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문제 정의
- 본 연구는 2006∼2013년까지 여름철 집중호우와 태풍으로 인하여 발생한 토석류 발생지역을 대상으로 토석류 발생 및 진행된 전 구간에 대한 조사를 실시하였다.
- 본 연구에서는 2006년 이후 강원도 영서지역 및 인근지역에서 발생한 토석류 현장의 발생부, 유하부 그리고 퇴적부를 조사하여 토석류의 거동특성에 대한 DB를 구축하고 분석을 실시하였다. 또한, 토석류 유발강우의 특성에 대하여 토석류 발생 당시의 강우자료 분석을 통하여 토석류 산사태 유발 예･경보 기준에 대한 고려 사항을 제안하였으며 조사지역에 적합한 토석류 유발강우 ID 곡선을 제안하고 기존의 연구결과와 비교･검토하였다.
- 토석류가 발생하면 일반적으로 계곡으로 이루어진 유하부를 따라 이동하며, 유하부의 경사가 6∼12° 이하의 완만한 경사가 되면 퇴적되기 시작한다(Ikeya, 1989). 본 연구에서는 유하부를 따라 이동하며 조사한 경사, 침식 폭, 심도 등을 통해 이동 특성 및 토석류 발생규모를 조사하였다.
제안 방법
- 국내에서 토석류를 대상으로 수행한 연구는 Kim(2008)이 고속도로에 피해를 유발한 토석류에 대한 연구와 Jun et al.(2013)이 2002년부터 2006년까지 강원도 영서지역에서 발생한 토석류로 현장조사를 통해 발생부 및 유역의 특성과 재해 당시의 강우자료를 수집하여 분석하였다.
- Sled 모형은 토석류의 수평이동거리(L)에 대한 토석류 발생점과 퇴적점의 표고차(H)의 비로 순효율(Net efficiency)을 산정하여 시작점과 퇴적점의 좌표만을 이용한다. 따라서 토석류의 시작점과 퇴적이 시작되는 위치의 고도차, 수평이동거리 그리고 실제이동거리를 측정한 결과를 통해 순효율을 산정하고 이들의 관계를 분석하였다.
- 본 연구에서는 2006년 이후 강원도 영서지역 및 인근지역에서 발생한 토석류 현장의 발생부, 유하부 그리고 퇴적부를 조사하여 토석류의 거동특성에 대한 DB를 구축하고 분석을 실시하였다. 또한, 토석류 유발강우의 특성에 대하여 토석류 발생 당시의 강우자료 분석을 통하여 토석류 산사태 유발 예･경보 기준에 대한 고려 사항을 제안하였으며 조사지역에 적합한 토석류 유발강우 ID 곡선을 제안하고 기존의 연구결과와 비교･검토하였다.
- 본 연구는 2006년부터 2013년 동안 강원도 영서지역과인근지역에서 발생한 토석류 피해지역에 대한 정밀현장조사 결과와 강우자료를 통해 구축한 D/B를 이용하여 토석류의 거동 특성 및 강우조건을 분석하여 다음의 결론을 도출하였다
- 본 연구에서는 유발강우 ID curve를 구하기 위해 연구지역의 강우자료를 수집하여, 총 30개의 강우자료를 통하여 ID curve를 다음 Eq. (1)과 같이 제안하였으며 Fig.
- , 1984). 본 연구에서도 토석류 발생부에서 유하부를 따라 침식된 길이, 폭, 깊이를 측정하여 토석류 발생 규모를 추정하였다.
- 이처럼 토석류 유발강우는 누적강우량과 최대강우 강도를 기준으로 분류하고 있으며, 본 연구에서는 산림청에서 제시한 예･경보 기준과 선행연구자들이 제시한 강우기준을 바탕으로 비교･분석하였다.
대상 데이터
- 조사대상지는 총 45개소로 Table 1과 같이 지역별로 정리하였다. 조사대상지는 강원도 영서지역, 경기도 동부지역, 충청북도 북부지역에 분포한다.
- 본 연구는 2006∼2013년까지 여름철 집중호우와 태풍으로 인하여 발생한 토석류 발생지역을 대상으로 토석류 발생 및 진행된 전 구간에 대한 조사를 실시하였다. 조사대상지는 총 45개소로 Table 1과 같이 지역별로 정리하였다. 조사대상지는 강원도 영서지역, 경기도 동부지역, 충청북도 북부지역에 분포한다.
이론/모형
- , 1984; VanDine, 1996; Rickenmann, 1999, 2005), 토석류의 유속, 유로경사, 마찰경사, 토석류 수심 등을 고려한 동력학적 모형이 있다(Cannon & Savage, 1988; Takahashi, 1991; Lo, 2000). 이러한 모형은 수치해석기법에 기반한 S/W를 사용하여야 하지만 본 연구에서는 지형적 특성만을 이용하고 특별한 고려사항이 없어 적용이 간편한 Sled 모형(Sassa, 1988)을 적용하여 연구대상지의 토석류 이동거리 특성을 분석하였다.
성능/효과
- (1) 연구지역에서는 계곡형 토석류가 사면형 토석류보다 우세하게 관찰되었으며 토석류 발생지점의 경사는 30∼40° 범위에 분포하였다.
- (2) 유하부는 10∼30°의 경사를 가지는 것으로 조사되었으며, 평균 24°로 나타났다.
- (3) 발생부와 유하부의 길이, 폭, 침식 깊이 및 퇴적깊이를 위치별로 조사하여 토석류 규모를 산정한 결과 사면형 토석류의 평균 발생규모는 874m3이며, 계곡형은 6345m3로 약 7배의 차이가 나타났다.
