Analysis of freshwater-saltwater interface in the aquifer around Hwajinpo lagoon on the Eastern Coast of Korea

Abstract

Hwajinpo Lagoon, located on the eastern coast of Korea, is a unique environment where freshwater and saltwater are mixed. A systematic study of the water management of the lagoon is required because it is a biodiversity-rich area and an area of high conservation value. The existing environment of the lagoon was assessed by identifying the distribution of the groundwater levels and groundwater flow characteristics. In addition, hydrogeochemical fluctuations were analyzed to determine the effect of seawater intrusion into the aquifer. The results demonstrate that the freshwater-saltwater interface is distributed throughout the aquifer and rises when water of the lagoon evaporates due to prolonged periods of low rainfall and high temperature, thereby increasing the possibility of seawater inflow through groundwater. The ratio of seawater mixed at each point was calculated, using oxygen isotopes and chloride as tracers, resulting in an average of 0.24 ~ 0.32 and a maximum of 0.90. The overall seawater mixing ratio appears to be distributed according to the distance from the coast. As for the ionic delta properties (difference between the measured and theoretical concentration of mixed waters) and the saturation index, it was estimated that the cation-exchange and precipitation reactions occurred in the aquifer due to seawater intrusion. The time series analysis shows that the effects of tides and precipitation are location dependent and require further study for accurate analysis and should be considered in the understanding of the lagoon ecosystem. ;동해안에 위치한 화진포 석호는 담수와 염수가 혼합되는 환경으로 생물 다양성이 풍부하여 높은 보존 가치를 지니고 있어 체계적인 관리가 필요하다. 석호의 현재 환경에 대한 분석을 위해 호소수에 영향이 큰 주변 대수층의 지하수 수위 분포와 지하수 흐름의 특성을 파악하였다. 또한 호소수의 염분도가 유지되는 기작으로 추정되는 대수층으로의 해수침투의 영향을 파악하기 위해 수리지구 화학적 변동을 분석하였다. 연구 결과 사주지역의 대수층에 쐐기형태의 담수-염수 경계면이 분포하며, 강우가 적은 기간이 지속되고 온도가 높아 석호의 증발이 일어날 경우 담수-염수 경계면이 상승하여 지하수를 통한 해수의 유입 가능성이 높은 것으로 판단된다. 각 지점별로 해수가 혼합된 비율을 계산하기 위해서 산소동위원소와 염소이온을 추적자로 사용하였으며 혼합비의 평균값은 0.24~0.32, 최대값은 0.90을 나타내었다. 전체적인 혼합비 결과는 해안에서의 거리에 따라 분포하는 것으로 판단된다. 수리지구 화학적 특성으로는 이온델타(혼합된 지하수의 이론적인 화학조성과 실제 시료가 가지는 값과의 차이) 값을 산출하여 해수 침투에 따른 대수층 내에서 양이온 교환반응 및 침전 반응이 일어난 것으로 추정하였다. 시계열 분석 결과 조석과 강수의 영향은 위치에 따라 다르고 더 정확한 분석을 위해 추가적인 연구가 필요하며 석호의 생태계 이해를 위해 고려되어야 한다.