표제지 1
제출문 4
목차 5
1. 서론 17
1.1. 과업명 17
1.2. 과업 배경 및 목적 17
1.3. 과업 기간 17
1.4. 과업의 내용 및 내역 18
1.4.1. 과업의 주요 내용 18
1.4.2. 과업 내역 18
1.5. 과업 대상지역 20
1.5.1. 화진포호의 일반 현황 20
1.5.2. 지하수 관측정 설치 현황 22
2. 석호 및 지하수 현장조사 및 모니터링 결과 25
2.1. 석호 및 지하수 수위 분포 25
2.1.1. 석호 주변 지하수 수위를 통한 흐름 특성 파악 25
2.1.2. 공간적인 수위 분포 및 변화 30
2.2. 석호 및 지하수 수질 분포 및 변동 특성 33
2.2.1. 정기적인 석호 및 지하수위 수질 측정 33
2.2.2. 석호 내 전기전도도 수평 분포 및 변동 34
2.2.3. 지하수 현장수질의 수직적 분포와 계절별 Chemocline 특성 36
2.2.4. 지하수 수질검층 결과를 활용한 염수-담수 경계면 검토 44
2.2.5. 석호·지하수 수질의 수직 단면 분포 및 변화 특성 47
2.3. 석호 및 지하수 수위·수질 장기 모니터링 55
2.3.1. 석호 및 지하수 수위·수질 장기 모니터링 수행 57
2.3.2. 장기모니터링을 통한 지하수 흐름 및 지표수와의 관계 추정 분석 62
2.3.3. 수위 모니터링 자료에서 갯터짐의 영향 파악 65
2.4. 지표수·지하수 수질 분석 및 시공간적 변화 특성 67
2.4.1. 수질시료 채취 및 분석 67
2.4.2. 수질시료 현장수질 측정결과 69
2.4.3. 수질시료 분석 결과 71
2.4.4. 지표수·지하수 수질 특성 분석 88
2.4.5. 지표수·지하수 시공간적 변화 특성 분석 101
3. 석호 기수환경 형성 메커니즘 111
3.1. 호소수-해수-지하수의 수리·수문학적 상호관계 분석 111
3.1.1. 석호 및 지하수 수위, 조위 시계열 상관관계 분석 111
3.1.2. 석호수위, 지하수위, 해수면 변동의 스펙트럼 분석 121
3.2. 지구화학적인 기수환경 형성 및 유지 특성 분석 129
3.2.1. 이온성분 분석 결과를 활용한 해수 침투 및 염분 기원 검토 129
3.2.2. 산소·수소 동위원소를 이용한 해수 혼합 검토 131
3.2.3. 석호 및 지하수, 해수의 미생물 군집분석 138
3.3. 대수층의 담수-염수 경계면 분포 및 변동 특성 분석 145
3.3.1. 수직적 수질(EC) 분포를 이용한 담수-염수 경계면 분석 145
3.3.2. 산소·수소 동위원소 혼합비를 이용한 담수-염수 경계면 분석 146
3.3.3. 해석식을 이용한 담수-해수 경계면 분포 및 변동 검토 149
3.3.4. 수위자료를 이용한 담수-염수 경계면 변동 메커니즘 검토 152
3.4. 수치모델링을 통한 담수-염수 경계면 분포 모사 및 변화 예측 154
3.4.1. 조사대상 석호 3차원 공간정보모델 구축 154
3.4.2. FEFLOW 개요 155
3.4.3. 수리지질 개념 모델 구축 156
3.4.4. 모델링 결과 159
4. 결론 및 기수환경 관리방안 170
4.1. 기수환경 형성 종합 결론 170
4.1.1. 석호 기수환경 형성 및 변동 관련 주요 분석결과 요약 170
4.1.2. 동해 석호(화진포호)에서 기수역 환경이 형성되는 주요 기작 171
4.2. 석호의 기수 환경 유지·관리방안 제안 173
