FLO-2D를 이용한 토석류의 이동과 확산에 관한 연구 = A Study on Transport and Diffusion of Debris Flow with FLO-2D
저자
발행사항
춘천 : 강원대학교 방재전문대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 강원대학교 방재전문대학원 : 재해방재전공 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
강원특별자치도
형태사항
vii, 58 p. ; 26cm
소장기관
본 연구에서는 토석류의 발생이후 지형적인 변화를 분석하기 위해서 지상라이다를 이용하여 토석류 발생 현장에서 측량을 실시하고, FLO-2D 모델을 이용하여 적용성을 검토하였다.
2009년 7월 14일 제천시 일대를 지나간 최대 시강우량 64㎜/h(제천시 봉양읍)의 집중호우로 인해 제천시 일대에 다수의 토석류 피해가 발생하였다. 토석류가 발생한 것은 7월 14일 이전에 2-3일 간격으로 2회의 사전강우가 있었으며, 세 번째 강우에서 일시적으로 강한 시간강우에 의해 다량의 토석류가 발생하였다. 백운관측소에서의 시간 최대 강우는 64㎜/h였으며, 누적강우는 455㎜에 해당되었다.
강우에 의해 유발된 토석류의 지형변화를 위해 피해 발생 전의 1:5000 수치지도를 이용하여 토석류 피해지역의 수치고도모형을 만들고 이를 발생 전 지형으로 가정하고 발생 후 지상 라이다를 이용하여 획득한 자료와 비교하여 지형변화를 평가하였다.
토석류 발생 전후의 DEM의 연산을 통해 생성된 결과로 침식과 퇴적체적을 계산할 수 있다. 그러나 분석과정에서 포인트 자료를 기존의 수치지도에 중첩하여 보간을 통해 폴리곤을 생성하게 되는데 이 때 수치지도의 축적이나 지역적인 경사도에 따라서 보간시에 실제 지형과는 다른 형태로 보간이 되었다. 따라서 보간시의 오류를 제거하기 위하여 연구지역을 중심으로 클리핑을 하였으며, 이에 따른 결과로 침식량은 17,586㎥, 퇴적량은 7,520㎥로 산정되었다.
이러한 실측 데이터와 비교하여 FLO-2D 모델에 적용하여 적용성을 검토하였다. 기본 입력 인자값은 고정하고 유량의 유입위치에 따라 3가지의 경우에 따라 모의을 하였다.
고려된 인자로는 강우량을 이용하여 합리식을 사용해 유량을 계산하였으며, 토사량은 토석류가 발생할 당시의 흐름과 가장 유사한 흐름 형태를 가진 유량의 40%를 적용하였다. 기존문헌에서 조사된 자료를 기초로 본 연구지역의 지형상황과 가장 유사한 값인 점성 101poises, 항복응력 116.71dynes/㎠, 토사의 비중 2.65를 적용하였으며, 격자 크기는 5m를 적용하여 3가지의 Case별로 결과를 도출하였다.
Case1은 토석류 발생 최상단지점, Case2는 실제 토석류가 발생한 지점인 최상단지류와, 하부지류, 두 지점, Case3은 LiDAR를 촬영한 최상단 지점에 유입량을 입력하였다.
이에 따른 결과로 토석류의 확산 면적은 실측량은 약 25,845㎡, Case1은 26,725㎡, Case2는 27,400㎡, Case3은 25,200㎡로 비슷한 결과를 모의하였다. 토석류의 퇴적량은 Case1은 71,62㎥, Case2는 6,493㎥, Case3은 5,872㎥로 실제 토석류 퇴적량과 비슷하게 나타났다. 이는 모의션 된 토석류의 퇴적량과 이동확산 면적이 실제 상황을 반영하고 있다고 판단하였다.
최대 유동심에 있어서는 Case1은 1.88m, Case2는 2.1m, Case3은 1.79m로 나타났고, 최대 유속은 Case1은 5.47㎧, Case2는 4.08㎧, Case3은 3.91㎧로 나타났다. 토석류 발생 당시의 유속과 유동심에 대한 확인이 어려워 향후 모니터링 시스템 등을 이용하여 모델의 적합성을 판별할 필요가 있다고 판단하였다.
본 연구에서 수행한 지상라이다를 이용한 토석류의 이동과 확산 분석 및 FLO-2D 모델 적용을 통해 새로운 토석류 해석의 방법과 FLO-2D 모델의 토석류 해석 범위를 확인할 수 있었다.
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