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지하수

Groundwater
물 테이블(4) 아래에 있는 대수층(1, 5, 6)의 지하수와 이에 도달하기 위해 파놓은 세 개의 다른 우물(7, 8, 9)을 보여주는 그림.

지하수는 암석과 토양의 기공 공간 및 암석 형성의 균열에서 지표면 아래에 존재하는 물입니다.세계에서 쉽게 구할 수 있는 담수의 약 30%가 지하수입니다.[1]암석 단위 또는 비고결 퇴적물은 사용 가능한 양의 물을 산출할 수 있을 때 대수층이라고 불린다.암석의 토공 공간이나 균열과 공동이 물로 완전히 포화되는 깊이를 물 테이블이라고 합니다.지하수는 표면에서 재충전되며, 샘과 샘에서 자연적으로 배출될 수 있으며, 오아시스나 습지를 형성할 수 있습니다.지하수는 또한 종종 추출 유정을 건설하고 운영함으로써 농업, 시, 산업용으로 인출된다.지하수의 분포와 이동에 대한 연구는 지하수 수문학이라고도 불리는 수문 지질학이다.

일반적으로 지하수는 얕은 대수층을 흐르는 물로 생각되지만, 기술적인 의미에서는 토양 수분, 영구 동토층(얼린 토양), 매우 낮은 투과성 기반 암반 내 부동수, 깊은 지열 또는 오일 형성수를 포함할 수도 있다.지하수는 단층의 이동에 영향을 미칠 수 있는 윤활유를 제공하는 것으로 가정된다.지구 지표면의 많은 부분이 다른 유체와 섞일 수 있는 약간의 물을 포함하고 있을 가능성이 있다.

지하수는 종종 지표수보다 저렴하고 편리하며 오염에 덜 취약하다.그러므로, 그것은 일반적으로 공공 수도 공급에 사용된다.예를 들어, 지하수는 미국에서 가장 큰 사용 가능한 물 원천을 제공하며, 캘리포니아는 매년 모든 [2]주 중에서 가장 많은 양의 지하수를 회수한다.지하 저수지는 오대호를 포함한 미국의 모든 지표 저수지와 호수의 용량보다 훨씬 많은 물을 포함하고 있다.많은 도시 급수는 [3]지하수에서만 나온다.전 세계적으로 [4]20억 명 이상의 사람들이 그들의 주요 상수원으로서 그것에 의존하고 있다.

지하수의 사용은 관련된 환경 문제를 가지고 있다.예를 들어 오염된 지하수는 강이나 호수의 오염보다 눈에 잘 띄지 않고 정화하기가 더 어렵다.지하수 오염은 대부분의 경우 토지에 폐기물을 부적절하게 처리함으로써 발생한다.주요 공급원에는 산업 및 가정용 화학 물질과 쓰레기 매립지, 농업에 사용되는 과도한 비료와 살충제, 산업 폐기물 석호, 산업 프래킹, 유전 염전 구덩이, 누출된 지하 석유 저장 탱크와 파이프라인, 하수 슬러지 및 정화 시스템 등이 포함된다.또한, 지하수는 해안 지역의 소금물 침입에 취약하며, 지속 가능하지 않게 추출할 경우 지반 침하를 일으킬 수 있으며, 이는 도시 침하(방콕 등)와 고도 상실로 이어질 수 있다(예: 캘리포니아 센트럴 밸리에서 손실된 여러 미터).이러한 문제들은 해수면 상승과 물의 순환에 영향을 미칠 기후 변화로 인한 다른 변화들로 인해 더욱 복잡해진다.

특성.

지하수는 토양과 암석의 표면 아래 기공 공간에 위치한 담수이다.그것은 또한 물 테이블 아래의 대수층 내에서 흐르는 물이다.때때로 지표수와 밀접한 관련이 있는 지하수와 대수층의 깊은 지하수를 구별하는 것이 유용하다.

지하수는 지표수와 같은 용어로 생각할 수 있다. 즉, 투입, 출력 및 저장이다.지하수로의 자연 유입은 지표수에서 스며드는 것이다.지하수에서 나오는 자연산물은 샘과 바다로 스며드는 것이다.회전 속도가 느리기 때문에 지하수 저장량은 일반적으로 지표수 저장량보다 투입량에 비해 훨씬 크다.이러한 차이는 인간이 오랫동안 지속 불가능한 지하수를 심각한 결과 없이 사용하는 것을 쉽게 만든다.그럼에도 불구하고, 장기적으로 지하수 선원 위의 평균 침투 속도는 해당 선원으로부터의 평균 물 소비의 상한이다.

