도시가 발전함으로 인하여 건축물 및 도로 등이 확충되어 불투수성 면적이 증가하였다. 뿐만 아니라 인구증가로 인한 수자원 확보의 필요성으로 지하수를 많이 개발하여 관정의 수와 이용량이 증가하였다.
도시유역에는 강우침투가 줄어들어 직접유출이 증가하고 기저유출이 감소하여 홍수도달시간감소, 홍수규모증대, 지하수위저하, 잠재적오염성증가, 하천의 건천화 및 환경악화 등이 나타날 수 있다. 또한 장기적인 지하수과잉채수는 지반침하로 이어져 건물 및 도로 등에 피해가 발생 할 수 있다. 따라서 이에 대한 대책이 필요하나 우리나라에서는 지하수에 대한 체계적이고 효과적인 대책이 미흡하다.
본 연구에서는 도시화가 지하수에 미치는 영향을 알아보기 위하여 도시화가 진행된 대구광역시 수성구의 욱수천 및 매호천, 남천 등을 경계로 유역을 설정하고 연도별 비교분석을 하였다. 또한 3차원 지하수 모델링을 통하여 지하수위분포와 지하수유동에 대하여 비교분석하였다.
연구대상유역 내 시가화지역의 면적은 1975년 0.3%에서 1985년, 1995년, 2005년까지 0.5%, 13%, 39.4%순으로 증가하였다. 대부분 농업지역이 시가화지역으로 대체되는 양상이었다. 또한 나지와 초지가 1995년부터 나타나기 시작했다. 1975년부터 2005년까지 강우량은 점차 증가하는 추이를 보인다. 그러나 1975년부터 2005년까지 10년 단위의 평균 지하수함양량은 각각 186.71mm/y, 196.81mm/y, 165.55mm/y, 148.82mm/y순으로 함양량이 줄어들고 있는 것으로 나타났다.
3차원 지하수모델링에서 각 연도별 지하수 수두 및 지하수유동 차이를 비교하였다. 각 연도별 상부지층의 수두는 35∼75m로 비슷한 분포를 나타냈지만 수두형성거리에서 차이가 나타났다. Column 101 단면에서 연도별 수두형성거리를 65m와 60m지점으로 비교하면 1985년과 2005년의 차이가 가장 많이 나타났으며 각각 70m씩 차이가 나타났다. Row 106 단면에서는 60m와 58m지점에 대하여 비교하면 1985년과 2005년에서 차이가 가장 많이 나타났으며 각각 110m, 80m로 나타났다. 수두형성거리차를 이용하여 가장 많은 차이를 나타내는 3개 지역을 선정하여 무작위로 각 셀의 지하수위차를 비교하였다. 지하수위는 1985년이 가장 높았으며 2005년이 가장 낮았다. 지하수위차는 각각 1.97m, 1.13m, 0.5m 순이었으며 하류방향으로 갈수록 차이가 낮게 나타났다. 수문 및 지형 등의 영향으로 이러한 위치별 차이가 난 것으로 생각된다.
관정의 유무에 따라 3차원 지하수 모델링 결과를 비교하였다. 도시화가 많이 진행되었다고 여겨지는 1995년과 2005년의 모형에 관정을 입력하였다. 1995년의 관정유무에 따른 수두형성거리를 65m와 70m 지점을 기준으로 비교해보면 약 350m와 약 500m 정도 산지방향과 욱수천 상류방향으로 등수두선이 이동하였다. 2005년은 65m와 70m 지점을 기준으로 비교해보면 65m등수두선은 동쪽의 욱수천 근처에서만 형성이 되었으며 70m등수두선은 약 500m 정도 욱수천 상류방향으로 이동하였다.
대표단면에서는 관정의 양수에 따라 흐름방향이 관정입구로 향하는 것을 나타냈으며 연도별로 영향범위가 조금씩 차이가 났다. 그러나 대부분 연도별 상부지층의 수두형성이 60m등수두선 지점에서 큰 차이를 보이지 않는 것으로 보아 관정의 영향범위가 60m등수두선 형성지점인 1000m 내외일 것이라 생각된다.
도시화가 지하수에 영향을 미치기 때문에 도시지역의 지하수 보존 및 관리 그리고 체계적인 수자원계획을 수립하기 위해서는 도시화가 지하수에 미치는 영향을 파악하여야 한다.

The advancement of cities and resultant expansion of buildings and roads have increased the area of impermeability. In addition, a growing population has compelled the securing of water resources, leading to extensive groundwater development and thus a surge in the number and usage of wells.
Less rainfall infiltration into urban basins increases direct runoff while decreasing base runoff, which is likely to result in shorter flood concentration time, larger flood magnitude, lower groundwater levels, higher potential contamination, drying of river flows and severe environmental impacts. Also, long-term groundwater overdraft causes subsidence of ground damaging buildings and roads. Thus, relevant measures need developing, whereas domestically systematic and effective measures leave much to be desired.
The present study investigated the effects of urbanization on groundwater by focusing on the urbanized regions bordering the Uksucheon, Maehocheon and Namcheon basins in Suseong-gu Daegu and comparatively analyzing the annual ground-water conditions. Furthermore, with 3D groundwater modelling, groundwater level distribution and flow were comparatively analyzed.
The urban area in the target regions increased from 0.3% in 1975 to 0.5%(1985), 13%(1995) and 39.4%(2005), mostly due to the urbanization of farmland. Also, bare lands and grasslands began to emerge in 1995. From 1975 to 2005, rainfalls gradually increased. From 1975 to 2005, however, the mean groundwater recharge per decade showed a declining tendency viz. 186.71 mm/y, 196.81 mm/y, 165.55 mm/y and 148.82 mm/y.
Using 3D groundwater modelling, differences in yearly groundwater head and groundwater flow were compared. Yearly groundwater head at the upper ground level showed a similar distribution within the range of 35∼75 m, whereas the distances of groundwater head formation differed. When comparing the distances of yearly groundwater head formation at 65 m and 60 m as in the Column 101 cross-section, the most significant difference was found in 1985 and 2005 to be 70 m. As in the Row 106 cross-section, comparison at 60 m and 58 m proved the most significant differences in 1985 and 2005 at 110 m and 80 m respectively. Based on the differences in distances of groundwater head formation, 3 regions with the biggest differences were selected to randomly compare differences in groundwater levels in each cell. The highest groundwater level was found in 1985, and the lowest in 2005. Differences in groundwater levels were 1.97 m, 1.13 m and 0.5 m, respectively, which got smaller downstream. These differences between regions seem to be attributable to the influence of floodgates and topography.
The results from the 3D groundwater model were compared in line with the presence and absence of wells. Wells were applied to the models for 1995 and 2005, when the regions underwent substantial urbanization. When the distances of groundwater head formation in 1995 were compared in line with the presence and absence of wells at 65 m and 70 m, the equipotential lines shifted by 350 m and 500 m approximately towards mountainous areas and the Uksucheon upstream. In 2005, compared at 65 m and 70 m, the equipotential line at 65 m was formed only around the Uksucheon in the east, whereas the one at 70 m shifted by about 500 m towards the Uksucheon upstream.
A typical cross-section shows the groundwater flow headed toward mouths of wells in connection with pumping at the wells with the range of influence per year slightly varying. Yet, mostly, yearly groundwater head formation at the upper ground level showed no significant differences at the 60 m equipotential line, implying that the range of influence caused by wells should reach about 1000 m, corresponding to the formation of the equipotential line at 60 m.
As urbanization affects groundwater, it is necessary to delve into the effects of urbanization on groundwater in order to establish systematic plans for water resources as well as preserve and manage urban groundwater.