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도심지 급경사지에서 토석류 범람 특성 및 사방댐 기능
Debris flow characteristics and sabo dam function in urban steep slopes 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.53 no.8, 2020년, pp.627 - 636  

김연중 (인제대학교 토목도시공학부) ,  김태우 (인제대학교 토목도시공학부) ,  김동겸 (인제대학교 토목도시공학부) ,  윤종성 (인제대학교 토목도시공학부)

초록
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과거의 토석류 재해는 도시로부터 멀리 떨어진 산지지형에서 주로 발생하여 다른 자연재해 보다 비교적 피해가 적은 재해로 저평가 되었다. 하지만 도시화가 진행됨에 따라 도심속 산지지형에 많은 주거지 및 주요 시설물 등이 건설되면서 많은 환경적 변화와 기후변화에 따른 강우량의 증가로 토사재해의 발생 빈도가 꾸준히 증가 하고 있어 토석류에 대한 위험 리스크가 고조되고 있다. 특히 급경사지로 지정된 지역에서 토석류 범람 특성 및 저감대책에 관한 연구는 아직 미비하다. 따라서 우리나라 환경에 적합한 독자적인 방재 기술을 확보하기 위한 연구와 여러 방재 정보의 업데이트 및 개량이 요구되며 우리나라 지형 특성을 고려할 수 있는 독자적인 기술이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 급경사지로 지정된 지역을 대상으로 방재성능목표에 따른 토사 유출량을 산정하고 그에 따른 독자적인 모델을 개발하여 토석류 영향평가와 피해저감에 탁월한 사방댐의 기능 평가를 목적으로 한다. 사방댐 평가를 위해 개발한 2차원 토석류 모델의 신뢰성 확보를 위해 수리모형실험과의 비교 검증 결과 잘 일치하는 것으로 나타났으며 이 결과로부터 모델의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 급경사지 주변의 지역적 특징을 고려하기 위해 평면 2차원 토석류 모델을 구축하여 직접 피해지역에 도달하는 토석류의 흐름 특성을 분석하였고, 피해저감을 위해 설치한 사방댐의 제원(높이) 및 설치장소에 따라 토석류가 하류로 전달되는 흐름 특성을 분석하였다. 특히 사방댐 설치장소가 토석류의 흐름이 발생하는 약 20° 이상의 지역에서는 사방댐의 기능이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Debris flow disasters primarily occur in mountainous terrains far from cities. As such, they have been underestimated to cause relatively less damage compared with other natural disasters. However, owing to urbanization, several residential areas and major facilities have been built in mountainous r...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 급경사지에서의 토석류 범람 해석을 통해 직접 피해지역에서의 범람 특성과 피해 저감 시설인 불투과성 사방댐을 이용한 영향평가를 하였다. 또한, 사방댐의 설치장소 및 사방댐의 제원에 따라 하류 지역으로 전파하는 토석류의 에너지 감소 효과에 대해 검토하였다. 본 연구에서 얻어진 주요한 결과는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 경상남도 김해시에서 지정한 산사태 위험 지구 70개소 중 인명피해 리스크가 지역을 선정하였으며 외력 산정으로 김해시에서 지정한 방재성능목표 강우(2017년)에 의해 발생 가능한 토석류를 발달시켜 하류 지역에서의 범람 영향평가 및 피해 저감을 위한 사방시설을 도입하여 그 시설의 기능을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 급경사지에서의 토석류 에너지 저감을 위해 가장 일반적으로 사용되는 불투과성 사방댐에 대한 평가를 2차원 토석류 해석을 실시하였다. 향후 본 모델을 이용하여 더욱 다양한 사방구조물 형태의 저감 효과를 검토하고, 사방 구조물의 설계조건인 외력 산정을 위한 충격력 검토와 토사 해저드맵 구축을 위한 연구를 진행할 것이다.
  • 본 연구에서는 우리나라 급경사지로 지정된 지역을 대상으로 방재성능목표에 따른 토사 유출량을 산정하고 그에 따른 토석류 영향평가와 피해 저감에 탁월한 사방댐의 기능 평가를 목적으로 한다. 사방댐 평가를 위해 개발한 2차원 토석류 모델의 신뢰성 확보를 위해 수리모형실험과의 비교 검증 결과 잘 일치하는 것으로 나타났다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우리나라에서의 토석류 피해에 대한 위험 리스크가 과소평가 되는 경향이 있었던 이유는? 우리나라에서의 토석류 피해는 주로 산지 지역에서 발생하며 직·간접적인 피해가 다른 자연재해에 비해 피해가 적어 비교적 재해의 위험 리스크가 과소평가 되는 경향이 있다. 하지만 2011년 우면산 토석류 재해를 시점으로 토석류가 우리나라 지역사회의 안전을 위협하고 있는 재해로써 재평가되어 다양한 연구와 피해 저감을 위한 여러 대책이 수립되고 있다.
우리나라 국토에서 산지가 차지하는 비중은? 우리나라는 국토의 63.7%가 산지로, 인구밀도가 높아 산지의 개발에 따른 주택과 각종 사회기반시설이 산지부에 입지하게 됨에 따라 산지 토사 재해에 취약하며 사방시설이 도입됨에 따라 해안지역에서는 하천으로부터 공급되는 토사량의 감소에 따라 연안 표시이동의 불균형으로 연안 침식이 가속화되고 있다(Kim et al., 2019).
토석류 피해가 우리나라 지역사회의 안전을 위협하고 있는 재해로써 재평가된 계기는? 우리나라에서의 토석류 피해는 주로 산지 지역에서 발생하며 직·간접적인 피해가 다른 자연재해에 비해 피해가 적어 비교적 재해의 위험 리스크가 과소평가 되는 경향이 있다. 하지만 2011년 우면산 토석류 재해를 시점으로 토석류가 우리나라 지역사회의 안전을 위협하고 있는 재해로써 재평가되어 다양한 연구와 피해 저감을 위한 여러 대책이 수립되고 있다. 최근 발생한 2019년 10월 태풍 “미탁”이 한반도를 강타하여 부산 사상구에서는 밤사이 내린 집중호우에 의해 지반이 약해져 갑작스러운 토사 붕괴로 인해 토석류(Fig.
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참고문헌 (16)

