The Variation of Seawater/freshwater Interface with the Tide at the Coastal Aquifer of the Yongho Bay in Busan

Abstract

본 연구에서는 부산 해안대수층에서 조석에 의한 해수와 담수 경계면의 변동을 파악하였다. 연구지역은 부경대학교 대연캠퍼스 주변 해안대수층이며, 응회질퇴적암과 안산암 및 안산암질 화산각력암 등이 분포한다. 연구에 이용된 지하수 관측공의 개발심도는 120 m, 케이싱심도는 19 m, 내경은 0.2 m이며, 해안가에서 180 m 정도 이격되어 있다. 조석에 의한 해수와 담수 경계면의 변동을 파악하기 위하여 전기전도도, 압력 및 지하수위를 관측하였다. 전기전도도를 이용하여 밀도를 산정한 결과, 담수에서 997.58 kg/㎥, 해수에서 1020.36 kg/㎥으로 나타났다. 산정된 밀도와 관측된 압력 및 지하수위를 이용하여 해수와 담수 경계면을 산정하였으며, 그 결과 해수와 담수 경계면의 변동은 조석의 일변동과 격월변동에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 전반적으로 하강하는 경향을 나타내었다. 이는 관측기간이 풍수기에서 갈수기로 전환되는 시점이어서 지하수위가 하강하였기 때문으로 판단된다. 해수와 담수 경계면의 변동을 예측하기 위하여 시계열분석을 실시하였다. 자기상관분석, 편자기상관분석 및 차분을 실시한 결과, 시계열모형은 ARIMA(1,1,11) 모형으로 식별되었으며, 경계면의 예측값은 일정한 패턴으로 진폭 감소하였다. 이는 관측기간 동안 경계면의 변동이 감소하는 추세를 보였기 때문으로 판단된다. 본 연구를 통해 부산 용호만 해안대수층에서 해수와 담수 경계면의 변동을 분석한 결과, 경계면의 변동은 지하수위 변동과 매우 밀접한 관련이 있으며, 조석에 의한 영향이 가장 큰 것으로 판단된다.

In this study, the variation of seawater/freshwater interface was identified with the tide at the coastal aquifer of the Yongho Bay in Busan. The aquifer media of the study area consist of tuffaceous sedimentary rock, andesite and andesitic volcanic breccia. A monitoring well with the diameter of 0.2 m is 120 m in depth and the casing is installed to 19 m below ground surface. It is approximately 180 m away from the coastal line. Electrical conductivity, hydraulic pressure and groundwater level were monitored to understand the variation of seawater/freshwater interface with the tide. As a result of the calculation using the electrical conductivity, the density of fresh water is 997.58 kg/㎥, and that of saline water 1020.36 kg/㎥. Seawater/ freshwater interface was calculated by the density, hydraulic pressure and groundwater level. It was influenced by the daily variation and bimonthly variation of the tide, and it was decreased with time. It is because of transition period from the wet to dry season. Time series analysis was performed to predict the variation of seawater/freshwater interface. As a result of autocorrelation, partial autocorrelation analysis and taking the difference between the data of seawater/freshwater interface, ARIMA(1,1,11) model was determined. Forecasted values of seawater/freshwater interface showed the reduction of its amplitude. It was because the variation of the interface was decreased during the observed period.