 미호동 지역에서의 지질방벽을 통한 지하수 누수로 발생된 지표 습윤화 현상을 해소하기 위하여 설치된 배수시설의 효과를 지하수위, 수질 및 토양수분 등의 현장 조사 자료를 활용하여 평가하는데 있다.

 

연구지역

지형 및 지질

연구지역은 대전광역시 북측에 위치한 대청댐 좌안과 연결된 미호동 일대이다. 연구지역 동측은 대청호가 접하고 있으며, 좌측은 대청댐 하류의 금강과 접하고 있다(Fig. 1). 저수지의 수위는 만수위시 약 80.0 El.m, 저수위시 약 60.0 El.m이며, 하류의 금강은 약 30.0 El.m로서 고도 차이는 30 m를 넘고 있다. 연구지역을 사이에 두고 서측의 금강 본류와 동측의 대청호 사이는 거리가 약 600~700 m에 불과하여 비교적 좁은 편이며, 능선부의 표고는 약 100~150 El.m로서 동고 서저의 지형 특성을 보인다. 저수지 수위 75 El.m를 기준으로 할 때 지질방벽의 최소 폭은 약 150 m에 불과하여 매우 좁은 특성을 갖는다(K-Water, 1971; Ministry of Construction, 1973; K-water and Daewoo Co., 2005; Kwater and Hyundae Co., 2005; K-water and Samsung Co., 2005).

Fig. 1.Location of the study area and monitoring sites.

본 지역의 주 암석은 편암과 규암이며, 화강암류가 부분적으로 존재하는 지역으로서, 엽리에 의한 쪼개짐이 발달하는 편암은 풍화에 약한 특성을 보이며 남북으로 발달한 드러스트 단층은 부수적인 동서방향의 주향이동성 단층들과 함께 파쇄대를 형성함으로써 전반적으로 연구지역내 암석은 풍화가 상당히 진행되어 있다(Fig. 2). 323개의 기존 시추조사 자료에 의하면, 일축압축강도는 평균 372 kg/cm2, 표준편차는 290 kg/cm2이며, 히스토그램 분포에서도 + 비대칭도를 보여 일축압축강도가 매우 낮은 편이다. 동측의 대청호와 접하는 산지의 능선에서의 풍화암 심도는 평균 10.3 m, 최대 26.0 m로서 풍화가 깊이 형성되어 있다. 164개 시추공에서 수행된 투수시험 결과, 풍화암은 평균 4.19×10-4 cm/s, 연암은 평균 1.47×10-4 cm/s, 경암은 평균 3.15×10-5 cm/s 정도로 비교적 높은 투수성을 보이고 있다(K-water and Daewoo Co., 2005; K-water and Hyundae Co., 2005; K-water and Samsung Co., 2005). 이와 같은 저수지의 높은 수위와 지반의 큰 투수성는 연구지역내에서의 지하수 흐름이 동측에서 서측으로 형성되는데 기여하고 있으며, 특히 계곡 중상류(Fig. 1의 W2 인근)에는 지하수의 지표 유출로 인한 습지가 형성되고 있어 농경활동에 장애를 초래하고 있다. 이와 같은 습지는 저수지의 수위가 변화함에 따라 출현 고도가 함께 변화되는 특성을 보이고 있다(Kim, 2012).

Fig. 2.Geological map of the study area.

현장조사 및 시료채취

2014년 10월 6일부터 7일까지 현장조사를 실시하였는데, 지하수 수위 조사는 연구지역내 총 4개 관측정, 수 시료 채취는 지하수 7개 지점(관측정과 기존 관정 3개소(W5, W6, W7)) 및 지표수 2개 지점(R1, R2)에서 각각 실시되었다(Table 1, Fig. 3). 토양수분함량의 분포는 지층내 얕게 분포하는 지하수위의 영향을 받는 지역에서의 토양 습윤 상태를 추정하는데 사용되며, 연구지역과 같이 누수에 의한 토양 습윤화 방지를 위한 배수 대책을 수립할 경우 그 효과를 평가하는데 활용될 수 있다(Fig. 3 참조). 배수시설 설치 이전인 2008년부터 2009년까지 매 2~3개월 단위로 연구지역내 약 28개 지점에서 5회 조사된 바 있으며, 2014년 10월에는 과거자료와의 비교를 위하여 32개 지점을 대상으로 조사를 실시하였다. 토양수분함량의 측정은 지표하 약 20 cm 지점을 대상으로 약 1주일 이상 무강우 기간이 경과한 후 실시함으로써 강우에 의한 영향을 최대한 배제하였다.