  1. Choi, S-K., Lee, H-M., Jeong, H-B., Kim, J-H., and Kwon, T-H. (2015). "Effect of arrangement of slit-type barriers on debris flow behavior: Laboratory-scaled experiment." Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation. Vol. 15, No. 3, pp. 223-228. 

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  3. Honda, N., and Egashira, S. (1997). "Prediction of debris flow characteristics in mountainous torrents." Proceedings of First Conference on Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction, and Assessment, ASCE, C.A., pp. 707-716. 

  4. Kim, D-K. (2020). Study on hydraulic characteristics of sabo dam and application for real field by numerical simulation of debris flow. Ph. D. dissertation, University of Inje, pp. 83-119. 

  5. Kim, G-S., Ryu, H-S. and Kim, S-H. (2019). "Evaluation of coastal sediment budget on east coast Maeongbang beach by wave changes." Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 33, No. 6, pp. 564-572. 

  6. Kim, S., Paik, J., and Kim, K-S. (2013). "Run-out modeling of debris flows in Mt. Umyeon using FLO-2D." Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 33, No. 3, pp. 965-974. 

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  8. Korea Forest Service (KFS) (2017). 17yr+Vulnerability to landslides+ designation+present.xlsx, accessed 1 October 2019, . 

  9. Nakagawa, H., Takahashi, T., Satofuka, Y., and Kawaike, K. (2001). "Sediment disasters caused by the heavy rainfall in the Camuri Grande River basin, Venezuela, 1999." Annuals of the Disaster Prevention Research Institute, Kyuto University, No.44, No. B-2, pp.207-228 (in Japanese). 

  10. National Institute for Land and Infrastructure Management (NILIM) (2016). Manual of technical standard for establishing sabo master plan for debris flow and driftwood. Technical note of national institute for land infrastructure management, No. 364. Japan, pp. 25-32. 

  11. Osanai, N., Mizuno, H., and Mizuyama, T. (2010). "Design standard of control structures aginst debris flow in Japan." Journal of Disaster Research, Vol. 5, No. 3, pp. 307-314. 

  12. Satofuka, Y., and Mizuyama, T. (2005). "Numerical simulation on a debris flow in a mountainous river with a sabo dam." Journal of the Japan Society of Erosion Control Engineering, Vol. 58, No. 1, pp. 14-19 (in Japanese with English Abstract). 

  13. Shrestha, B.B. (2009). "Study on mitigation measures against debris flow disasters with driftwood." Ph. D. dissertation, University of Kyoto, Kyoto, Japan. 

  14. Takahashi, T., Nakagawa, H., Harada, T., and Yamashiki, Y. (1992). "Routing debris flows with particle segregation." Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 118, No. 11, pp. 1490-1507. 

  15. Takahashi, T., Nakagawa, H., Satofuka, Y., and Kawaike, K. (2001a). "Flood and sediment disasters triggered by 1999 rainfall in Venezuela; A river restoration plan for an alluvial fan." Journal of Natural Disaster Science, Vol. 23, No. 2, pp. 65-82. 

  16. Takahashi, T., Nakagawa, H., Satofuka, Y. and Wang, H. (2001b). "Stochastic model of blocking for a grid-type dam by large boulders in a debris flow." Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol. 45, pp. 703-708 (in Japanese). 

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