• Spatial Information Research
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• v.17 no.3
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• pp.389-395
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• 2009

In spite of many numerical analysis of debris flow, a little information has been found out. In this paper the watershed is divided to apply rainfall runoff and to estimate debris flow integrating flow and soil article. We use the contour data to extract spatially distributed topographical information like stream channels and networks of sub-basins. A Quasi Digital Elevation Model (Q-DEM) is developed, integrated, and adopted to estimate runoff based on marked one. As a results, it has been found out that the debris flow was close to observed flow hydrograph. Because debris flow is finished in 30 second, it is important that we have to prepare its prior countermeasure to minimize the damage of debris flow. The GIS-linked model will provide effective information to plan river works for debris flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.139-139
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• 2023

산사태는 사면에서 발생하는 대표적인 토사재해이다. 그리고 산사태가 발생하여 사면이 붕괴하였을 때 동반되어 나타나는 토석류는 지형 변화의 중요한 원인으로 간주한다. 산사태와 토석류가 도시나 농촌 등 인구가 밀집된 지역에서 발생할 경우 직접적인 인명 피해와 재산 피해를 발생시키며, 댐이나 저수지가 위치한 유역에서 발생할 경우 댐/저수지에 토사가 유입되어 유효저수량을 감소시킴으로써 시설물의 기능을 저하할 수 있다. 댐/저수지의 지속적인 운영과 관리하고 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 수치 모형을 활용하여 현상을 이해하고, 분석하는 것이 필수적이다. 하지만 한국은 국토 70%의 산지에 약 18,000개의 댐과 저수지가 설치되어 있으나, 댐과 저수지 유역에서 발생하는 산사태와 토석류에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 댐이나 저수지 유역에서 발생하는 산사태-토석류로 인해 해당 시설물에 발생하는 피해를 집중적으로 분석하고자 수치모형을 활용하였다. 또한 산지에서 발생하는 토사재해의 특성을 반영하고자 식생을 고려하기 위한 분포 시나리오를 구축하여 사면 안정성 및 토석류 유동에 있어서 식생의 영향을 파악하였습니다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.278-278
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• 2022

2020년 집중호우로 인하여 우리나라 전국에 걸쳐 약 2,000여 곳의 산사태, 토석류가 발생하였고 약 1,217ha의 피해 면적이 발생하였다. 피해지역의 특히 생활권 중심의 사면과 계류의 관리 필요성이 높아지고 있다. 산림청 산사태정보시스템에서는 토양함수지수가 80% 도달 시 주의보, 100% 도달 시 경보를 발령하는 대국민 서비스를 제공하고 있다. 본 연구에서는 토층의 깊이에 따른 함수비 분포에 따라 토석류의 발생 가능성에 대한 분석을 수행하고자 하였으며, 토양함수는 기상 수치모델에 의한 예측 강우 자료를 활용하였다. 예측 강우 모델은 토석류가 주로 발생하는 여름철 집중호우 시기인 남서풍을 고려하여 도메인을 구성하였고 산림의 증발산 및 토양수분 모의 정확도 향상을 위해 임상도와 토지피복도를 사용하여 보정하였다. 토층내 토양수분의 함량은 토질에 따라 그 특성이 다르기 때문에 토질과 관련한 주제를 이용하여 토양정보를 활용하였다. 내부마찰각, 점착력, 단위중량, 밀도, 지질도, 지형경사, 표고, 유효토심에 대한 정보를 구축하여, 예측강우에 따라 토층의 수분 함량을 추정하여 붕괴 발생 가능성을 분석하였다. 2006년 평창지역에서 발생한 토석류에 대하여 수행하였으며 토층의 심도는 0.5~1m 범위의 분포에 대하여 체적함수에 따른 실제 토석류 발생에 대한 검증을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.427-427
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• 2018

