본 연구에서는 국내 산사태 발생을 예측하기 위하여 선행강우의 영향을 고려한 산사태 유발 강우기준(Intensity-Duration, ID curve)을 제안하였다. 1999년부터 2013년까지 국내에서 유발된 202개의 산사태에 대하여, 기상청 강우자료를 바탕으로 산사태 발생 시점 이전의 시강우량 데이터를 수집하고 분석하였다. 선행강우의 영향을 고려하기 위해 강우사상간 시간(Inter event time definition, IETD)을 6, 12, 24, 48, 72, 96시간으로 구분하고, 회귀분석을 통해 강우기준을 제안하였다. 국외의 산사태 유발강우기준과 제안된 유발강우기준을 비교하였으며, 선행강우에 대한 산사태 유발 강우기준의 변화를 분석하였다. 그 결과, 국내의 경우 비교적 낮은 강우강도에서 산사태가 유발되는 것으로 나타났으며, IETD가 증가할수록 산사태 유발강우기준의 기울기가 증가하는 경향이 나타났다. 따라서 단기간의 강우에 대해서는 산사태 유발강우기준(강우강도)이 높아지고, 장기간의 강우에 대해서는 낮아지는 것을 알 수 있었다. 2014년도에 국내에서 발생한 산사태 재해이력을 이용하여 검토한 결과, 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 국내 산사태 발생을 예측하기 위하여 선행강우의 영향을 고려한 산사태 유발 강우기준(Intensity-Duration, ID curve)을 제안하였다. 1999년부터 2013년까지 국내에서 유발된 202개의 산사태에 대하여, 기상청 강우자료를 바탕으로 산사태 발생 시점 이전의 시강우량 데이터를 수집하고 분석하였다. 선행강우의 영향을 고려하기 위해 강우사상간 시간(Inter event time definition, IETD)을 6, 12, 24, 48, 72, 96시간으로 구분하고, 회귀분석을 통해 강우기준을 제안하였다. 국외의 산사태 유발강우기준과 제안된 유발강우기준을 비교하였으며, 선행강우에 대한 산사태 유발 강우기준의 변화를 분석하였다. 그 결과, 국내의 경우 비교적 낮은 강우강도에서 산사태가 유발되는 것으로 나타났으며, IETD가 증가할수록 산사태 유발강우기준의 기울기가 증가하는 경향이 나타났다. 따라서 단기간의 강우에 대해서는 산사태 유발강우기준(강우강도)이 높아지고, 장기간의 강우에 대해서는 낮아지는 것을 알 수 있었다. 2014년도에 국내에서 발생한 산사태 재해이력을 이용하여 검토한 결과, 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
This study was conducted to suggest a landslide triggering rainfall threshold (ID curve) for landslide prediction by considering the effect of antecedent rainfall. 202 rainfall data including domestic landslide and rainfall records were used in this study. In order to consider the effect of antecede...
This study was conducted to suggest a landslide triggering rainfall threshold (ID curve) for landslide prediction by considering the effect of antecedent rainfall. 202 rainfall data including domestic landslide and rainfall records were used in this study. In order to consider the effect of antecedent rainfall, rainfall data were analyzed by changing Inter Event Time Definition (IETD) and IETD based ID curve were presented by regression analysis. Compared to the findings of the previous studies, the presented ID curve has a tendency to predict the landslides occurring at a relatively low rainfall intensity. It is shown that the proposed ID curve is appropriate and realistic for predicting landslides through the validation of proposed ID curve using records of landslides in 2014. Based on this analysis, it is found that the longer IETD, the greater the effect of antecedent rainfall, and the steeper the gradient of ID curve. It is also found that the rainfall threshold (intensity) is higher for the short period rainfall and lower for the long period rainfall.