Table 1.Groundwater monitoring wells and sampling sites in the study area.

Fig. 3.Groundwater drainage system in the study area.

 

지하수 배수시설의 설치

연구지역은 산지 지형을 제외하고 논이 대부분을 차지하며 일부 밭과 주거지가 분포하고 있는데, 저수지 기원의 지하수 유출에 의하여 습지가 형성되는 등 토지이용에 장애가 발생하고 있는 A 분지에 대하여 지하수 배수시설을 설계, 시공하였다(Fig. 3). 골짜기 상류부에서 지하수위가 얕고 습지화가 진행되어 있어 하류로의 배수를 양호하게 하기 위하여 전체 계곡을 대상으로 배수시설을 설계하였다. 농경지를 따라 평균 1 m의 깊이에 유공관 621 m (구경 400~600 mm), 쇄석으로 채워진 배수층 416 m, 집수정 18개소를 설치하였으며, 특히 계곡 상류부의 3개소(Site 1, 2, 3)에 대해서는 하류로의 배출을 용이하게 하기 위하여 약 1.5 m 심도에 유공관과 쇄석을 매설하여 얕은 지하수를 집수할 수 있도록 하였다. 당초에 site 1 지역은 지하수 유출에 의하여 직하부에 직경 수 m 규모의 연못이 형성되었으며, site 2 지역은 지하수 유출로 인한 습지화가 진행되어 토지 이용이 거의 불가능한 상태였으며, site 3 지역은 주택 내부 바닥이 높은 습도가 나타나는 현상이 존재하는 지역이었다.

 

지하수위의 변화

지하수위 자동 관측은 2013년 1월부터 2014년 10월까지 1시간 간격으로 실시되었는데, 배수시설이 설치된 5~6월을 기준으로 전후의 기간을 구분(전: 2013년 1월~2014년 4월, 후: 2014년 6월~10월)하여 지하수위 변화를 비교하기 위하여 저수위 수위와 지하수위의 산점도를 도시하였다(Fig. 4).

Fig. 4.Relationships between reservoir water levels and groundwater levels at the monitoring wells before and after construction of the drainage system.

배수시설 설치 이전을 보면, W1과 W3 관측정의 경우는 계곡 상류부 및 능선부근에 설치되어 있고 저수지에 가깝게 위치하여 저수지의 수위 변화에 민감하게 반응하고 있으며, 강우에 의한 수위 상승과 봄철 갈수기 인근 지역에서의 양수로 인한 수위 강하 현상이 부분적으로 나타나고 있다. W2 관측정은 지하수 배출로 인한 습지가 발달한 지역으로서 지하수의 지표 유출이 많아 수위 변화가 크지 않으며, W4의 경우에는 비교적 중하류에 위치하고 있어 저수지 수위 변화에 민감하지 않은 특성을 보인다. 배수시설 설치 이후에는, 지하수의 하류로의 배출이 양호해져서 강우에 의한 충진 현상이 상대적으로 줄어든 것으로 추정된다. 배수시설 설치 이전의 지하수와 저수지 수위의 상관계수는 W1 0.68, W2 0.64, W3 0.86, W4 0.17이며 설치 이후에는 각각 0.98, 0.69, 0.81, 0.54로 나타나 전체적으로 증가하였으며, 고지대이면서 저수지에 가까운 관측정에서 저수지 수위와의 상관성이 높게 나타나고 있다.

배수시설의 설치 효과를 평가하기 위하여, 각 관측정에서의 배수시설 설치 전후의 저수지 수위와 지하수위 사이의 회귀식을 도출하였으며(Fig. 4), 저수지 수위 조건(65, 70 및 75 El.m)별로 배수시설 설치 전후의 지하수위를 회귀식을 이용하여 추정하였다(Table 2). 저수지 수위가 65.0 El.m인 경우의 4개 관측정 지하수위의 평균 강하량은 약 1.55m, 저수지 수위가 70 El.m인 경우에는 약 1.75 m, 저수지 수위가 75 El.m인 경우에는 약 1.95 m 등으로서, 모든 경우에서 배수시설 설치 이후의 지하수위가 하강한 것으로 나타나 1m 이상의 배수 효과가 발생된 것으로 평가된다. 다만, 낮은 저수지 수위 조건에서 상대적으로 수위 강하량이 작은 것은 Fig. 4에서 보듯이 일부 관측정에서 갈수기의 낮은 수위가 회귀식에 반영된 현상으로서 저수위의 높이에 따른 수위 강하량 차이는 명확하지 않은 것으로 파악된다.