최근 집중호우나 극한 강우사상으로 인하여 산사태나 토석류와 같은 산지재해가 빈번하게 발생하고 있으며 특히 우리나라는 지형 특성상 주거지역이 산지와 인접해 있는 경우가 많아 재해발생 시 피해를 가중시키는 원인이 되고 있다. 산지재해는 예측하기가 어렵고 산지에서 발생한 토석류가 계곡을 따라 흘러 내려와 도심지 및 산지와 인접한 도로나 주택지에 많은 피해를 발생 시키고 있다. 본 연구에서는 해마다 반복적으로 발생하고 있는 산사태나 토석류와 같은 재해의 피해저감과 원인분석을 위하여 강원도 삼척시 도계읍 일대를 대상지역으로 선정하고 산지유역의 위험성 분석을 위하여 사면안정성 예측 모델인 SINMAP 모형을 사용하여 산지재해가 발생 가능한 위험지역 및 안전한 구간을 분석하고 지형분류기법 중의 하나인 Topographic Position Index(TPI) 분석방법을 통해 대상지역의 지형위치지수를 계산하여 위험지형을 분류하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.943-953
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• 2021

The propagation of impact wave induced by landslide and debris flow occurred on the slope of lake, reservoir and bays is a three-dimensional natural phenomenon associated with strong interaction of debris flow and water flow in complex geometrical environments. We carried out 3D numerical modeling of such impact wave in a bay using a multiphase turbulence flow model and a rheology model for non-Newtonian debris flow. Numerical results are compared with previous experimental result to evaluate the performance of present numerical approach. The results underscore that the reasonable predictions of both thickness and speed of debris flow head penetrating below the water surface are crucial to accurately reproduce the maximum peak height and free surface profiles of impact wave. Two predictions computed using different initial debris flow thicknesses become different from the instant when the peaks of impact waves fall due to the gravity. Numerical modeling using relatively thick initial debris flow thickness appears to well reproduce the water surface profile of impact wave propagating across the bay as well as wave run-up on the opposite slope. The results show that the maximum run-up height on the opposite slope is not sensitive to the initial thickness of debris flows of same total volume. Meanwhile, appropriate rheology model for debris flow consisting of inviscid particle only should be employed to more accurately reproduce the debris flow propagating along the channel bottom.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.30 no.10
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• pp.55-65
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• 2014

Recent researches on debris flow is focused on understanding its movement mechanism and building a numerical simulator to predict its behavior. However, previous simulators emulating fluid-like debris flow have limitations in numerical stability, geometric modeling and application of various boundary conditions. In this study, depth integration is applied to continuity equation and force equilibrium for debris flow. Thickness of sediment, and average velocities in x and y flow direction are chosen for main variables in the analysis, which improve numerical stability in the area with zero thickness. Petrov-Galerkin formulation uses a discontinuous test function of the weighted matrix from DG scheme. Presented mechanical constitutive model combines fluid and granular behaviors for debris flow. Effects on slope angle, inducing debris height, and bottom friction resistance are investigated for a simple slope. Numerical results also show the effect of embankment at the bottom of the slope. Developed numerical simulator can assess various risk factors for the expected area of debris flow, and facilitate embankment design in order to minimize damage.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.13 no.3
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• pp.45-58
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• 2020

Due to a high portion of mountainous terrains in Korea, debris flow and its disasters have been increased. In addition, recently localized flash-floods caused by climate change should add frequencies and potential risks. Grasping and understanding the behaviors of debris flow would allow us to prevent the consequent disasters caused by its occurrence. In this study, we developed a number of cases by changing the bottom slopes and their curvatures and investigated their effects on potential damage caused by the debris flow using FLO-2D. As simulating each bed slopes we analyzed for velocity, depth, impact, reach distance, and reach shape. As a result the lower the average slope, the greater the influence of its curvature and the numerical results were analyzed with showed a well-marked difference in impact stress and flow velocity. The result from this study could be referred for protecting from the debris flows when design countermeasure structures in mountainous regions.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.4
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• pp.1227-1240
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• 2014

