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문제 정의
- 손광익(2001)은 현재까지 개발된 각종 장. 단시간 호우에 대한 외국의 토사유출량 산정 기법들 중 개정범용토양손실공식(RUSLE)의 국내 적용가능성을 검토하였다. 전국 7개 개발현장에서 실측한 강우 및 토사유출량 자료를 RUSLE공식에 적용, 그 적용범위 및 한계성 등을 검토한 결과 국내 개발지역에 대한 토사생산량 산정기법으로써의 가능성을 확인하였으며 RUSLE공식의 적용 시 우리나라에서 많이 범하고 있는 각 인자별 산정 오류에 대해서도 검토하였다.
- 신승숙 등(2006a)은 유역의 토사유출률을 실측조사와 SEMMA의 적용결과와 비교하였다. 또한 기후 특성인 강우크기에 따른 토사유출률의 변화를 분석하고자 하였다. 산불 이후 5년 동안 산지 소유역의 시험유역을 운영하여 유출 및 토사유출량을 실측하여 자료를 구축하였고, 이 유역에 산지지역의 토양침식 모형인 SEMMA을 적용하여 토양침식량을 산정하였으며 유역출구로 이송한 실제 토사유출량과 비교하였다.
- 본 연구에서는 강원도 인제군 산간지역에 위치한 사방댐의 준설정보를 가지고 토사량 예측 모형의 계산결과와 비교하였다. 토사량 예측 모형은 MSDPM과 LADMP를 사용하였으며 강원 산간지역에 맞도록 식을 보정하여 사용하였다.
제안 방법
- 위와 같이 산정된 최적곡선식을 가지고 다시 4곳의 사방댐에 대한 토사량을 Table 4와 같이 산정하였다. 2007년 사방댐의 준공당시부터 2009년 준설당시까지의 강우 데이터를 사용하여 토사량을 산정하여 비교하였다. 식 (1)과 (4)에서 보정계수 λ는 0.
- 토사량 예측 모형은 MSDPM과 LADMP를 사용하였으며 강원 산간지역에 맞도록 식을 보정하여 사용하였다. LADMP도 토사 유발 강우강도와 토사 유발 강우량 개념을 도입하고 보정계수를 사용하여 식을 개선하였다. 계산 결과 두 가지 식 모두 적정한 계산결과를 도출하였으며 MSDPM 이 LADMP보다 전체적으로 계산결과가 정확한 것으로 나타났다.
- MSDPM(Multi-Sequence Debris Prediction Model)은 Pak (2005)의 USCDPM(University of Southern California Debris Prediction Method)을 기반으로 상대적으로 작은 유역면적(25-800ha)을 위해 처음 소개된 후 Pak and Lee(2008)에 의해 수정 보완 되었다. 토사량 예측모형은 많은 연구자에 의해서 제시되어지고 있으나 그 정확성에는 많은 의문이 제기되고 있는 실정이다.
- 적용공식으로는 개정범용토양손실공식(RUSLE)와 수정범용토양 손실공식(MUSLE)를 사용하였다. 계측지점에서의 유출량별, 소류사 및 부유사 실측을 통하여 유량-유사량 관계곡선을 개발한 후 토사유출량을 산정하였다. 신승숙 등(2006a)은 유역의 토사유출률을 실측조사와 SEMMA의 적용결과와 비교하였다.
- 먼저 4개의 사방댐에 발생할 수 있는 토사량을 산정하기 위해 토사 유발 강우강도(Threshold 1-hr maximum rainfall intensity)와 지형기복비(relief ratio) 최적곡선을 아래 Fig. 2와 같이 산정하였다. 먼저 네 곳의 실측 토사량을 Fig.
- 2와 같이 산정하였다. 먼저 네 곳의 실측 토사량을 Fig. 2(a)와 같이 토사 유발 강우강도와 지형기복비의 그래프로 그리고 최적곡선을 찾는다. 본 연구에서 MSDPM을 이용한 토사 유발 강우강도와 유출비의 최적곡선식은 직선식인 y =-0.