Table 2.Estimated groundwater levels corresponding to reservoir water levels before and after construction of the drainage system.

 

수질 및 동위원소 특성

배수시설 설치로 인한 물의 화학적 특성 변화를 파악하기 위하여 배수시설 이전(2008년 12월)과 이후(2014년 10월)의 수질 분석 자료를 비교하였다(Table 3). 여기에서, 2008년에 분석된 W4', W6', W7' 지점은 2014년의 W4, W6, W7 지점과 정확히 일치하진 않으나 인근 지점의 자료에 해당한다. 2008년의 지하수 온도는 동절기에 접어들면서 2014년에 비하여 약간 낮은 특성을 보이고 있으며, 전기전도도는 최상류인 W1 지점이 저수지 및 하류 금강의 지표수보다 낮아 오염에 노출되지 않았음을 알 수 있으며, 최하류인 W5 지점이 가장 높게 나타나 상류 농경지와 주거지의 영향을 반영하는 것으로 보인다. 반면에 습지가 발달하고 있는 W2 지점의 전기전도도는 저수지와 비슷하거나 약간 높은 값을 보인다. W2 지점의 양이온 함량은 지표수와 유사하며 음이온은 SO42-와 NO3-를 제외하고 지표수와 유사한 범위를 보이는데, NO3-는 W2 지점 직상류에 위치하는 과수원에서 배출되는 오염 영향을 받은 것으로 추정된다.

Table 3.Results of geochemical analysis of water samples.

일반적으로 지하수의 체류시간이 길어지면서 물-암석반응이 진행되어 pH가 높아지고 용존 이온의 함량이 증가되며 전기전도도가 높아지는 경향을 보이지만, 연구지역의 두 기간에 분석된 지하수에서는 pH의 증가에 따른 전기전도도 증가가 뚜렷하지 않다(Hounslow, 1995). 이는 저수지에서 기원한 지하수가 단기간에 이동하면서 물-암석 반응이 충분히 진행되지 못하기 때문으로 보인다. 또한, pH의 증가에 따른 산화-환원 전위와 용존산소의 변화도 뚜렷하게 관찰되지 않으며 저지대인 W4, W5, W7 지점에서 낮은 값을 보이는 것은 이들 관측정의 실질적인 시료 채취 심도가 대청댐 하류 하천수위보다 훨씬 낮아 상대적으로 환원 조건하에 있기 때문으로 보인다.

지하수와 지표수의 수질 유형을 파악하기 위하여 Piper diagram을 작도하였다(Fig. 5). 2008년 12월의 경우 Ca(Mg)HCO3 유형을 보이며, 2014년 10월은 대부분 Ca(Mg)HCO3 유형을 보이나 W1과 W5의 경우에는 Ca(Mg)Cl(SO4) 유형을 나타내고 있어 장기간의 물-암석 반응이 뚜렷해 보이진 않는다. 배수시설 설치 전후의 뚜렷한 수질 유형의 변화는 나타나지 않으나, 2014년에 최상류의 W1은 채취 시점이 10월인 점을 고려할 때 인근 과수원의 영향을 받아 Cl-의 함량이 증가된 것으로 보인다. W2, W3, W4, W6의 경우에는 분지내 중상류에 위치하여 전형적인 지하수 수질 특성을 나타내며, W5 및 W7의 경우에는 분지내 저지대로서 관정의 표고와 수시료 채취 심도 등을 고려할 때 대청댐 하류의 금강에 의한 영향으로 하천수의 수질 유형과 유사한 특성을 나타내고 있다.

Fig. 5.Piper diagrams for water samples in the study area.