Abandoned mines often cause environmental problems, such as alteration of landscape, metal contamination, and landslides due to a heavy rainfall. Geotechnical and rheological tests were performed on waste materials corrected from Imgi waste rock dump, located in Busan Metropolitan City. Debris flow mobility was examined with the help of 1-D BING model which was often simulated in both subaerial and subaqueous environments. To determine flow curve, we used a vane-penetrated rheometer. The shear stress (${\tau}$)-shear rate (${\dot{\gamma}}$) and viscosity(${\eta}$)-shear rate (${\dot{\gamma}}$) relationships were plotted using a shear stress control mode. Well-known rheological models, such as Bingham, bilinear, Herschel-Bulkley, Power-law, and Papanastasiou concepts, were compared to the rheological data. From the test results, we found that the tested waste materials exhibited a typical shear shinning behavior in ${\tau}$-${\dot{\gamma}}$ and and ${\eta}$-${\dot{\gamma}}$ plots, but the Bingham behavior is often observed when the water contents increased. The test results show that experimental data are in good agreement with rheological models in the post-failure stage during shearing. Based on the rheological properties (i.e., Bingham yield stress and viscosity as a function of the volumetric concentration of sediment) of waste materials, initial flowing shape (5 m, 10 m, and 15 m) and yield stress (100 Pa, 200 Pa, 300 Pa, and 500 Pa) were input to simulate the debris flow motion. As a result, the runout distance and front velocity of debris flow are in inverse propositional to yield stress. In particular, when the yield stress is less than 500 Pa, most of failed masses can flow into the stream, resulting in a water contamination.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.29 no.1
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• pp.47-53
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• 2011

From 12 to 16 July 2006, 4 days' torrential rainfall in Deoksan-ri, Inje-up, Inje-gun, Gangwon-do caused massive landslide and debris flow. Huge losses of both life and property, including two people buried to death in submerged houses, resulted from this disaster. As the affected region is mostly mountainous, it was difficult to approach the region and to estimate the exact extent of damage. But using aerial photographs, we can define the region and assess the damage quickly and accurately. In this study the debris flow region in inje, Gangwon-do was analyzed using aerial photographs. This region was divided into three sections - beginning section, flow section and sedimentation section. Informations for each section were extracted by digitizing the shot images with visual reading. Topographic, forest physiognomic and soil characteristics and debris flow occurrences of this region were analyzed by overlaying topographic map, forest type map and soil map using GIS. Comprehensive analysis shows that landslide begins at slope of about $36^{\circ}$, flows down at $26^{\circ}$ slope, and at $21^{\circ}$ slope it stops flowing and deposits. Among forest physiognomic factors, species of trees showd significant relationship with debris flow. And among soil factors, effective soil depth, soil erosion class, and parent materials showed meaningful relationship with debris flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.262-262
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• 2019

2011년 7월 27일 서울 지역에 내린 시간당 100mm가 넘는 집중호우로 우면산 일대에 산사태가 발생하였고, 그 결과 많은 인명과 재산 피해가 야기되었다. 이러한 토석류로 인한 피해를 저감하기 위한 여러 연구가 이루어진 바 있으나, 대부분의 연구는 연행작용에 대해서 고려하지 못하고 있거나, 인명과 재산 피해의 큰 비중을 차지하는 건물은 모의 분석에 제외되어 있다. 본 연구에서는 연행작용을 고려할 수 있는 Deb2D 모형을 이용하여 하류부에서 토석류의 유동을 건물의 유/무를 구분하여 분석하였다. 우면산 북측사면의 산사태 전 후의 항공 LiDAR DEM을 활용하여 DB를 확보하였고, 추가적으로 수치지형도를 통해 얻은 피해지역 건물들의 형상을 Deb2D 모형에 적용하여 실제 환경과 가까운 모의를 수행하였다. 이러한 자료들을 바탕으로 Deb2D 모형을 이용한 토석류 유동의 분석 및 모의실험을 진행하였고, 발생 지역의 정보가 부족하다는 점을 고려하여 지질특성에 따른 매개변수를 다양한 값으로 산정하여 토석류의 유동을 비교 분석하였다. 건물의 유/무에 따른 토석류 유동의 차이는 유역 하류부인 피해지역에서 모의실험을 통해 나타났다. 이러한 결과를 통하여 연행작용과 건물의 정보를 분석 모형에 추가함으로써 실질적인 인명과 재산 피해를 예측하고, 예방할 수 있을 것으로 기대된다.