위치(수층)

이 섹션은 대수층에서 발췌한 것이다.[편집]
제한구역, 지하수 이동시간, 샘 및 우물을 나타내는 대수층 개략도
대수층은 물을 머금은 투과성 암석, 암석 균열 또는 미고결 물질(자갈, 모래 또는 진흙)의 지하층입니다.대수층의 지하수는 우물 등을 이용해 뽑아낼 수 있다.대수층은 그 특성이 크게 다르다.대수층에서의 물의 흐름과 대수층의 특징에 대한 연구는 수문 지질학이라고 불린다.관련 용어로는 대수층을 [5]따라 투과율이 낮은 층인 대수층과 대수층 아래에 있거나 위에 있는 고체 투과성이 없는 영역인 대수층(또는 대수층)이 있다. 이 영역은 압력이 제한적인 대수층을 형성할 수 있다.대수층의 분류는 포화층 대 불포화층, 대수층 대 대수층, 밀폐층 대 불포화층, 등방성 대 이방성, 다공질, 카르스트 또는 파단층, 경계 대수층이다.

물의 순환

주요 기사:물의 순환
상세정보 : 지하수 충전
우크라이나 마을의 일반적인 식수원인 제렐로

지하수는 세계 담수 공급의 약 30%를 차지하며, 이는 해양과 영구 [6][7]얼음을 포함한 전 세계 물의 약 0.76%에 해당한다.전 세계 액체 담수의 약 99%가 [8]지하수입니다.지구 지하수 저장량은 북극과 남극을 포함한 눈과 얼음 팩에 저장된 담수의 총량과 거의 같다.이것은 가뭄 [9]때처럼 지표수 부족을 완충할 수 있는 천연 저장고 역할을 할 수 있는 중요한 자원이 됩니다.

지하수는 재충전이 [10]수면에 도달하면 강수량, 하천, 하천의 지표수에 의해 자연적으로 보충된다.

지하수는 대기 및 담수(분 단위에서 수년 단위)[11][12]와 같은 단기 저수지와 달리 자연 물 순환의 장기적인 '저수지'가 될 수 있다.깊은 지하수는 자연적인 순환을 완료하는 데 매우 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.

호주 중부와 동부에 있는 그레이트 아테시아 분지는 거의 2백만2 킬로미터에 이르는 세계에서 가장 큰 고립된 대수층 시스템 중 하나입니다.깊은 지하에서 나온 물의 미량 원소를 분석함으로써, 수문 지질학자들은 이러한 대수층에서 추출한 물이 100만 년 이상 된 것일 수 있다는 것을 알아낼 수 있었다.

수문 지질학자들은 대아르테시아 분지의 다른 부분에서 얻은 지하수의 나이를 비교함으로써 분지 전체에 걸쳐 지하수의 나이가 증가하는 것을 발견했다.물이 동부 분계선을 따라 대수층을 재충전하는 곳에서는 나이가 젊다.지하수가 대륙을 가로질러 서쪽으로 흐르면서 수령이 증가하는데, 가장 오래된 지하수는 서쪽 지역에서 발생한다.이것은 1백만 년 후에 충전원으로부터 거의 1000 km를 이동하기 위해, 대아르테시아 분지를 흐르는 지하수가 연평균 약 1미터의 속도로 이동한다는 것을 의미한다.

최근 연구에 따르면 지하수의 증발은 특히 건조한 지역에서 [13]국지적인 물 순환에 중요한 역할을 할 수 있다.사우디 아라비아의 과학자들은 농작물 관개를 위해 이 증발 수분을 회수하고 재활용할 계획을 제안했다.반대쪽 사진에는 인접한 작은 플라스틱 원뿔로 만들어진 50cm 크기의 반사 카펫이 식물 없는 건조한 사막 지역에 5개월 동안 비나 관개 없이 놓여 있었다.그것은 카펫 면적의 약 10%에 달하는 녹지 면적과 함께 자연적으로 묻힌 씨앗을 되살릴 수 있을 만큼 충분한 양의 땅 증기를 포착하고 응축시키는 데 성공했다.이 카펫을 깔기 전에 씨앗을 뿌리면 훨씬 넓은 지역이 녹색이 [14]될 것으로 예상됩니다.

온도

물의 높은 비열 용량과 토양과 암석의 단열 효과는 기후의 영향을 완화하고 지하수를 비교적 일정한 온도로 유지할 수 있다.지하수 온도가 약 10°C(50°F)로 유지되는 일부 장소에서는 지하수를 사용하여 지표면 구조물 내부의 온도를 제어할 수 있다.예를 들어 더운 날씨에는 비교적 차가운 지하수를 가정 내 라디에이터를 통해 펌핑한 후 다른 유정의 지상으로 되돌릴 수 있다.추운 계절에는 비교적 따뜻하기 때문에 물은 공기를 사용하는 것보다 훨씬 효율적인 열 펌프의 열원과 같은 방식으로 사용될 수 있습니다.