This study was conducted to suggest a landslide triggering rainfall threshold (ID curve) for landslide prediction by considering the effect of antecedent rainfall. 202 rainfall data including domestic landslide and rainfall records were used in this study. In order to consider the effect of antecedent rainfall, rainfall data were analyzed by changing Inter Event Time Definition (IETD) and IETD based ID curve were presented by regression analysis. Compared to the findings of the previous studies, the presented ID curve has a tendency to predict the landslides occurring at a relatively low rainfall intensity. It is shown that the proposed ID curve is appropriate and realistic for predicting landslides through the validation of proposed ID curve using records of landslides in 2014. Based on this analysis, it is found that the longer IETD, the greater the effect of antecedent rainfall, and the steeper the gradient of ID curve. It is also found that the rainfall threshold (intensity) is higher for the short period rainfall and lower for the long period rainfall.
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문제 정의
본 연구에서는 강우강도, 강우기간을 이용하여 강우와 산사태 발생관계를 정의할 수 있는 산사태 유발강우 기준을 제시하였다. 1999년부터 2013년까지 국내에서 발생한 202개의 산사태에 대하여, 기상청 강우자료를 바탕으로 산사태 발생 시점 이전의 시강우량 데이터를 이용하여 산사태 유발강우기준을 설정하고 분석하였다.
, 2013). 본 연구에서는 선행강우의 영향 고려하기 위해 IETD를 6시간에서 96시간(6, 12, 24, 48, 72, 96)으로 구분하여 산사태 유발 강우기준을 제안 및 분석하고, IETD에 따른 ID curve의 보정계수 α, β를 산정하여 최종적으로는 선행강우를 고려한 산사태 유발 강우기준을 제안하고자 한다. IETD에 따라 선행강우(Antecedent rainfall), 유효누적강우(Effective cumulative rainfall), 강우지속시간 (Rainfall duration)은 Fig.
(2010)에 의해 산사태 유발 강우기준이 제안되었으며, 선행강우의 중요성을 강조하였지만 선행강우에 따른 강우기준의 변화를 고려하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 기존 방법의 문제점을 극복하기 위해 Adams and Fabian(2001)가 제안한 강우사상간 시간(Inter event time definition, IETD)를 도입하여 선행강우를 정의하고, 통계적 기법을 이용하여 강우사상간 시간에 따른 강우기준을 제안하고자 한다.
제안 방법
(1) 객관적이고 합리적인 유발강우기준을 제시하기 위하여 통계적 기법인 회귀분석을 이용하여 강우강도 및 강우기간을 분석하고, 선행 강우의 영향을 고려 하기 위하여 IETD를 6, 12, 24, 48, 72, 96시간으로 구분하여 각각의 IETD별 산사태 유발강우기준을 제안하였다.
Fig. 15와 같이 국립재난안전연구원으로부터 얻은 2014년도에 발생한 5개 산사태 재해이력을 이용하여 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 예측할 수 있는지 검토하였다. IETD를 6시간에서 96시간까지 변화 시키면서 분석하였으며, 검토 결과, 2014년도에 발생한 5개 산사태 당시의 강우가 ID curve를 초과하여 제안된 ID curve가 산사태 유발을 잘 예측할 수 있는 것으로 판단된다.
본 연구에서는 강우강도, 강우기간을 이용하여 강우와 산사태 발생관계를 정의할 수 있는 산사태 유발강우 기준을 제시하였다. 1999년부터 2013년까지 국내에서 발생한 202개의 산사태에 대하여, 기상청 강우자료를 바탕으로 산사태 발생 시점 이전의 시강우량 데이터를 이용하여 산사태 유발강우기준을 설정하고 분석하였다. 특히 2014년도에 국내 산사태 재해이력을 이용하여 검토한 결과, 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 비교적 적절히 예측함을 알 수 있었다.
선행강우를 고려하기 위해 IETD 6, 12, 24, 48, 72, 96시간에 따라 각각 유효누적강우와 강우지속시간을 결정하여 강우강도를 산정하고, 강우강도-강우지속시간 기준(ID curve)을 구하였다. 강우강도(I)-강우지속시간(D) 관계식은 일정 강우지속시간을 갖는 데이터 중 최소 강우강도를 갖는 값들의 회귀분석을 통해 Eq.