4.2.1. 선행 연구에서 제안한 석호의 수질 관리 방안 173
4.2.2. 기수역 형성 기작을 고려한 유지·관리방안 175
참고문헌 178
부록 184
〈표 1-1〉 과업 대상지역 지하수 관측정 제원 현황 23
〈표 2-1〉 지하수 및 석호 수위 측정 결과 26
〈표 2-2〉 관측지점 수위 기초통계분석 현황 60
〈표 2-3〉 관측지점 전기전도도 기초통계분석 현황 61
〈표 2-4〉 수질시료 현장수질 측정 결과(1차) 69
〈표 2-5〉 수질시료 현장수질 측정 결과(2차) 69
〈표 2-6〉 수질시료 현장수질 측정 결과(3차) 70
〈표 2-7〉 수질시료 현장수질 측정 결과(4차) 70
〈표 2-8〉 수질시료 현장수질 측정 결과(5차) 70
〈표 2-9〉 주요 양·음이온 분석 결과(1차) 71
〈표 2-10〉 주요 양·음이온 분석 결과(2차) 72
〈표 2-11〉 주요 양·음이온 분석 결과(3차) 72
〈표 2-12〉 주요 양·음이온 분석 결과(4차) 73
〈표 2-13〉 주요 양·음이온 분석 결과(5차) 73
〈표 2-14〉 주요 양·음이온 분석 결과 기초통계(1차) 74
〈표 2-15〉 주요 양·음이온 분석 결과 기초통계(2차) 75
〈표 2-16〉 주요 양·음이온 분석 결과 기초통계(3차) 76
〈표 2-17〉 주요 양·음이온 분석 결과 기초통계(4차) 77
〈표 2-18〉 주요 양·음이온 분석 결과 기초통계(5차) 78
〈표 2-19〉 미량성분 분석 항목 79
〈표 2-20〉 미량성분 분석 결과(1차) 79
〈표 2-21〉 미량성분 분석 결과(2차) 80
〈표 2-22〉 미량성분 분석 결과(3차) 80
〈표 2-23〉 미량성분 분석 결과(4차) 81
〈표 2-24〉 미량성분 분석 결과(5차) 81
〈표 2-25〉 미량성분 분석 결과 기초 통계분석(1차) 82
〈표 2-26〉 미량성분 분석 결과 기초 통계분석(2차) 83
〈표 2-27〉 미량성분 분석 결과 기초 통계분석(3차) 85
〈표 2-28〉 미량성분 분석 결과 기초 통계분석(4차) 86
〈표 2-29〉 미량성분 분석 결과 기초 통계분석(5차) 87
〈표 2-30〉 1차 안정동위원소 분석 결과 97
〈표 2-31〉 2차 안정동위원소 분석 결과 97
〈표 2-32〉 3차 안정동위원소 분석 결과 98
〈표 2-33〉 4차 안정동위원소 분석 결과 98
〈표 2-34〉 5차 안정동위원소 분석 결과 99
〈표 3-1〉 상관관계 분석 구간 111
〈표 3-2〉 자기상관분석 결과 112
〈표 3-3〉 요소별 교차상관분석 결과(강수-수위, 전기전도도) 115
〈표 3-4〉 요소별 교차상관분석 결과(조석-수위, 전기전도도) 117
〈표 3-5〉 속초 조위 스펙트럼 분석 결과 122
〈표 3-6〉 지점별 인자별 스펙트럼 분석 결과(수위) 125
〈표 3-7〉 지점별 인자별 스펙트럼 분석 결과(전기전도도) 126
〈표 3-8〉 지점별 인자별 스펙트럼 분석 결과(온도) 126
〈표 3-9〉 지점별 인자별 진폭 분석 결과(수위) 127
〈표 3-10〉 지점별 인자별 진폭 분석 결과(전기전도도) 127
〈표 3-11〉 지점별 인자별 스펙트럼 분석 결과(온도) 128
〈표 3-12〉 PCR(Polymerase Chain Reaction) 조건 139
〈표 3-13〉 NGS Library QC 결과(1차) 140