플로리다 제닝스 인근 알라파하 강의 전체 지표수 흐름은 플로리단 대수층 지하수로 이어지는 싱크홀로 들어갔다.

수량

대수층의 지하수 부피는 국소 우물의 수위를 측정하고, 수분이 함유된 퇴적물과 암석의 범위, 깊이 및 두께를 결정하기 위해 우물 굴착의 지질학적 기록을 조사함으로써 추정할 수 있다.생산 유정에 투자하기 전에 테스트 유정을 뚫어 물이 닿는 깊이를 측정하고 실험실 분석을 위해 토양, 바위 및 물의 샘플을 수집할 수 있다.펌핑 테스트는 테스트 웰에서 수행하여 대수층의 [3]흐름 특성을 결정할 수 있습니다.

대수층의 특성은 발생하는 기판의 지질, 구조 및 지형에 따라 달라집니다.일반적으로, 더 생산적인 대수층은 퇴적 지질층에서 발생합니다.그에 비해 풍화되고 갈라진 결정성 암석은 많은 환경에서 적은 양의 지하수를 생산한다.주요 하천 계곡과 지질학적으로 침하 구조 분지에 계곡을 채우는 퇴적물로 축적된 미고결에서 저시멘트 충적물이 지하수의 가장 생산적인 공급원에 포함된다.

유체 흐름은 단층대에서 암석의 메짐성 변형에 의해 다른 암석학적 환경에서 변경될 수 있습니다. 이러한 현상이 발생하는 메커니즘은 단층대 수문 지질학의 [15]대상입니다.

사용하다

지구의 대부분의 육지 지역은 어떤 형태로든 지하에 대수층이 있으며, 때로는 상당한 깊이에 있다.몇몇 경우에, 이러한 대수층은 인구에 의해 급격히 고갈되고 있다.

모든 천연자원 중에서 지하수는 세계에서 가장 많이 추출된 자원이다.2010년 기준으로 지하수 채취량 상위 5개국은 인도, 중국, 미국, 파키스탄, 이란이다.추출된 지하수의 70%가 농업용으로 [16]사용된다.지하수는 식수, 관개, 제조를 포함하여 세계에서 가장 많이 접근되는 담수원이다.지하수는 세계 식수의 약 절반, 관개수의 40%, 산업용 [8]물의 3분의 1을 차지한다.

민물 대수층, 특히 운석수로 알려진 눈이나 비에 의한 재충전이 제한된 수층은 과도하게 이용될 수 있으며, 지역 수문 지질학에 따라서는 유압으로 연결된 대수층이나 지표수로부터 음용수가 아닌 물이나 소금물이 유입될 수 있다.이는 특히 해안 지역과 대수층 펌핑이 과도한 다른 지역에서 심각한 문제가 될 수 있습니다.일부 지역에서는 지하수가 비소와 다른 미네랄 독에 오염될 수 있습니다.

지하수는 유정을 통해 뽑아낼 수 있다.

대수층은 인간의 주거와 농업에서 매우 중요하다.건조한 지역의 깊은 대수층은 오랫동안 관개 수원이었다(아래 오갈랄라 참조).많은 마을과 심지어 대도시는 대수층의 우물에서 물을 끌어옵니다.

도시, 관개 및 공업용수는 큰 우물을 통해 공급된다.하나의 급수원에 대해 여러 개의 유정을 "유정장"이라고 하는데, 이 유정은 제한되거나 정제되지 않은 대수층에서 물을 끌어낼 수 있다.깊고 제한된 대수층의 지하수를 사용하면 지표수 오염으로부터 더 많은 보호를 받을 수 있습니다."집수정"이라고 불리는 일부 유정은 지표면(일반적으로 강) 물의 침투를 유도하도록 특별히 설계되어 있습니다.

도시 지역과 농업 관개용으로 지속 가능한 담수를 제공하는 대수층은 일반적으로 지면에 가깝고(수백 미터 이내) 담수로 재충전한다.이러한 충전은 일반적으로 과도한 불포화 물질을 통해 대수층으로 스며드는 강이나 운석수(침전)에서 이루어집니다.

때때로 퇴적층 또는 "화석" 대수층이 도시 지역에 관개 및 식수를 제공하기 위해 사용됩니다.예를 들어, 리비아에서는 무아마르 카다피의 인공강 프로젝트가 사하라 사막 아래 대수층에서 [17]해안 근처의 인구가 많은 지역으로 대량의 지하수를 퍼올렸다.비록 이것이 리비아의 대안인 담수화보다 비용을 절약해 주었지만, 60년에서 100년 [17]안에 대수층이 고갈될 것 같다.대수층 고갈은 2011년 [18]식품 가격 상승의 원인 중 하나로 지목되어 왔다.