대상 데이터
본 연구에서는 산림청과 기상청으로부터 수집한 1999년에서 2013년까지의 국내 산사태 발생 이력 및 유발 강우 데이터 202개를 분석하여 산사태 유발 강우 기준을 제안하는데 이용하였다. IETD(6, 12, 24, 48, 74, 96시간)에 따른 강우강도 및 강우 지속시간의 통계적 특성은 Table 1과 같다.
성능/효과
(2) IETD는 산사태 발생에 대하여 선행강우의 영향이 지속되는 시간으로 해석할 수 있으며, 분석결과 IETD 가 증가할수록 선행강우의 영향이 커지므로 ID curve 의 기울기가 증가하는 것으로 나타났다.
(3) 제안된 ID curve를 국외의 ID curve와 비교한 결과, 지형, 지질 및 기후 특성에 따라 다른 지역의 ID curve와 제안된 ID curve는 차이를 보였으며, 제안 된 ID curve는 비교적 낮은 강우강도에서 산사태가 유발되었다.
(4) 지역별 기후특성(연평균강수량, MAP)으로 일반화된 ID curve 또한 제안되었으며, 국외의 연구결과와 비교한 결과, 앞선 결과와 마찬가지로 제안된 ID curve가 비교적 낮은 강우강도에서 산사태가 유발되었다.
(5) 제안된 ID curve는 Italy 지역의 ID curve와 유사한 경향을 보였으며, 일반화 된 경우 Hong Kong 지역과 유사한 것으로 나타났다.
15와 같이 국립재난안전연구원으로부터 얻은 2014년도에 발생한 5개 산사태 재해이력을 이용하여 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 예측할 수 있는지 검토하였다. IETD를 6시간에서 96시간까지 변화 시키면서 분석하였으며, 검토 결과, 2014년도에 발생한 5개 산사태 당시의 강우가 ID curve를 초과하여 제안된 ID curve가 산사태 유발을 잘 예측할 수 있는 것으로 판단된다.
강우강도는 IETD가 증가할수록 감소하고 최솟값과 최댓값의 차이가 감소하여 해당 범위가 작아지며, 표준편차가 감소하므로 IETD가 증가할수록 강우강도의 산포도가 작다. 강우 지속시간은 IETD가 증가할수록 증가하고 최솟값과 최댓값의 차이가 증가하여 해당 범위가 증가하였으며, 표준편차는 증가하므로 IETD가 증가할수록 강우 지속시간의 산포도는 크게 나타났다. 산사태는 Fig.
또한, 국내의 경우 강우지속시간이 매우 짧은 단기강우보다 비교적 긴 강우 지속 시간에 의한 산사태가 다수 발생한 것으로 나타났다. 또한, 제안된 ID curve는 Italy 지역의 ID curve와 유사한 경향을 보였으며, 일반화된 경우 Hong Kong 지역과 유사한 것으로 나타났다.
Jang(2014)은 2006년부터 2013년까지 국내에서 발생한 산사태 자료를 이용하여 강우기준을 제안하였다. 비교 결과, 기존의 강우기준과 달리 본 연구에서 제안된 ID curve는 IETD가 증가함에 따라 기울기가 증가하여 선행강우를 고려할 수 있는 것으로 판단된다.
13, 14와 같이 국외 연구자들이 제안한 다양한 산사태 유발 강우 기준들(Table 7 참조)과 함께 그래프에 도시하였다. 비교 결과, 지형, 지질 및 기후 특성에 따라 다른 지역의 ID curve와 제안된 ID curve는 차이를 보였으며, 제안된 ID curve는 비교적 낮은 강우 강도에서 산사태가 유발된다고 예측하고 있다. 이는 국내 산림이 경사가 급하고 응집력이 낮은 풍화토 비중이 높아 낮은 강우강도에서도 산사태에 취약하기 때문으로 판단된다.
1999년부터 2013년까지 국내에서 발생한 202개의 산사태에 대하여, 기상청 강우자료를 바탕으로 산사태 발생 시점 이전의 시강우량 데이터를 이용하여 산사태 유발강우기준을 설정하고 분석하였다. 특히 2014년도에 국내 산사태 재해이력을 이용하여 검토한 결과, 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 비교적 적절히 예측함을 알 수 있었다. 본 연구결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
1999년부터 2013년까지의 선행강우에 대한 산사태 유발 강우기준의 변화에 대한 분석결과는 어떠한가?