- 토사량 예측모형은 많은 연구자에 의해서 제시되어지고 있으나 그 정확성에는 많은 의문이 제기되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 MSDPM을 강원 산지에 맞게 보정하고 강우특성을 고려하여 강원 산지유역의 토사 유출량(sediments yield amount)을 산정하였다.
- , 2000)은 대부분 단일 설계 강우에 의한 토석량 산정기법들이다. 본 연구에서는 누적 토사량 예측모형들을 강원도 산간지역에 적용하여 강우사상에 따른 토사 유출량을 산정하였다.
- 강원도의 산불은 1990년대 이후 급속히 증가하면서 2000년도에 이르러 횟수는 약 300회 피해면적은 약 25,000 ha에 이르는 것으로 나타났다. 본 연구지역은 2005년에 신남 일원에 산불이 발생하였으나 피해규모가 미미하여 산불의 영향은 고려하지 않고 토사량을 산정하였다.
- 또한 기후 특성인 강우크기에 따른 토사유출률의 변화를 분석하고자 하였다. 산불 이후 5년 동안 산지 소유역의 시험유역을 운영하여 유출 및 토사유출량을 실측하여 자료를 구축하였고, 이 유역에 산지지역의 토양침식 모형인 SEMMA을 적용하여 토양침식량을 산정하였으며 유역출구로 이송한 실제 토사유출량과 비교하였다. 신승숙 등(2006b)은 우리나라 산불지역의 유역에 대량의 토사유출을 제어하기 위해 설치된 여러 개의 사방댐을 활용하여 강우사상별 댐 저류지에 퇴적되는 토사량 측정하였다.
- 신승숙 등(2006b)은 우리나라 산불지역의 유역에 대량의 토사유출을 제어하기 위해 설치된 여러 개의 사방댐을 활용하여 강우사상별 댐 저류지에 퇴적되는 토사량 측정하였다. 실측된 토사유출량과 산지사면을 대상으로 개발된 토양침식 모형인 SEMMA에 의해 예측된 토양의 침식량과 유역크기에 따른 토사유출률의 관계를 분석하였다. 김경석(2008)은 최근 5년간 고속도로에 피해를 유발시킨 48개소의 토석류에 대하여 유역의 지형 및 토석류 유발 강우자료를 조사, 분석하였다.
대상 데이터
- 결과에서 볼 수 있듯이 MSDPM의 결과가 LADMP의 결과 보다 실제 준설량과 보다 더 잘 일치하는 것으로 나타났다. Table 4의 실제 준설량은 2009년 강원도 인제군이 발주한 2009년 사방댐 준설사업 설계서(인제군, 2009)의 내역을 사용하였다.
- 강원도의 우량관측지점은 총 100여 개가 있지만 이 지역에서 가장 가까운 우량 관측소의 강우데이터를 사용하였다. 가리산2 사방댐과 가리산 11 사방댐의 토사량 추정에는 덕적리 93번지에 위치한 강우관측소 데이터를 사용하였으며 부평35 사방댐과 신남94 사방댐의 토사량 추정에는 신남중학교 앞에 위치한 강우관측소 데이터를 사용하였다.
- 네 곳의 사방댐은 모두 2007년 6월과 7월 사이에 준공이 되었으며 2009년에 준설작업을 하였다. 강원도의 우량관측지점은 총 100여 개가 있지만 이 지역에서 가장 가까운 우량 관측소의 강우데이터를 사용하였다. 가리산2 사방댐과 가리산 11 사방댐의 토사량 추정에는 덕적리 93번지에 위치한 강우관측소 데이터를 사용하였으며 부평35 사방댐과 신남94 사방댐의 토사량 추정에는 신남중학교 앞에 위치한 강우관측소 데이터를 사용하였다.