과제들

첫째, 범람원에 구축된 인프라를 보호하기 위한 홍수 완화 계획은 자연 홍수와 관련된 대수층 재충전을 감소시키는 의도하지 않은 결과를 초래했다.둘째, 광범위한 대수층의 지하수 고갈이 장기화되면 지반 침하와 관련된 기반시설 손상 및 염수 [19]침입이 발생할 수 있다.넷째, 낮은 해안 평야에서 종종 발견되는 산성 황산 토양을 배출하는 것은 산성화와 이전의 담수 [20]및 하구 하천의 오염을 초래할 수 있다.

당좌대월

주요 기사:당좌대월
대수층 수형도

지하수는 매우 유용하고 종종 풍부한 자원이다.그러나 과다 사용, 과다 추출 또는 초과 인출은 사용자 및 환경에 큰 문제를 일으킬 수 있습니다.가장 명백한 문제(인간의 지하수 사용에 관한 한)는 기존 유정의 도달 범위를 벗어난 수표의 감소이다.따라서 지하수에 도달하기 위해 유정을 더 깊게 뚫어야 합니다. 일부 장소(예: 캘리포니아, 텍사스 및 인도)에서는 광범위한 유정 [21]펌핑으로 인해 수심이 수백 피트까지 떨어졌습니다.그레이스 위성은 지구의 37개 주요 대수층 중 21개가 고갈되고 [8]있다는 데이터를 수집했다.예를 들어 인도의 펀자브 지역에서는 1979년 이후 지하수 수위가 10m 낮아져 고갈 속도가 [22]빨라지고 있다.수위가 낮아지면 지하수 관련 침하 및 해수 [23]침입과 같은 다른 문제가 발생할 수 있습니다.

또 다른 우려의 원인은 과도한 할당 대수층의 지하수 감소가 육지와 수생 생태계에 심각한 피해를 줄 수 있다는 것이다. 어떤 경우에는 눈에 띄게, 어떤 경우에는 피해가 [19]발생하는 기간이 길기 때문에 매우 눈에 띄지만 다른 경우에는 전혀 눈치채지 못할 정도로 말이다.지하수가 생태계에 미치는 중요성은 담수생물학자나 생태학자에 의해서도 종종 간과되고 있다.지하수는 카르스트 또는 충적 대수층 내의 지하 생태계뿐만 아니라 강, 습지, 호수를 유지한다.

물론 모든 생태계가 지하수를 필요로 하는 것은 아니다.예를 들어 탁 트인 사막과 유사한 건조한 환경의 일부 지상 생태계는 불규칙한 강우량과 토양에 공급되는 습기로 인해 공기 중의 습기로 보충된다.지하수가 중심적인 역할을 하지 않는 보다 쾌적한 환경에 다른 지상 생태계가 있는 반면, 지하수는 사실 세계의 많은 주요 생태계의 기본이다.물은 지하수와 지표수 사이를 흐른다.대부분의 강, 호수, 습지는 지하수에 의해 공급되고 (다른 장소나 때) 다양한 정도로 공급됩니다.지하수는 침투를 통해 토양 수분을 공급하고, 많은 육상 식물 군락은 지하수 또는 대수층 위의 침투 토양 습기에 매년 최소한 일부 동안 직접적으로 의존한다.히포리히 구역(하천수와 지하수의 혼합 구역)과 리파리안 구역은 지하수에 크게 또는 전체적으로 의존하는 에코톤의 예이다.

2021년 연구에 따르면 조사된 약 3,900만 개의[how?] 지하수 우물 중 6-20%가 국지 지하수 수위가 몇 미터 감소하거나 많은 지역과 주요 대수층의[24] 절반 이상이 계속 [25][26]감소하면 고갈될 위험이 높은 것으로 나타났다.

침하

주요 기사 : 지하수 관련 침하

지하에서 너무 많은 물을 퍼내 지표면 아래 공간을 수축시켜 지반이 붕괴될 때 침하가 발생한다.그 결과는 땅 위에 있는 크레이터처럼 보일 수 있다.이는 자연 평형 상태에서 대수층과 대수층의 공극 공간에 있는 지하수의 유압이 위에 쌓인 퇴적물의 무게 중 일부를 지탱하기 때문에 발생합니다.과도한 펌핑에 의해 지하수가 대수층에서 제거되면 대수층 내 모공 압력이 떨어지고 대수층이 압축될 수 있다.압력이 반등하면 이 압축은 부분적으로 회복될 수 있지만 대부분은 회복되지 않습니다.대수층이 압축되면 지반 침하, 지반 [27]침하를 일으킬 수 있습니다.