〈표 3-14〉 NGS Library QC 결과(2차) 141
〈표 3-15〉 알파 다양성 결과 142
〈표 3-16〉 Phylum-level 분석 결과 142
〈표 3-17〉 산소·수소 동위원소 혼합비 147
〈표 3-18〉 모델링 입력 자료 158
〈표 3-19〉 민감도 분석에 사용된 모델 파라미터 값 160
〈표 3-20〉 석호수위, 함양량 변화에 따른 석호 하부에서의 염분 농도 164
〈표 3-21〉 조위 변화 민감도 분석에 사용된 파라미터 값 164
〈표 3-22〉 석호수위, 해수면 변화에 따른 석호 하부에서의 염분 농도 167
〈그림 1-1〉 화진포호의 염분 분포 21
〈그림 1-2〉 과업 대상지역 지하수 관측정 설치지점 현황 22
〈그림 1-3〉 과업 대상지역 지하수 관측정 설치 모식도 및 자재 23
〈그림 1-4〉 과업 대상지역 관측정 설치 지점 측량 및 측량 지점 표시 23
〈그림 2-1〉 현장 측정 수위에 따른 지하수 흐름 분포 모식도 27
〈그림 2-2〉 석호 내 수위 수평 공간적 변동 모사 30
〈그림 2-3〉 석호 외곽 현장수질 측정지점 33
〈그림 2-4〉 석호 내 전기전도도 수평 공간적 변동 모사 35
〈그림 2-5〉 BH-1 지하수 수질검층 결과 37
〈그림 2-6〉 BH-2 지하수 수질검층 결과 39
〈그림 2-7〉 BH-3 지하수 수질검층 결과 42
〈그림 2-8〉 각 지점별 전기전도도 종합 검토 46
〈그림 2-9〉 온도 분포 수직 단면도 47
〈그림 2-10〉 pH(수소이온농도) 분포 수직 단면도 48
〈그림 2-11〉 EC(전기전도도) 분포 수직 단면도 50
〈그림 2-12〉 Salinity(염분도) 분포 수직 단면도 51
〈그림 2-13〉 DO(용존산소농도) 분포 수직 단면도 52
〈그림 2-14〉 ORP(산화·환원 전위) 분포 수직 단면도 53
〈그림 2-15〉 지하수위 자동 계측 장비 55
〈그림 2-16〉 자연재해로 인한 관측지점 피해 현황 56
〈그림 2-17〉 지점별 수위·EC 연속 모니터링 58
〈그림 2-18〉 관측지점 수위 및 조위 Box-Whisker plot 59
〈그림 2-19〉 관측지점 전기전도도 Box-Whisker plot 61
〈그림 2-20〉 지점별 수위와 조위 간의 시계열 변동 비교 62
〈그림 2-21〉 지점별 수위와 조위 간의 월 평균수위 변동 비교 63
〈그림 2-22〉 지점별 전기전도도와 조위 간의 시계열 변동 비교 64
〈그림 2-23〉 지점별 온도와 조위, 기온 간의 시계열 변동 비교 64
〈그림 2-24〉 갯터짐 공사 확인(2021.08.23) 65
〈그림 2-25〉 갯터짐 공사 확인(2021.08.23) 66
〈그림 2-26〉 수질시료 채취지점 현황 68
〈그림 2-27〉 주요 양·음이온 Box-Whisker plot(1차) 74
〈그림 2-28〉 주요 양·음이온 Box-Whisker plot(2차) 75
〈그림 2-29〉 주요 양·음이온 Box-Whisker plot(3차) 76
〈그림 2-30〉 주요 양·음이온 Box-Whisker plot(4차) 77
〈그림 2-31〉 주요 양·음이온 Box-Whisker plot(4차) 78
〈그림 2-32〉 미량성분 Box-Whisker plot(1차) 82
〈그림 2-33〉 미량성분 Box-Whisker plot(2차) 83