국외의 산사태 유발강우기준과 제안된 유발강우기준을 비교하였으며, 선행강우에 대한 산사태 유발 강우기준의 변화를 분석하였다. 그 결과, 국내의 경우 비교적 낮은 강우강도에서 산사태가 유발되는 것으로 나타났으며, IETD가 증가할수록 산사태 유발강우기준의 기울기가 증가하는 경향이 나타났다. 따라서 단기간의 강우에 대해서는 산사태 유발강우기준(강우강도)이 높아지고, 장기간의 강우에 대해서는 낮아지는 것을 알 수 있었다. 2014년도에 국내에서 발생한 산사태 재해이력을 이용하여 검토한 결과, 본 연구에서 제안된 ID curve가 산사태 유발을 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
총 강우량에 의한 강우기준이란?
통계적 방법에 의한 산사태 유발 강우기준은 과거 발생한 산사태의 시간강우 데이터로부터 결정되며, 총 강우량에 의한 강우기준, 강우강도 기준, 강우지속시간 기준 및 강우강도-지속시간(Intensity-Duration, ID) 기준이 있다. 총 강우량에 의한 강우기준은 산사태 발생 시의 총 누적 강우량과 연평균 강우량을 비교하는 기준으로, Guidicini and Iwasa(1977)에 의하면, 총 누적강우량이 연평균 강우량의 8∼12%가 되면 선행강우에 따라 산사태 발생 가능성이 있으며 12%를 초과하면 선행강우와 관계없이 산사태가 발생할 가능성이 있다고 보고되었으며, Govi and Sorzana(1980)는 연평균 강우량이 많은 지역의 경우 산사태를 발생시키는 총 누적강우량 또한 많다고 보고했다. 즉, 산사태 유발 강우기준은 특정 지역의 기후특성을 대표하는 연평균강수량의 영향을 받 는다.
국내의 강우는 언제 집중적으로 발생되나?
, 2013). 국내의 강우는 하절기인 6월∼9월에 집중적으로 발생 되며, 산사태 기록으로부터 집중호우가 주로 발생하는 이 기간에 산사태가 집중되는 것으로 나타났다(Yun et al., 2010).
참고문헌 (47)
Adams, B. J. and Papa, F. (2001), "Urban Stormwater Management Planning with Analytical Probabilistic Models", Canadian Journal of Civil Engineering, 28(3), pp.545.
Associated ministries of South Korean government (2013), Abnormal Climate Report. Korean government, 11-1360000-000705-11.
Borga, M., Dalla Fontana, G., and Cazorzi, F. (2002), "Analysis of Topographic and Climatic Control on Rainfall-triggered Shallow Landsliding Using a Quasi-dynamic Wetness Index", Journal of Hydrology, 268(1), pp.56-71.
Campbell, R. H. (1975), Soil slips, debris flows, and rainstorms in the Santa Monica Mountains and vicinity, southern California (No. 851). US Govt. Print. Off.
Cannon, SH. and Ellen, SD. (1985), "Rainfall Conditions for Abundant Debris Avalanches, San Francisco Bay Region, California", Calif Geol 38, pp. 267-272.
Chatterjea, K. (1989), Observations on the fluvial and slope processes in Singapore and their impact on the urban environment. Doctoral dissertation, Department of Geography, Faculty of Arts & Social Sciences, National University of Singapore.
Cho, S. E. and Lee, S. R. (2000), "Slope Stability Analysis of Unsaturated Soil Slopes due to Rainfall Infiltration", Journal of the Korean Geotechnical Society, 16(1), pp.51-64.
Chung, J. H., Lee, J. S., and Park, S. H. (2010), "Analysis on a Minimum Period Without Rainfall in Mountainous Catchment", Conference of Korea Water Resource Association. pp.1630.