비고결 대수층에서는 지하수가 자갈, 모래, 실트 입자 사이의 공극 공간에서 생성됩니다.대수층이 저투과성 층에 의해 제한될 경우 모래와 자갈의 수압 감소로 인해 인접한 밀폐 층에서 물이 천천히 배수됩니다.이러한 제한층이 압축성 실트 또는 점토로 구성되어 있는 경우, 대수층에 대한 물의 손실은 제한층 내의 수압을 감소시키고, 그 위에 있는 지질 물질의 무게에서 압축되도록 합니다.심한 경우 이 압축은 지표면에서 침하로 관찰될 수 있다.불행히도 지하수 추출로 인한 침하의 대부분은 영구적이다(탄성 반동은 작다).따라서 침하가 영구적일 뿐만 아니라 압축 대수층은 물을 유지하는 용량이 영구적으로 감소한다.

루이지애나 주 뉴올리언스 시는 사실 오늘날 해수면 아래에 있으며,[28] 그 침하 현상은 부분적으로 지하수가 지하수층/수원 계통의 제거로 인해 발생합니다.20세기 전반 샌호아킨 계곡은 지하수 제거로 인해 최대 8.5m(28피트)[29]까지 침하를 겪었다.이탈리아의 [30]베니스와 태국의 [31]방콕을 포함한 강 삼각주 지역의 도시들은 지표면 침하를 경험했습니다. 이전의 호수 바닥에 지어진 멕시코 시티는 [32]매년 최대 40cm(1'3인치)의 침하율을 경험했습니다.

해안 도시의 경우 침하가 해수면 [33]상승과 같은 다른 환경 문제의 위험을 증가시킬 수 있다.예를 들어 방콕에는 2070년까지 513만8000명이 해안 홍수에 노출될 것으로 예상된다.[33]

증발에 의해 염분이 되는 지하수

지표수 공급원이 상당한 증발 상태에 있는 경우 지하수 공급원은 식염수가 될 수 있다.이러한 상황은 자연적으로 내출수역 아래에서 발생하거나 인공적으로 관개된 농경지 아래에서 발생할 수 있다.해안 지역에서는 지하수원을 인간이 사용하면 바다로 스며드는 방향이 역전되어 토양 염분을 발생시킬 수 있다.

물이 지형을 따라 이동할 때, 그것은 용해성 소금, 주로 염화나트륨을 모읍니다.이러한 물이 증발 증기를 통해 대기로 유입되면, 이 소금들은 남겨진다.관개지구의 경우 토양과 지표수층의 배수가 원활하지 않으면 저지대 수위가 수면으로 떠오를 수 있다.토양 염도와 침수의 주요 토지 열화 문제는 지표수의 염분 수치 증가와 결합된다.[34]그 결과, 지역 경제와 환경에 [35]큰 피해가 발생하고 있다.

반건조 구역의 지표 관개 구역에 있는 대수층은 유정으로부터의 보충 관개에 의해 지하로 스며드는 피할 수 없는 관개수 손실을 재사용하여 [36]염분의 위험을 초래한다.

지표면 관개수는 일반적으로 0.5g/l 이상의 소금을 포함하고 연간 관개 요건은 10,000m3/ha 이상이므로 연간 소금 수입은 5,000kg/[37]ha 이상이다.

지속적인 증발의 영향으로 대수층수의 염분 농도는 지속적으로 증가하여 결국 환경 문제를 일으킬 수 있다.

이 경우 염분관리를 위해 지하배수시스템에 의해 대수층에서 연간 배수량을 배출하고 안전한 출구를 통해 처리한다.배수 시스템은 수평(즉, 파이프, 타일 배수구 또는 배수구 사용) 또는 수직(우물에 의한 배수)일 수 있습니다.배수 요건을 추정하기 위해 농수 염분 성분이 포함된 지하수 모델을 사용하는 것이 중요한 수단이 될 수 있다.SahysMod.

해수 침입

주요 기사: 소금물 침입
상세 정보:해수면 상승

바닷물 침입은 바닷물이 해안 대수층으로 유입되거나 존재하는 것을 말합니다. 바닷물 침입의 경우입니다.자연현상이지만 기후변화에 [38]따른 해수면 상승 등 인위적인 요인에 의해 발생하거나 악화될 수 있다.균질 대수층의 경우, 해수 침입은 민물 지하수로의 전이 구역 아래에 염수 쐐기를 형성하고,[39][40] 맨 위는 바다 쪽으로 흐른다.이러한 변화는 지하수 위의 땅에 다른 영향을 미칠 수 있다. 네이처에 발표된 2020년 연구에 따르면 캘리포니아의 해안 지하수는 많은 대수층에서 상승하여 홍수와 유출의 [38]위험이 증가하고 있다.

