• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.13 no.4
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• pp.50-66
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• 2010

In this study, we performed a GIS-based debris flow simulation using the high-resolution airborne LiDAR DEM in order to establish the effective and resonable debris prevention plans in Korea. To do so, we set a study area to an specific region over Pyeochang-gun in Kangwon-do which showed the extreme rugged distribution of topography and simulated a possibility of debris flow occurrence in this area using a GIS-based numerical simulation program which was developed by applying the finite difference method. After that, we also performed the debris flow simulation by SINMAP and geomorphic analysis method in the same region and compared each result with that of GIS-based debris simulation for verifying the reliability.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.31 no.12
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• pp.45-57
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• 2015

This paper presents the application of the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) technique to simulate the debris flow. The main objective of this study is to investigate the applicability of CEL technique to the behavior of debris flow, such as flow velocity and influence area. Comprehensive studies to verify the behavior of debris flow are presented in this study. Through comparison with measured flow velocity from Umyeonsan (Mt.), CEL approach was found to be in good agreement with the general trend observed by in actual debris flow. In addition, CEL technique accurately simulated the behavior of debris flows, therefore, it can be used for designing the countermeasure structure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.228-228
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• 2022

최근 이상기후로 인해 단시간에 다량의 강우가 내리는 현상이 발생하고 있으며, 이는 급경사면의 지반을 포화시켜 붕괴에 이르게 하여 유수와 붕괴된 토사가 계곡을 따라 흐르는 토석류 재해로 이어진다. 토석류는 빠른 속도로 유하하여 인명과 주거 및 도로 등의 시설에 피해를 발생시킨다. 토석류를 해석하기 위한 연구방법에는 피해지역의 현장조사와 모형실험을 이용하는 방법, 수치모형을 이용하는 방법 등이 있다. 현장조사와 모형실험에는 고가의 장비와 많은 인력 및 비용이 소요되어 수치모형을 이용한 연구가 주로 이뤄지고 있으며, 피해지역의 건물, 도로 등의 시설물을 고려한 지형을 제작하여 토석류 수치모형에 적용한 연구도 진행되고 있다. 본 연구에서는 태풍 미탁의 영향으로 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm로 인해 토석류 재해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 연구대상지로 선정하였으며, 토석류 해석 시 침식과 퇴적작용을 고려할 수 있는 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 토석류 수치모의 시 건물의 유무를 고려하여 지형자료를 구축하고 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 건물이 미고려된 지형에서는 실제 토석류가 이동한 거리와 피해면적에 비해 과다하게 모의 되는 특징이 나타났으나, 건물이 고려된 지형에서는 실제 피해와 유사한 이동거리, 유동심 및 피해면적을 나타내었다. 이는 토석류 발생 위험지역에 대한 모의 시 건물을 고려함으로써 피해범위와 규모를 건물 미고려시 보다 정확하게 예측할 수 있어 토석류 저감계획 수립 및 피해지 분석시 활용성이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.295-295
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• 2020

산 경사면에서 발생한 토석류는 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해 중 하나다. 특히, 도심지역에서 발생된 토석류는 유동 및 퇴적과정에서 막대한 재산피해와 인명피해를 야기할 수 있다. 이러한 토석류의 피해를 줄이기 위해 토석류의 유동과 피해규모 예측을 위한 여러 수치모형들이 선행연구들을 통해 소개된 바 있다. 최근엔 토석류의 유동과정 및 피해 규모에 큰 영향을 미치는 침식과 연행작용을 구현하기 위한 침식모형이 집중적으로 연구되어지고 있다. 하지만 국내에선 침식 및 연행작용을 구현해 분석하는 것은 아직 제한적인 실정이다. 이에 본 연구는 한국에서 개발된 수치모형으로 침식 및 연행작용을 구현할 수 있는 Deb2D 모형을 활용하여 다양한 침식모형을 적용하여 토석류의 유동을 분석하고 피해규모를 예측하고자 한다. Deb2D 모형은 2차원 수치해석 모형으로 적응형 격자를 기반으로 토석류를 구현하고 있으며 본 연구에선 유동학적 모형으론 Voellmy 모형을 선택하고, 침식모형으론 Sovilla, Frank 그리고 Medina 모형을 선택하여 연구를 진행했다. 2011년 우면산에서 발생한 일련의 산사태를 대상으로 토석류의 유동과 피해규모를 구현했으며 수치모형의 정확성 판단을 위해 현장 조사를 통해 얻어진 토석류의 피해 범위, 총퇴적량 그리고 특정 지점에서 관측된 최대 퇴적 높이 및 최대 속도를 비교자료로 활용했다. 특히, 연구지역의 토석류 발생 전·후 DEMs(Digital Elevation Models)을 통해 공간에 따른 침식 깊이 자료를 얻어, 이를 Deb2D 모형을 통해 분석된 결과와 비교·분석했다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.38 no.4
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• pp.5-20
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• 2022