- 본 연구에서는 Table 1과 같이 강원도 인제군 일원의 4개 사방댐 유역을 대상으로 토사량을 산정하였다. 네 곳의 사방댐은 모두 2007년 6월과 7월 사이에 준공이 되었으며 2009년에 준설작업을 하였다. 강원도의 우량관측지점은 총 100여 개가 있지만 이 지역에서 가장 가까운 우량 관측소의 강우데이터를 사용하였다.
- 따라서 위에서 언급한 강우강도와 강우량은 강우사상별 최대 1시간 강우강도, 토사 유발 강우강도, 강우량, 그리고 토사 유발 강우량이다. 본 연구에서는 Table 1과 같이 강원도 인제군 일원의 4개 사방댐 유역을 대상으로 토사량을 산정하였다. 네 곳의 사방댐은 모두 2007년 6월과 7월 사이에 준공이 되었으며 2009년에 준설작업을 하였다.
이론/모형
- 02를 사용하였다. 보정계수는 네 곳의 토사 유출량 산정결과와 실측치의 최소 차이를 나타내는 계수를 시산법을 사용하여 찾았다. MSDPM과 LADMP는 미 서부지역의 토사량 자료를 토대로 만들어진 경험식이기 때문에 한국의 지형과 식생 그리고 강우형태와는 많은 차이가 있으므로 보정이 불가피하다.
- 손광익과 노진욱(2009)는 국내 도시화 시험유역에 대한 기존 토사유출공식의 적용 가능성을 검토하기 위해 도시 시험유역의 실측자료와 모의기법, 적용결과를 비교분석하였다. 적용공식으로는 개정범용토양손실공식(RUSLE)와 수정범용토양 손실공식(MUSLE)를 사용하였다. 계측지점에서의 유출량별, 소류사 및 부유사 실측을 통하여 유량-유사량 관계곡선을 개발한 후 토사유출량을 산정하였다.
- 본 연구에서는 강원도 인제군 산간지역에 위치한 사방댐의 준설정보를 가지고 토사량 예측 모형의 계산결과와 비교하였다. 토사량 예측 모형은 MSDPM과 LADMP를 사용하였으며 강원 산간지역에 맞도록 식을 보정하여 사용하였다. LADMP도 토사 유발 강우강도와 토사 유발 강우량 개념을 도입하고 보정계수를 사용하여 식을 개선하였다.
성능/효과
- Table 4는 인제군 지역 4곳의 사방댐 유역의 토사량 산정 결과를 나타내고 있으며 실제 준설량과 비교하고 있다. 결과에서 볼 수 있듯이 MSDPM의 결과가 LADMP의 결과 보다 실제 준설량과 보다 더 잘 일치하는 것으로 나타났다. Table 4의 실제 준설량은 2009년 강원도 인제군이 발주한 2009년 사방댐 준설사업 설계서(인제군, 2009)의 내역을 사용하였다.
- LADMP도 토사 유발 강우강도와 토사 유발 강우량 개념을 도입하고 보정계수를 사용하여 식을 개선하였다. 계산 결과 두 가지 식 모두 적정한 계산결과를 도출하였으며 MSDPM 이 LADMP보다 전체적으로 계산결과가 정확한 것으로 나타났다. 실제 준설량과 MSDPM의 계산결과는 평균 27.
- 계산결과에서 볼 수 있듯이 유역면적이 큰 가리산 2와 가리산 11에서는 MSDPM의 계산결과가 실측치와의 일치도가 높았고 유역면적이 작은 부평 35와 신남 94에서는 LADMP가 조금 더 일치도가 높았다. 실제 준설량과 MSDPM의 계산결과는 평균 27.
- 그 결과 MSDPM을 사용하여 계산한 결과 Table 3과 같이 가리산2 사방댐 유역의 누적 토사량은 약 2296 m3으로나타났다. 위와 같이 산정된 최적곡선식을 가지고 다시 4곳의 사방댐에 대한 토사량을 Table 4와 같이 산정하였다.