지하수와 지표수의 동위원소 특성을 보면, 산소 동위원소는 -8.86~8.2‰의 범위를 보이며, 수소 동위원소는 -60.89~-57.57‰ 범위를 나타낸다. 두 동위원소를 도시한 결과, 세계강우직선(δ2H=8δ18O +10) 주변에 도시되어 이들이 강수에서 기원된 순환수임을 지시한다(Fig. 6). 두 상관관계로부터 순환강우선의 관계식을 δ2H = 4.83δ18O-17.61로 제시할 수 있고, R2값이 0.81로 설명력이 높음을 알 수 있다. 지표수의 S1, S2 지점은 대청댐 하류 갑천 합류 인근(K1, K2)의 값(Jeong and Moon, 2009) 보다 우측에 도시되어 있어 저수지 물의 증발에 의한 효과를 보여준다. 대부분의 지하수 시료가 지구순환수선보다 우측에 도시되고 있어 물의 기원이 단기간의 강우에 의한 함양이기 보다는 댐 상류에서 발생된 강우 및 증발을 겪은 저수지 물의 유입에 의한 것으로 추정할 수 있다. 또한, 연구지역과 같이 대규모 저수지가 위치한 경우에는 강수의 양이 저수지 물의 양보다 현저히 적기 때문에 강수에 의한 하천수 동위원소 조성의 변화는 매우 미미할 것이며, 이는 대청댐 하류의 갑천 합류부 인근의 K1 및 K2와 비교해 보면 연구지역 시료에서 증발효과가 현저히 나타나는데서 알 수 있다. 또한, 장기간 증발을 거친 저수지의 물이 하류로 흘러나가는 금강 본류와 인접한 W4 지점이 기타 3개 지점에 비하여 증발효과가 크게 나타나는데, 3개 지점의 경우에는 저수지의 지하 유출뿐 아니라 강우의 직접 함양 성분이 함께 반영되어 있기 때문으로 보인다.

Fig. 6.Results of oxygen-hydrogen isotope analysis.

유럽과 아프리카 지역에서 고도 효과에 의한 변화는 지형표고 100 m 상승시 강우의 산소 동위원소비는 0.15~0.5‰ 정도 감소하며 수소 동위원소비는 0.25~2.6‰ 정도 감소하는 특성을 갖는다(Clark and Fritz, 1997). 국내의 경우, 충진 고도가 100 m 상승함에 따라 산소동위원소비는 0.19‰, 수소동위원소비는 1.18‰의 비율로 감소한다고 보고된 바 있다(Kim and Nakai, 1988). 연구지역의 경우, W1, W2 및 W3 자료로부터 고도에 따른 산소동위원소 및 수소동위원소의 변화 관계는 δ18O= 0.015Level-9.8305 및 δ2H=0.205Level-74.25의 식으로 나타나는데, 100 m 상승시 8.33‰ 및 53.73‰ 감소하는 것으로 해석된다. 이로부터 고지대 계곡부에 위치한 W1과 보다 낮은 지역에 위치한 W2의 동위원소 함량으로부터 표고차이를 추정해 보면, 산소동위원소에 의하면 약 633m, 수소동위원소에 의하면 약 47m의 차이로 나타나 강우 함양지역의 표고 차이가 실제 지형 표고 차이인 9.5 m (W1: 74.5 m, W2: 65.0 m) 보다 매우 크게 계산된다. 이와 같은 결과는 지하수가 연구지역내에서 발생된 강우에 의하기 보다는 저수지 상류 산악 고지대에서 함양된 후 금강을 통하여 저수지로 이동하고 지질방벽을 통하여 누수된 물로 구성되었음을 보여준다. 이 결과에서 배수시설에 의한 지하수 기원의 변화를 파악하기는 어려웠으나 지하수의 기원이 저수지로부터 대부분 유입되는 것을 알 수 있다.

 

토양수분 함량 변화

연구지역내 토양수분함량은 지하수 배수시설이 설치되기 이전인 2008년 10월에는 평균 27.3%를 보였으나(Kim, 2012), 금회 조사에서는 29.6%로 약간 높게 나타났다(Fig. 7). 이와 같은 현상은 2008년 10월의 저수지 수위는 70.49 El.m 이며 2014년 10월에는 73.15 El.m로서 저수지 수위가 약 2.66 m 높은 것이 원인으로 보인다. 반면에 토양수분함량의 표준편차는 8.7%에서 5.5%로 감소하였는데, 이는 배수시설 설치 후 낮아진 지하수위로 토양의 습기 감소 및 습지화 지역 감소로 천부 지층의 토양수분이 일정해지고 지역별 편차가 줄었음을 의미하여 배수시설의 효과가 나타난 것으로 판단된다.

Fig. 7.Distribution of soil moisture content (a, b) and standard deviation of soil moisture content (c, d) in 2008 and 2014, in percent.

