A Stochastic Numerical Analysis of Groundwater Fluctuations in Hillside Slopes for Assessing Risk of Landslides

산사태 위험도 추정을 위한 지하수위 변동의 추계론적 수치 해석

A stochastic numerical analysis for predicting the groundswater fluctuations in hillside slopes is performed in this paper to account for the uncertainties associated with the rainfall and site characteristics. The effect of spatial variabilities of aquifer parameters and the effect of temporal variability of recharge on the groundwater fluctuations are studied in depth. The Kriging is used to account for the spatial tariabilities of aquifer parameters. This technique prolevides the best linear unbiased estimator of a parameter and its minimum variance from a litsitem number of measured data. A stochastic one-dimensional numerical model is delreloped b) combining the groundwater flow model, the Kriging, and the first-order second-moment analysis. In addition, a two dimensional detelministic groundwater model is developed to study the change of ground water surfas in the transverse direction as well as in the downslope direction. It is revealed that the undulations of the impervious bedrock in addition to the permeability and the specific yield have an important influence on the fluctuations of the groundwater surface. It is also found that th'e groundwater changes significantly in the transverse direction as well as in the downslope direction. The results obtained in this analysis may be used for evaluation of landslide risks due to high porewater pressure.

본 논문에서는 무한사면에서 강우에 따른 지하수위 변동을 합리적으로 추정할 수 있는 추계론적 수치해석모델이 개발되었다. 특히, 투수계수, 비산출율(Specific Yield) 등의 지하수흐름에 필요한 계수들과 지하암반층의 공간적 변화에 의하여 지하수위가 공간적으로 변하는 효과에 관해 중점적으로 연구하였으며, 이러한 계수들의 공간적 변화를 추정하기 위하여 Kriging 이론을 도입하였다. Kriging 이론은 몇개의 제한된 실측치로부터 실측을 하지 못한 각각의 수치해석 요소에 불편, 최소 분산을 갖는 값들을 추정할 수 있는 방법이다. 사면방향의 일차원 수치해석 모델, Kriging 이론, 1차근사해법을 조합하여 추계론적 1차원 수치해석 프로그램을 개발하였다. 또한 사면방향의 지하수위 변동뿐만 아니라, 횡방향의 변동도 조사하기 위하여 확정론적 2차원 모델도 개발하였다. 한 무한사면에 대하여 개발된 모델을 이용하여 예제해석을 한 결과 투수계수나 비산출율의 공간적 변화뿐만 아니라 지하암반층의 공간에 따른 요철도 지하수위의 공간적 변화에 큰 영향을 미침을 알게 되었다. 또한 지하수위는 사면방향으로 큰 변동을 보일뿐 아니라 횡방향으로의 변동 또한 무시할 수 없을 정도로 큼을 알 수 있었다. 개발된 모델의 결과들은 지하수위 변동에 의한 산사태 위 험도 분석시에 이용될 수 있다.