Corominas, J. (2000), Landslides and climate. Keynote lecture. In: Proc. 8th Int. Symp. on Landslides (Bromhead E, Dixon N, IbsenML, eds), vol. 4. Cardiff: A.A. Balkema, pp.1-33.
Crosta, GB. and Frattini, P. (2001), Rainfall thresholds for triggering soil slips and debris flow. In: Proc. 2nd EGS Plinius Conf. on Mediterranean Storms (Mugnai A, Guzzetti F, Roth G, eds). Siena, pp.463-487.
Dahal, R. K. and Hasegawa, S. (2008), "Representative Rainfall Thresholds for Landslides in the Nepal Himalaya", Geomorphology, 100(3), pp.429-443.
Fourie, A. B., Rowe, D., and Blight, G. E. (1999), "The Effect of Infiltration on the Stability of the Slopes of a Dry Ash Dump", Geotechnique, 49(1), pp.1-13.
Govi, M. and Sorzana, PF. (1980), "Landslide susceptibility as function of critical rainfall amount in Piedmont basin (Northwestern Italy)", Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 14, pp.43-60.
Guidicini, G. and Iwasa, O. Y. (1977), "Tentative Correlation between Rainfall and Landslides in a Humid Tropical Environment", Bulletin of the International Association of Engineering Geology-Bulletin de l'Association Internationale de Geologie de l'Ingenieur, 16(1), pp.13-20.
Guzzetti, F., Peruccacci, S., Rossi, M., and Stark, C. P. (2007), "Rainfall thresholds for the initiation of landslides in central and southern Europe", Meteorology and atmospheric physics, 98(3-4), pp.239-267.
Hong, Y., Hiura, H., Shino, K., Sassa, K., Suemine, A., Fukuoka, H., and Wang, G. (2005), "The Influence of Intense Rainfall on the Activity of Large-scale Crystalline Schist Landslides in Shikoku Island, Japan", Landslides 2(2), pp.97-105.
Ikeya, H. (1989), "Debris Flow and its Countermeasures in Japan", Bulletin of the International Association of Engineering Geology-Bulletin de l'Association Internationale de Geologie de l'Ingenieur, 40(1), pp.15-33.
Jang, C. B. (2014), A Study on Behavior Characteristics and Scale of Debris Flow in Korea, M.S. Thesis, Kangwon National University.
Jeong, S. S., Choi, J. Y., and Lee, J. H. (2009), "Stability Analysis of Unsaturated Weathered Soil Slopes Considering Rainfall Duration", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 29(1C), pp.1-9.
Jeong, S. S., Kim, J. H., Kim, Y. M., and Bae, D. H. (2014), Susceptibility assessment of landslides under extreme-rainfall events using hydro-geotechnical model; a case study of Umyeonsan (Mt.), Korea. Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions, 2(8), pp.5575-5601.
Jibson, RW. (1989), Debris flow in southern Porto Rico. Geological Society of America, special paper 236, pp.29-55.
Kanji, MA., Massad, F., Cruz, PT. (2003), "Debris Flows in Areas of Residual Soils: Occurrence and Characteristics", Int. Workshop on Occurrence and Mechanisms of Flows in Natural Slopes and Earthfills. Iw-Flows2003, Sorrento: Associacione Geotecnica Italiana 2, pp.1-11.
Kim, J. H., Jeong, S. S., Kim, Y. M., and Lee, K. W. (2013), "Proposal of Design Method for Landslides Considering Antecedent Rainfall and In-situ Matric Suction", Journal of the Korean Geotechnical Society, 29(12), pp.11-24.
Kim, J. H., Jeong, S. S., and Regueiro, R. A. (2012), "Instability of Partially Saturated Soil Slopes due to Alteration of Rainfall Pattern", Engineering Geology, 147, pp.28-36.
Korea Forest Service (2010), Countermeasure for forest disaster in the summer season, Korea Forest Service Report, pp.21.
Lee, S. R., Oh, T. K., Kim, Y. K., and Kim, H. C. (2009), "Influence of Rainfall Intensity and Saturated Permeability on Slope Stability during Rainfall Infiltration", Journal of the Korean Geotechnical Society, 25(1), pp.65-76.