배수시설 설치 이전(2008년 10월)과 이후(2014년 10월)의 토양수분함량 분포를 보면, 배수시설 설치 이후의 높은 저수지 수위가 유지되어 등치선도의 값은 높게 나타나나 Zone 1의 경우 등치선도 간격이 넓어졌고 토양수분함량이 이상적으로 높은 지점의 분포가 감소하였음을 알 수 있다(Fig. 7a, 7b). 또한, 토양수분함량의 표준편차에 대한 등치선도를 도시해 보면, Zone 1에서 편차가 줄어들었고, Zone 2에서는 약간 증가한 것으로 나타났다. 따라서 Zone 1의 경우에는 배수시설로 인한 지하수 배출이 용이해짐으로 인하여 지점별 토양수분함량의 편차가 줄어 들었으며, 상대적으로 Zone 2의 경우에는 배수시설이 설치되지 않아 배수효과가 반영되지 않은 것으로 보인다.

또한, Zone 1 및 Zone 2 모두 표고 약 70 El.m 이상인 지점이 50~70 El.m 구간보다 토양수분함량이 낮은 것을 볼 수 있는데, 이는 저수지로부터 기원된 지하수 흐름이 연구지역내에서 서측 방향으로 형성하고 있어 저수지의 수위보다 높은 지형에서는 토양수분함량이 상대적으로 낮고 그 하부에서는 상대적으로 높아지는 현상을 보여준다.

토양수분함량과 저수지 수위와의 연관성을 보기 위하여, 배수시설 설치 이전에 수행되었던 5회(2008년 10월, 12월, 2009년 3월, 6월, 8월)의 평균 토양수분함량과 저수지 수위의 관계를 도시하였다(Fig. 8). 이로 부터 아래 회귀식을 도출하였으며, R2는 0.8418로 높게 나타났다.

y = 1.5655x-84.271

Fig. 8.Relationship between reservoir water level and soil moisture content.

본 회귀식을 이용하여 2014년 10월의 저수지 수위(73.15 El.m) 조건에 대한 토양수분함량을 추정해 보면 30.25%로 추정된다. 이 값과 현장 조사에서 실측한 평균 토양수분함량인 29.6%와 비교해 보면 0.65% 정도 감소하였음을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 Zone 1 지역 전반에 설치되어 있는 배수시설이 골짜기의 전체적인 지하수 배출을 양호하게 만든 결과로서 깊어진 지하수위로 인하여 토양수분함량이 전반적으로 감소하였음을 설명한다. 단, 현장 조사시 토양수분함량이 가장 크게 감소된 지점이 과거 습윤화가 많이 진행되었던 지점이라는 점을 고려하면 배수시설의 효과가 뚜렷하다고 할 수 있으나, 본 회귀분석에서 구해진 감소폭이 작은 점과 비교 시점의 기상상태가 완벽하게 동일하지 않다는 점을 고려할 때 회귀분석에 의한 통계적 증명을 위해서는 지속적인 조사가 필요하다 하겠다.

 

결 언

댐 유역의 담수 작용은 저수지와 유역 외부의 수두 차이로 인하여 지질 방벽을 통한 유역 밖으로의 물의 유출 및 얕은 지하수위 형성을 발생시켜 토지의 습윤화를 초래할 수 있다. 이와 같은 현상은 토지의 사용을 제한하게 되므로 적절한 배수 대책을 수립하여 지하수위를 낮추어 토양의 습윤화를 방지하여야 한다. 연구지역에서 얕은 지하수위로 인한 습윤화가 진행된 골짜기 전체를 대상으로 지하 1~1.5 m 심도에서 지하 배수설비를 설치하였으며, 설치 이전과 이후의 지하수위 및 토양수분함량의 변화 등을 비교분석한 결과 배수시설의 효과가 나타난 것으로 평가되었다. 골짜기 상류에 설치된 지하수 관측정에서의 수위는 1 m 이상 하강하여 주변 습지가 사라지고 토지이용이 가능해 졌으며, 토양수분함량도 전반적으로 감소한 것으로 나타났다. 지난 수 년 동안 4대강 보의 건설시 주변 지역 지하수위 상승에 대한 우려가 존재하였으나 적절한 배수 대책을 병행하여 보다 풍부한 물을 안정적으로 취수 사용할 수 있도록 함으로써 사업의 효과를 극대화한 바 있으며, 댐의 경우에도 저수지와 유역 밖의 수두차이로 인하여 유역 외부 지역에서의 습윤화가 우려될 경우에는 사전조사와 적절한 배수시설 설치를 통하여 안정적인 토지이용을 도모할 필요가 있을 것이다.