〈그림 2-34〉 미량성분 Box-Whisker plot(3차) 84
〈그림 2-35〉 미량성분 Box-Whisker plot(4차) 85
〈그림 2-36〉 미량성분 Box-Whisker plot(5차) 86
〈그림 2-37〉 Piper diagram의 도시 예 88
〈그림 2-38〉 1차 수질시료 piper diagram 90
〈그림 2-39〉 2차 수질시료 piper diagram 90
〈그림 2-40〉 3차 수질시료 piper diagram 91
〈그림 2-41〉 4차 수질시료 piper diagram 91
〈그림 2-42〉 5차 수질시료 piper diagram 92
〈그림 2-43〉 1차 수질시료 stiff diagram 93
〈그림 2-44〉 2차 수질시료 stiff diagram 94
〈그림 2-45〉 3차 수질시료 stiff diagram 94
〈그림 2-46〉 4차 수질시료 stiff diagram 95
〈그림 2-47〉 5차 수질시료 stiff diagram 95
〈그림 2-48〉 산소 안정동위원소 분석 결과 종합 99
〈그림 2-49〉 수소 안정동위원소 분석 결과 종합 100
〈그림 2-50〉 탄소 안정동위원소 분석 결과 종합 100
〈그림 2-51〉 BH-1 수질 분석 항목별 상관분석 101
〈그림 2-52〉 BH-2 수질 분석 항목별 상관분석 102
〈그림 2-53〉 BH-3 수질 분석 항목별 상관분석 102
〈그림 2-54〉 석호 수질 분석 항목별 상관분석 103
〈그림 2-55〉 BH-1, BH-2 관측정 주요 양·음이온 농도 변화 추세 103
〈그림 2-56〉 BH-1, BH-2 관측정 미량성분 농도 변화 추세 104
〈그림 2-57〉 BH-3 관측정, 하천수 주요 양·음이온 농도 변화 추세 105
〈그림 2-58〉 BH-3 관측정, 하천수 미량성분 농도 변화 추세 106
〈그림 2-59〉 해수, 석호 Deck, Lagoon1 주요 양·음이온 농도 변화 추세 107
〈그림 2-60〉 해수, 석호 Deck, Lagoon1 미량성분 농도 변화 추세 108
〈그림 3-1〉 상관관계 분석 구간 111
〈그림 3-2〉 요소별 자기상관분석 결과 113
〈그림 3-3〉 요소별 교차상관분석 결과(강수-수위, 전기전도도) 116
〈그림 3-4〉 요소별 교차상관분석 결과(조위-수위, 전기전도도) 118
〈그림 3-5〉 1구간 인자별 교차상관관계 종합 119
〈그림 3-6〉 2구간 인자별 교차상관관계 종합 120
〈그림 3-7〉 3구간 인자별 교차상관관계 종합 120
〈그림 3-8〉 속초 조위 관측자료(2019-2020) 122
〈그림 3-9〉 2019-2020년 속초 조위 관측자료 스펙트럼 분석 123
〈그림 3-10〉 지점별 인자별 스펙트럼 분석 123
〈그림 3-11〉 거리에 따른 조석 성분의 변화 127
〈그림 3-12〉 지점별 인자별 진폭 분석 128
〈그림 3-13〉 Salinity에 대한 Gibs diagram 129
〈그림 3-14〉 Cl 값에 대한 Cl / Br의 질량비 130
〈그림 3-15〉 Cl 값에 대한 Na /Cl의 질량비 131
〈그림 3-16〉 산소·수소 동위원소 조성 분포 132
〈그림 3-17〉 지점별-심도별 동위원소 분포 현황 133
〈그림 3-18〉 전기전도도와 산소·수소 동위원소의 관계 135