해안 근처의 대수층은 지표면 근처에 민물이 있고 담수 아래에 더 밀도가 높은 바닷물이 있다.바닷물은 바다에서 확산되는 대수층을 뚫고 들어가 민물보다 밀도가 높다.해안 근처의 다공질(즉, 모래) 대수층의 경우, 해수면 위로 0.3m(1ft)의 담수 머리마다 소금물 위 담수의 두께는 약 12m(40ft)이다.이 관계를 가이벤-헤르츠베르크 방정식이라고 합니다.해안 근처에서 지하수를 너무 많이 퍼올릴 경우, 소금물이 담수 지층에 침입하여 식수 공급원의 오염을 야기할 수 있다.마이애미 근처의 비스케인 대수층과 뉴저지 해안 평원 대수층과 같은 많은 해안 대수층은 과도한 펌핑과 해수면 상승의 결과로 소금물 침입에 문제가 있다.

지하수 오염

카르스트 지형상의 미정제 대수층으로부터의 용해 철(II)의 산화와 그 후의 침전에 의해 발생하는 산화철(III)의 산화염색(벽면에서의 수관상승 후).퍼스, 웨스턴오스트레일리아.
주요 기사 : 지하수 오염
주요 기사:지하수의 비소 오염

오염된 지하수는 강이나 호수의 오염보다 눈에 잘 띄지 않지만 정화하기가 더 어렵다.지하수 오염은 대부분의 경우 토지에 폐기물을 부적절하게 처리함으로써 발생한다.주요 공급원에는 산업 및 가정용 화학 물질과 쓰레기 매립지, 산업 폐기물 석호, 채굴 및 공정 폐수, 유전 염수 구덩이, 누출된 지하 석유 저장 탱크 및 파이프라인, 하수 슬러지 및 정화 시스템이 포함됩니다.오염된 지하수는 오염이 의심되거나 알려진 원천 근처의 토양과 지하수를 채취하여 오염 정도를 결정하고 지하수 복구 시스템 설계에 도움이 되도록 지도화한다.매립지와 같은 잠재적 발생원 근처의 지하수 오염을 방지하려면 매립장 바닥에 방수 물질을 깔고 배수구를 통해 침출수를 수집하며 잠재적인 오염 물질로부터 빗물을 보호해야 하며, 오염 물질이 지하수로 유출되지 않았는지 정기적으로 모니터링해야 합니다.를 클릭합니다.[3]

지하수 오염은 방출된 오염 물질에서 지하수로 흘러들어갈 수 있는 지상으로, 대수층 내에 오염 물질 기둥을 형성할 수 있다.오염은 매립지, 자연적으로 발생하는 비소, 현장 위생 시스템 또는 지하 저장 탱크가 누출되는 주유소 또는 하수구 누출과 같은 기타 지점 발생원에서 발생할 수 있습니다.

물의 움직임과 대수층 내에서의 분산은 오염물질을 더 넓은 영역으로 확산시키고, 종종 플룸 가장자리라고 불리는 전진 경계는 지하수 우물이나 햇빛과 교차하여 샘이나 샘과 같은 지표수로 흘러 들어갈 수 있으며, 이는 인간과 야생동물에게 물 공급을 불안정하게 만듭니다.다른 메커니즘이 지하수에서의 오염물질 운송에 영향을 미친다(예: 확산, 흡착, 강수, 붕괴).지하수 오염과 지표수의 상호작용은 수문학 운송 모델을 사용하여 분석한다.

깊은 지하수와 불침투성 토양에 유정을 설치하고 대수층과 인근 잠재적 [3]오염원에 대한 세심한 시험과 모니터링을 통해 도시 공급의 오염 위험을 최소화한다.

세계 인구의 약 3분의 1이 지하수 자원의 물을 마신다.이 중 약 10%, 약 3억 명의 사람들이 비소나 [41]불소로 심하게 오염된 지하수 자원으로부터 물을 얻는다.이러한 미량 원소는 주로 암석과 퇴적물에서 침출됨으로써 자연적인 원천에서 유래한다.

관리상의 문제

물 관리 기관은 대수층과 하천수의 "지속 가능한 수율"을 계산할 때, 종종 같은 물을 두 번 세어 보았다. 한 번은 대수층에서, 한 번은 연결된 강에서.이 문제는 수세기 동안 이해되었지만 정부 기관 내의 관성으로 인해 지속되어 왔다.예를 들어 호주에서는 1990년대 호주정부평의회(Council of Australian Governments)의 물 개혁 프레임워크에 의해 시작된 법적 개혁 이전에 많은 호주 주들이 별도의 정부 기관을 통해 지하수와 지표수를 관리했는데, 이는 경쟁과 의사소통의 부실에 시달리는 접근 방식이었다.