Liao, Z., Hong, Y., Kirschbaum, D., Adler, R. F., Gourley, J. J., and Wooten, R. (2011), Evaluation of TRIGRS (transient rainfall infiltration and grid-based regional slope-stability analysis)'s predictive skill for hurricane-triggered landslides: a case study in Macon County, North Carolina. Natural hazards, 58(1), pp.325-339.
Ng, C. W. W. and Shi, Q. (1998), "A Numerical Investigation of the Stability of Unsaturated Soil Slopes Subjected to Transient Seepage", Computers and geotechnics, 22(1), pp.1-28.
Oh, J. and Park, H. J. (2013), "Establishment of Landslide Rainfall Threshold for Risk Assessment in Gangwon Area", Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 13(3), pp.43-51.
Oh, J. and Park, H. J. (2014), "Analysis of Landslide Triggering Rainfall Threshold for Prediction of Landslide Occurrence", Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 14(2), pp.115-129
Onodera, T., Yoshinaka, R., and Kazama, H. (1974), Slope failures caused by heavy rainfall in Japan. In: Proc. 2nd Int. Congress of the Int Ass Eng Geol, vol. 11. San Paulo 11, pp.1-10.
Paronuzzi, P., Coccolo, A., and Garlatti, G. (1998), Eventi meteorici critici e debris flows nei bacini montani del Friuli. L'Acqua, Sezione IMemorie, pp.39-50.
Rahardjo, H., Li, X. W., Toll, D. G., and Leong, E. C. (2001), "The Effect of Antecedent Rainfall on Slope Stability", Geotechnical & Geological Engineering, 19(3-4), pp.371-399.
Rahimi, A., Rahardjo, H., and Leong, E. C. (2010), "Effect of Antecedent Rainfall Patterns on Rainfall-induced Slope Failure", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 137(5), pp.483-491.
Restrepo-Posada, P. J. and Eagleson, P. S. (1982), Identification of Independent Rainstorms, Journal of Hydrology, 55(1), pp.303-319.
Song, Y. K., Kim, Y. U., and Kim, D. W. (2013), "Recommendation of ID Criterion for Steep-Slope Failure Estimation Considering Rainfall Infiltration Mechanism", Journal of the Korean Geotechnical Society, 29(5), pp.65-74.
Tan, S. B., Tan, S. L., Lim, T. L., and Yang, K. S. (1987), Landslide problems and their control in Singapore. In Proceedings of the 9th Southeast Asian Geotechnical Conference, Bangkok, Thailand, 1, pp.25-36.
Tatizana, C., Ogura, M., Rocha, M., and Cerri, LES. (1987), Analise de correlacao entre chuvas e escorregamentos, Serra do Mar, Municipio de Cubatao. Proc. 5th Congress Brasiler, Geol Eng San Paolo, pp.225-236.
Wei, J., Heng, Y. S., Chow, W. C., and Chong, M. K. (1991), Landslide at Bukit Batok sports complex. In Proceedings of the 9th Asian Regional/Geotechnical Conference.
Wieczorek, G. F. and Glade, T. (2005), Climatic factors influencing occurrence of debris flows, In Debris-flow hazards and related phenomena, pp.325-362. Springer Berlin Heidelberg.
Wilson, R. C. (1989), Rainstorms, pore pressures, and debris flows: a theoretical framework. Landslides in a semi-arid environment, 2nd edn. Publications of the Inland Geological Society, California, pp.101-117.
Wilson, RC., Torikai, JD., Ellen, SD. (1992), Development of rainfall thresholds for debris flows in the Honolulu District, Oahu. US Geological Survey Open-File Report, 45, pp.92-521.
Yune, C. Y., Jun, K. J., Kim, K. S., Kim, G. H., and Lee, S. W. (2010), "Analysis of slope hazard-triggering rainfall characteristics in Gangwon province by database construction", Journal of the Korean Geotechnical Society, 26(10), pp.27-38.
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