- (4) 퇴적시작점의 평균경사는 10°이며, 퇴적부의 경사는 구속수로가 5∼12°로 평균 9°, 개방형수로가 8∼17° 평균 11°로 나타났다.
- (5) 산림청 예･경보 기준으로 강우를 분석한 결과 최대시간 강우량일 때 토석류 발생은 36%로 나타났으며, 최대시간강우량 발생 이전과 이후에도 많은 토석류가 발생하여 예･경보 설정시점에 대한 검토가 필요하다.
- (2016)은 전국을 대상으로 산사태 발생 시 강우자료를 분석하여 제시한 ID curve로 선행강우를 고려하기 위해 IETD를 6시간에서 96시간으로 구분하였다. IETD가 증가할수록 선행강우의 영향이 커지므로 ID curve의 기울기가 증가하는 것으로 나타났다. Fig.
- 7과 같이 2,000m3 이하의 규모가 가장 많았으며, 10,000m3의 규모도 상당부분 차지하고 있다. 또한, 계곡형 토석류는 평균 6,345m3, 사면형 토석류 평균 874m3로 나타나 계곡형이 사면형에 비해 약 7배 정도 큰 것으로 나타났다. 계곡형의 경우 토석류의 진행 길이가 사면형에 비해 크고 사면에서 사면활동에 의해 소규모로 발생하더라도 토석류가 계곡에 진입하면서 계상 및 양안부를 침식하면서 규모가 급격히 증가하여 계곡형의 규모가 월등히 큰 것으로 판단된다.
- 본 연구결과의 ID curve는 연구 대상지가 주로 강원 영서, 인접한 경기 동부 지역이기 때문에 2(경기도)와 매우 유사한 경향을 보인 반면 4(강원도)는 영동과 영서를 하나의 지역으로 분석하였기 때문에 다소 차이를 보이는 것으로 판단된다. 강원도는 태풍의 이동경로 상에 위치하며, 산악지역으로 국지성 집중호우의 강우량의 편차가 영동과 영서가 크기 때문에 별개의 권역으로 구분하여 ID curve 제시하는 것이 타당하다
- 토석류가 사면형으로 발생하더라도 토석류가 계곡으로 유입되기 때문에 사면형보다는 계곡형이 더 많이 관찰되었으며, Kim(2008)이 2002∼2006년까지 고속도로에 피해를 입힌 토석류를 조사한 결과에서도 48개소 중 46개소가 계곡형으로 나타났다. 본 연구지역에서도 계곡형 토석류가 사면형 토석류보다 2배 정도 많이 발생한 것으로 나타났다.
- 연구지역에서의 강우자료를 토대로 산정된 관계식의 결정계수는 0.8812로 지속시간이 2시간의 경우에는 강우강도가 26.5mm/hr 이상이면 토석류가 발생할 수 있고, 지속시간이 73시간인 경우에는 강우강도가 3.6mm/hr 이상이면 토석류가 발생할 수 있음을 나타낸다.
- 14와 같이 나타내었다. 최대시간강우량이 발생한 시점에 토석류가 발생한 경우는 36%(16회)이고 토석류가 발생하고 난 후 최대시간강우량이 발생한 경우는 44%(20회), 토석류가 발생하기 이전에 최대시간강우량이 발생한 경우는 20%(9회)로 나타나 최대시간강우량이 발생하더라도 50% 이상에서 발생시간과 최대시간강우량의 차이는 나타났다. 따라서 토석류는 반드시 강우강도가 가장 큰 시점에서 발생한다고는 볼 수 없으며, 최대시간강우량과 함께 누적강우량을 적용하여 예･경보 기준을 설정하는 것이 더 바람직할 것이다.
- 토석류 유하부의 평균경사는 24°로 조사되었으며, 발생 형태별로 계곡형은 평균 26°, 사면형은 평균 22°로 나타나 계곡형이 사면형에 비해 다소 높은 것으로 나타났다.
- 2° 크게 나타났다. 편마암과 화강암의 평균 퇴적경사는 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타나 퇴적경사는 기반암의 분포와 같은 지질학적 차이보다는 지형 및 강우사상에 의한 원인이 더 큰 것으로 판단된다.
- 화강암의 퇴적경사는 7∼17° 범위로 편마암의 퇴적경사보다 다양한 분포가 나타났으며, 평균 10.5°로 편마암에 비해 평균 퇴적경사가 약 1.2° 크게 나타났다.
후속연구
- (6) 토석류 발생지역의 강우자료를 수집하여 연구대상지에 대한 토석류 유발강우 ID curve를 제시하고, 최근 연구된 ID curve와 비교･분석한 결과 ID curve는 지역별 기후 및 지형적 특성을 고려하여 제안되어야 할 것으로 판단된다
- 최대시간강우량이 발생한 시점에 토석류가 발생한 경우는 36%(16회)이고 토석류가 발생하고 난 후 최대시간강우량이 발생한 경우는 44%(20회), 토석류가 발생하기 이전에 최대시간강우량이 발생한 경우는 20%(9회)로 나타나 최대시간강우량이 발생하더라도 50% 이상에서 발생시간과 최대시간강우량의 차이는 나타났다. 따라서 토석류는 반드시 강우강도가 가장 큰 시점에서 발생한다고는 볼 수 없으며, 최대시간강우량과 함께 누적강우량을 적용하여 예･경보 기준을 설정하는 것이 더 바람직할 것이다.
- 4라 하였다. 본 연구의 춘천, 인제, 홍천지역도 선행연구자들이 제시한 값과 유사한 범위로 나타났지만, 좀 더 많은 데이터를 바탕으로 지역, 지형 그리고 지질 등과 같은 요인과의 상관성 분석을 통한 대푯값 산정이 필요할 것으로 생각된다.
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