일반적으로 개발에 대한 지하수의 동적 대응에 내재된 시간적 지연은 이 문제에 대한 과학적 이해가 통합된 지 수십 년이 지난 후 물 관리 기관들에 의해 무시되어 왔다.간단히 말해서, 지하수 초과 인출의 효과는 명백하게 사실이지만, 그들 스스로 드러나는 데 수십 년 또는 수 세기가 걸릴 수 있다.1982년의 고전적인 연구에서, 존 D.Bredehoeft와 동료들은[42] 산간 분지의 지하수 추출이 연간 전체 재충전을 철회하고 자연 지하수 의존 식생 커뮤니티에 아무것도 남기지 않는 상황을 모델링했다.보어필드가 식생에 가까운 위치에 있더라도 100년이 지난 후에도 시스템에 내재된 지연으로 원래의 식물 수요의 30%를 충족할 수 있었습니다.500년이 되자, 이것은 0%로 감소했고, 지하수 의존 식생은 완전히 죽었다는 것을 의미한다.과학은 수십 년 동안 이러한 계산을 할 수 있었지만, 일반적인 물 관리 기관들은 정치 선거의 대략적인 기간(3-5년) 외에 나타날 영향을 무시해 왔다.Marios Sophocleous는[42] 관리기관이 지하수 계획에서 적절한 기간을 정의하고 사용해야 한다고 강하게 주장했다.이는 수십 년, 때로는 미래 수세기에 걸쳐 예상되는 영향을 바탕으로 지하수 철수 허가를 계산하는 것을 의미할 것이다.

규정

미국 중부 오갈랄라 대수층의 지하수 유출 속도
오갈랄라 대수층에 의해 수백 평방 마일에 걸쳐 있는 캔사스의 중앙 관개된 밭

미국

미국에서는 지하수의 소유와 사용에 관한 법률은 일반적으로 주법이다.지하수 오염을 최소화하기 위한 지하수 규제는 주법과 연방법 모두에서 다루어진다. 후자의 경우 미국 환경보호청(EPA)이 발행한 규정을 통해 다루어진다.

  • 영국의 관습법에 근거한 포획규칙은 각 토지 소유주들에게 그들이 유익한 용도로 사용할 수 있는 만큼의 지하수를 포획할 수 있는 능력을 제공하지만, 그들은 정해진 양의 물을 보장받지 못한다.그 결과, 소유자들은 다른 토지 소유주들이 그들의 땅 밑에서 물을 가져간 것에 대해 책임을 지지 않는다.주법이나 법규는 종종 "유익한 사용"을 정의하고, 때로는 인근 재산에 침하를 일으키는 지하수 추출을 허용하지 않는 것과 같은 다른 제한을 두기도 한다.
  • 표면 스트림의 리파리안 권리와 유사한 제한된 개인 소유권.지하수 권리의 양은 각 토지 소유자가 이용 가능한 물의 양만큼을 얻는 지표면적을 기준으로 한다.일단 판결이 나면 수권의 최대량을 정하지만 가뭄 때처럼 총수량이 줄어들면 권리를 줄일 수 있다.토지 소유자는 지하수 권리를 침해했다고 타인을 고소할 수 있으며, 지상 토지에서 사용하기 위해 퍼 올린 물은 토지에서 퍼낸 물보다 우선한다.
  • 미국 배수법의 합리적 사용 규칙은 토지 소유자에게 정해진 양의 물을 보장하지 않지만, 그 결과가 다른 우물이나 대수층 시스템을 부당하게 손상시키지 않는 한 무제한 추출을 허용한다.일반적으로 이 규칙은 과거의 용도에 큰 비중을 두고 이전 사용을 방해하는 새로운 사용을 방지합니다.
  • EPA는 2006년에 공공 수도 시스템에 적용되는 "지하수 규칙"을 발표했다.이 규칙은 분변세균에 오염될 수 있는 지하수 공급 시스템에 초점을 맞추고 있으며 이러한 시스템이 시정조치를 [43][44]취할 것을 요구하고 있다.
  • 부동산 거래에서 지하수와 토양은 모두 정밀 조사 대상이다.브라운필드 현장(이전에는 교정조치된 오염 현장)의 경우 EPA는 잠재적 오염 [45]문제를 조사하고 공개하기 위해 1단계 환경 현장 평가를 준비해야 한다.캘리포니아의 샌 페르난도 밸리에서는 Santa Susana Field Laboratory(SSFL) 아래의 부동산 이전 계약 및 동부의 부동산 계약에는 밸리 대수층의 기존 또는 미래 오염으로 인한 지하수 오염 결과에 대한 책임에서 판매자를 면제하는 조항이 있다.