- 961로 상당히 일치도가 높은 것을 알 수 있다. 그리고 Fig. 3과 같이 LADMP를 사용하여 토사 유발 강우강도와 고저비의 최적곡선식은 y = -0.025x+23.35로 나타났으며 R2는 0.845 그리고 토사 유발 강우량과 토사 유발 강우강도의 최적곡선식은 y = -1.34x+11.92로 나타났고 R2는 0.57로 비교적 일치도가 낮았다. Fig.
- 114로 일치도가 낮았다. 또한 토사 유발 강우량과 토사 유발 강우강도의 최적곡선식은 y = 1.555x+12.111로 나타났으며 R2는 0.961로 상당히 일치도가 높은 것을 알 수 있다. 그리고 Fig.
- 2(a)와 같이 토사 유발 강우강도와 지형기복비의 그래프로 그리고 최적곡선을 찾는다. 본 연구에서 MSDPM을 이용한 토사 유발 강우강도와 유출비의 최적곡선식은 직선식인 y =-0.00418x+15.58로 나타났고 R2는 0.114로 일치도가 낮았다. 또한 토사 유발 강우량과 토사 유발 강우강도의 최적곡선식은 y = 1.
- 모든 형태의 강우가 토사 유출을 유발하는 것은 아니기 때문에 지표면에 침식을 일으키거나 토사입자를 이송시킬 수 있는 충분한 최소에너지를 갖는 강우가 토사량 예측에서는 중요한 변수이다. 본 연구에서 언급한 토사입자를 움직일 수 있는 한계 최대 한 시간 강우강도를 토사 유발 강우강도(Threshold Maximum 1-hr Rainfall Intensity)라고 명명하였다. 이것은 지형기복비와의 곡선으로부터 검증된 경향선식에 따라서 정해지게 된다.
- 계산결과에서 볼 수 있듯이 유역면적이 큰 가리산 2와 가리산 11에서는 MSDPM의 계산결과가 실측치와의 일치도가 높았고 유역면적이 작은 부평 35와 신남 94에서는 LADMP가 조금 더 일치도가 높았다. 실제 준설량과 MSDPM의 계산결과는 평균 27.6%의 절대치 차이를 나타냈고 LADMP의 계산결과는 평균 50.6%의 차이를 나타냈다. 하지만 LADMP와 MSDPM 모두 보다 더 정확하고 많은 실측치와의 비교가 필요하다고 판단된다.
- 단시간 호우에 대한 외국의 토사유출량 산정 기법들 중 개정범용토양손실공식(RUSLE)의 국내 적용가능성을 검토하였다. 전국 7개 개발현장에서 실측한 강우 및 토사유출량 자료를 RUSLE공식에 적용, 그 적용범위 및 한계성 등을 검토한 결과 국내 개발지역에 대한 토사생산량 산정기법으로써의 가능성을 확인하였으며 RUSLE공식의 적용 시 우리나라에서 많이 범하고 있는 각 인자별 산정 오류에 대해서도 검토하였다.
- 김경석(2008)은 최근 5년간 고속도로에 피해를 유발시킨 48개소의 토석류에 대하여 유역의 지형 및 토석류 유발 강우자료를 조사, 분석하였다. 토석류 유발강우의 경우 재현 빈도 2년에서 5년의 강우에도 토석류가 발생할 수 있으며 토석류의 규모는 동일한 유역이라도 강우강도 및 누적강우특성에 따라 달라질 수 있음을 확인하였다. 손광익(2001)은 현재까지 개발된 각종 장.
후속연구
- 6%의 차이를 나타냈다. 본 연구에서 사용된 토사량 예측 모형은 앞으로 많은 곳의 토사량 예측에도 사용 가능 할 것으로 판단된다. 하지만 본 연구에서 사용된 자료의 제한성 때문에 앞으로 많은 실측치를 통하여 식을 보정하는 작업이 우선되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 사용된 토사량 예측 모형은 앞으로 많은 곳의 토사량 예측에도 사용 가능 할 것으로 판단된다. 하지만 본 연구에서 사용된 자료의 제한성 때문에 앞으로 많은 실측치를 통하여 식을 보정하는 작업이 우선되어야 할 것으로 판단된다.
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