[논문]시공간적, 계절적 특성을 고려한 사면에서의 토양수분의 거동파악

오경준; 곽용석; 김도훈; 김상현; 김현준; 김남원

시공간적, 계절적 특성을 고려한 사면에서의 토양수분의 거동파악
Movement Analyzing of Soil Moisture at a Hillslope Scale Considering Spatial-Temporal and Seasonal Characteristics 원문보기

오경준 (부산대학교 환경공학과) , 곽용석 (부산대학교 환경공학과) , 김도훈 (부산대학교 환경공학과) , 김상현 (부산대학교 공과대학 환경공학과) , 김현준 (한국건설기술연구원 수자원연구부) , 김남원 (한국건설기술연구원 수자원연구부)

In order to analyze movement of soil moisture, Time Domain Reflectometry(TDR) with multiplex system has been installed at the Bumreunsa hillslope of Sulmachun Watershed to configure spatial-temporal variation pattern considering seasonal characteristic. An intensive surveying was performed to build a refined digital elevation model(DEM) and flow determination algorithms with inverse surveying have been applied to establish an efficient soil moisture monitoring system. Soil moisture data were collected through an intensive and long term monitoring 380 hrs in November of 2003 and 1037 hrs in May and June of 2004. Soil moisture data shows corresponding variation characteristics of soil moisture on the up slope, buffer, main channel zones of the hillslope which were classified from terrain analysis. Inferences and limitations of measured soil moisture data were discussed in conjunction with flow characteristic through terrain analysis.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 2003년 가을과 2004년 봄에 대상유역에서의 실 측량과 역 측량을 실시하여 도출한 수치고도모형(Digital Elevation Model)을 바탕으로 TDR 모니터링 시스템을 구축, 운영하여 강우사상 전후로 동적으로 변화하는 토양수분 자료를 시간단위로 획득한 후 자료를 집중적으로 분석하여 강우사상에 의한 토양수분의 계절적인 특성 변화와 시공간적 특성변화, 유출의 형성, 지체시간 등의 일련의 과정들을 규명하고자 하였다.

제안 방법

숩윤지수를 토대로 기영사면과 흐룸경로를 예측하고, 기여사면이 없는 상부지점과 흐름 선상에 있는 수로지점 그리고 완충지점으로 분류하고 각각의 대표할만한 지점을 뽑아 탐침을 설치하였다.
토양수분 측정망 구성을 위해 대상지역의 정밀 DEM을 구축 후 이를 이용하여 습윤지를를 계산하였다. 숩윤지수를 토대로 기영사면과 흐룸경로를 예측하고, 기여사면이 없는 상부지점과 흐름 선상에 있는 수로지점 그리고 완충지점으로 분류하고 각각의 대표할만한 지점을 뽑아 탐침을 설치하였다.

대상 데이터

본 연구의 대상유역으로 산지가 대부분인 국내 지형을 반영할 수 있는 경기도 파주시 적성면 마지리와 설마리의 설마천 유역내에 감악산 범륜사 우측 소규모 산지 사면을 선정하였다. (한국건설기술연구원, 2004).

성능/효과

1. 상부지점에서는 전반적으로 토양수분이 급격한 증가를 보이는 등 전반적으로 강우에 대하여 민감하고 급격한 반응을 보이고 있으며 토양수분은 지점별로 각기 다른 특성을 보이며 계절별로는 강우에 대한 변화 양상은 비슷하나 봄에서 여름으로 가는 시기에는 감쇄 현상이 가을에서 겨울로 가는 시기에는 충전현상이 일어나는 것을 알 수 있었다.
2. 완충대의 특징은 토양수분의 증가, 감쇄가 비교적 완만하여 급격한 증가나 급격한 감쇄를 나타내지 않고 안정적이다. 상부지점과 비교해 볼 때 완충대는 강우 사상 전 초기 토양수분 함량이 높은 편이고 강우사상 후의 토양수분은 상, 중단부가 거의 비슷해지는 것을 볼 수 있다.
3. 수로지점들에서는 봄에서 여름으로 가는 시기와 가을에서 겨울로 가는 시기에서의 변화 양상이 완전히 다르며 봄에는 토양수분이 흐름라인을 따라 급격히 빠져나가며 가을에는 흐름라인을 따라 계속적으로 충전되어지는 것을 알 수 있다. 또한 일별로 내린 강우량 비율은 봄철이가을철보다 많음에도 불구하고 봄철에는 토양수분의 지속적인 감소가 가을철에는 충전현상이나타나는 것을 알 수 있었다.
수로지점들에서는 봄에서 여름으로 가는 시기와 가을에서 겨울로 가는 시기에서의 변화 양상이 완전히 다르며 봄에는 토양수분이 흐름라인을 따라 급격히 빠져나가며 가을에는 흐름라인을 따라 계속적으로 충전되어지는 것을 알 수 있다. 또한 일별로 내린 강우량 비율은 봄철이가을철보다 많음에도 불구하고 봄철에는 토양수분의 지속적인 감소가 가을철에는 충전현상이나타나는 것을 알 수 있었다.

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