〈그림 3-19〉 Simplified carbon cycle modified from Mook(2000) 137
〈그림 3-20〉 탄소 동위원소 조성비 분석 결과 137
〈그림 3-21〉 Genomic DNA 추출 결과 140
〈그림 3-22〉 지점별 박테리아 구성 비율 143
〈그림 3-23〉 Phylum 수준의 미생물의 군집구성 및 유사성 트리 143
〈그림 3-24〉 Genus-level 분석 결과 144
〈그림 3-25〉 전기전도도 수직 분포 양상 145
〈그림 3-26〉 전기전도도를 통한 염수-담수 경계면 분포 146
〈그림 3-27〉 지점별 산소·수소 동위원소 혼합비 분포 147
〈그림 3-28〉 산소·수소 동위원소 혼합비를 이용한 염수-담수 경계면 분포 148
〈그림 3-29〉 Ghyben-Herzberg 해석방법에 대한 모식도 149
〈그림 3-30〉 현장 수위 측정을 통한 호소수 및 지하수 수위 비교 150
〈그림 3-31〉 수위 변화에 따른 담수-염수 경계면의 변동 추정 151
〈그림 3-32〉 지점별 수위와 석호 EC의 변동 152
〈그림 3-33〉 석호-조위 수위차와 지점별 EC 변동 152
〈그림 3-34〉 수위차(석호-조위)와 석호 EC의 관계 153
〈그림 3-35〉 수위차(석호-조위)와 석호 EC의 변동 경향 153
〈그림 3-36〉 석호저 Georeferencing 작업 154
〈그림 3-37〉 석호 3차원 공간정보모델 구축 155
〈그림 3-38〉 연구지역에 모델링 영역 157
〈그림 3-39〉 지형에 따른 모델링 영역 및 경계조건 158
〈그림 3-40〉 지하수위 분포도 159
〈그림 3-41〉 염분 분포도 159
〈그림 3-42〉 석호 수위 0 m에서 강수량 변화에 따른 지하수위 분포도 변화 160
〈그림 3-43〉 석호 수위 0 m에서 강수량 변화에 따른 염분 분포도 변화 161
〈그림 3-44〉 석호 수위 0.1 m에서 강수량 변화에 따른 지하수위 분포도 변화 161
〈그림 3-45〉 석호 수위 0.1 m에서 강수량 변화에 따른 염분 분포도 변화 162
〈그림 3-46〉 석호 수위 0.2 m에서 강수량 변화에 따른 지하수위 분포도 변화 162
〈그림 3-47〉 석호 수위 0.2 m에서 강수량 변화에 따른 염분 분포도 변화 163
〈그림 3-48〉 석호 수위, 함양량 변화에 따른 석호 하부에서 염분 농도 변화 163
〈그림 3-49〉 석호수위 0 m에서 해수면 변화에 따른 염분 분포도 변화 165
〈그림 3-50〉 석호수위 0.1 m에서 해수면 변화에 따른 염분 분포도 변화 165
〈그림 3-51〉 석호수위 0.2 m에서 해수면 변화에 따른 염분 분포도 변화 166
〈그림 3-52〉 석호 수위, 해수면 변화에 따른 석호 하부에서 염분 농도 변화 166
〈그림 3-53〉 부정류 예측 모의를 위한 석호 수위, 강수량, 해수면의 시기적 변동 주기 167
〈그림 3-54〉 석호 수위, 강수량, 해수면의 시기적 변동 주기에 따른 석호바닥(관측정 OB-1)에서의 농도 변화 168
〈그림 3-55〉 석호 시간별 염분 분포도 변화 168
〈그림 3-56〉 석호 수위, 강수량, 해수면의 시기적 변동 주기에 따른 석호바닥(관측정 OB-1)에서의 농도 변화(수리전도도 10배 한 경우) 169
〈그림 3-57〉 석호 시간별 염분 분포도 변화(수리전도도 10배 적용) 169