인도

인도에서는 관개수의 65%가 지하수이며[46], 추출된 지하수의 약 90%가 [47]관개용으로 사용된다.지하수 규제는 중앙정부와 중앙지하수위원회, 2)중앙지하수, 3)중앙지하수관리위원회,[48] 4)중앙공해관리위원회에 의해 관리되고 있다.

인도 지하수에 관한 법률, 규제 및 제도:

  • 2019년 아탈 부잘 요자나(Atal Bhujal Yojana, 2024-25)는 마을 판차야트 수준의 물 보안 계획으로 수요 측을 관리하기 위해 60억 INR(미화 8억5400만 달러)이 소요된 5년 계획으로, 하랴나 구자라타카를 포함한 7개 주의 8,350개 물 부족 마을에서 실시가 승인되었다.라자스탄, 우타르프라데시 주.[49]
  • 2013년 국가물기본법은 인도의 지하수가 공공자원이며 물의 사유화를 통해 기업에 의해 이용되지 않도록 보장하고 있다.국가물기본법은 인도 헌법의 '생명권' 제21조에 따라 모든 사람이 깨끗한 식수에 접근할 수 있도록 허용하고 있다.이 법안은 인도의 주들이 대수층에 포함된 지하수를 완전히 통제하기를 바란다는 것을 보여준다.지금까지 안드라프라데시주, 아삼주, 비하르주, 고아주, 히마찰프라데시주, 잠무앤카슈미르주, 카르나타카주, 케랄라주, 서벵골주, 텔랑가나주, 마하라슈트라주, 락샤드위프주, 푸두체리주, 찬디가르주, 다드라&나가리주만이 이 [48]지폐만을 사용하고 있다.
  • 2012년에는 국가 물 정책이 갱신되었다. 이는 1987년에 시작되었고 2002년에,[50] 2012년에 갱신되었다.
  • 2011년 인도 정부는 지하수 관리를 위한 모델 법안을 만들었다. 이 모델은 지하수 사용과 규제에 관한 법을 시행할 수 있는 주 정부를 선택한다.
  • 1882년 양허법은 토지 소유자가 자신의 토지에 있는 지표수나 지하수보다 우선권을 부여하고 토지에 있는 한 원하는 만큼 주고 받을 수 있도록 했다.이 법은 정부가 지하수에 대한 규제를 시행하는 것을 막고, 많은 토지 소유주들이 지하수에 접근하는 대신 그들의 지하수를 사유화할 수 있도록 한다. 1882년 완화법의 7(g)항은 모든 토지 소유주는 그의 범위 내에서 땅 밑과 지표에 흐르는 모든 물을 모을 권리가 있다고 명시하고 있다.과징금 [48]채널

캐나다

캐나다 인구의 상당 부분이 지하수 사용에 의존하고 있다.캐나다에서는 약 890만 명(캐나다 인구의 30%)이 가정용 지하수에 의존하고 있으며, 이들 사용자의 약 3분의 2가 시골 지역에 [51]살고 있다.

  • 1867년 헌법법은 지하수에 대한 권한을 캐나다 정부의 어느 명령에도 부여하지 않는다. 따라서 이 문제는 주로 주 관할에 속한다.
  • 연방정부와 지방정부는 농업, 보건, 지방정부 간 물 및 국가 물 관련 문제를 다룰 때 책임을 공유할 수 있다.
  • 연방 토지, First Nations 보호구역 및 준주의 경계/경계수역, 어업, 항해 및 물과 같은 지역의 연방 관할권.
  • 대수층이 주 간 또는 국제 경계를 넘을 때 지하수에 대한 연방 관할권.

연방정부의 대규모 지하수 이니셔티브는 다중 장벽 접근법의 개발이다.멀티 배리어 어프로치는 소스로부터의 음용수 열화를 방지하기 위한 프로세스 시스템입니다.멀티배리어에는 다음 3가지 주요 요소가 있습니다.

  • 수원수 보호,
  • 음용수 처리 및
  • 식수 분배 [52]시스템

국가별

지하수는 특히 건조한 국가에서 식수 공급을 위한 중요한 수자원이다.

외계 지하수

지하수는 지구에만 국한되지 않을 수 있다.화성에서 관측된 지형들의 형성은 지하수에 의해 영향을 받았을지도 모른다.목성의 위성 [53]유로파의 지표면에도 액체 상태의 물이 존재할 수 있다는 증거도 있다.

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외부 링크

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