To analyze the flow and density variations in debris flows, a two-phase finite volume model simplified with momentum equations was constructed in this study. The Hershel-Buckley rheology model was employed in this model to account for the internal and basal friction of debris flows and was utilized to analyze complex topography and entrainments of basal soil beds. In order to numerically solve the debris flow analysis model, a finite volume model with the Harten-Lax-van Leer-Contact method was used to solve the conservation equation for the debris flow interface. Case studies of circular dam failure, non-Newtonian fluid dam failure, and multiple debris flows were analyzed using the proposed model to evaluate shock absorption capacity, numerical isotropy, model accuracy, and mass conservation. The numerical stability and correctness of the debris flow analysis of this analysis model were proven by the analysis results. Additionally, the rate of debris flow with various rheological properties was systematically simulated, and the effect of debris flow rheological properties on behavior was analyzed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.341-341
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• 2017

토석류는 기본적으로 강우에 기인하는 산지재해이다. 따라서 국토의 64%가 산지인 동시에 여름철 강우가 집중되는 우리나라의 특성상 토석류가 발생할 가능성이 상당히 크다. 또한 최근 높은 인구밀도로 인하여 불가피하게 토석류 발생 시 큰 인명피해마저 우려되고 있는 실정이다. 토석류저감을 위해서 FLO-2D, RAMMS, DEBRIS-2D 등의 다양한 수치해석 프로그램들이 개발되어왔다. 이러한 프로그램들을 통해 토석류를 해석하려면 조사하려는 지역의 지형자료를 습득하는 것이 선행되어져야 한다. 하지만 토석류 재해지역의 접근성 및 위험성을 감안할 때 해당 지역으로의 접근이 곤란하여 지형자료를 직접 얻는 것은 어려운 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 토석류 재해 위험지역에서 드론촬영을 실시하여 후처리 프로그램을 통해 해당 지역의 DEM을 생성하였다. 생성한 DEM이 효용가치를 지니려면 실제 지형과의 차이를 최소한으로 가져야 한다. 따라서 드론촬영으로 생성한 DEM을 수치지도를 통해 생성한 DEM과 비교하여 좌표의 편차, 고도의 편차 등을 계산하였다. 또한 각각의 DEM 자료에 FLO-2D를 적용하여 토석류 재해 위험지역에 설치된 사방시설의 저감능력을 확인해보았다. 두 DEM의 비교분석을 통해 드론촬영으로 생성한 DEM이 충분한 실용성을 지니고 있음을 확인하였고, 또한 해당 지점에 설치된 사방시설의 저감능력을 다방면으로 확인할 수 있었다. 연구결과, 현재 급부상하고 있는 드론을 통해 사방사업을 효율적으로 진행할 수 있음을 확인하였다. 이는 토석류 저감 부문에서 큰 효과를 발휘할 것으로 기대된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.5
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• pp.621-630
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• 2023

In this study, to investigate an energy reduction effect by field application of cylindrical baffle arrays, the 3D Debris flow numerical analysis was conducted with various baffle configurations for the simulation of a real-scale valley, where the cylindrical baffle arrays were installed. For this, the valley of the watershed was modeled using terrestrial LiDAR data from the real-scale experiment site. Numerical analysis simulated the flow behavior of debris flow and the structures using Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) technique of ABAQUS (Ver. 2021). The numerical analysis results that the case without cylindrical baffle arrays had a similar velocity change to that of the real-scale experiment. Also, the installation of baffles significantly reduced the frontal velocity of debris flow. Furthermore, increasing the baffle height increased the downstream energy reduction because of the higher flow impedance of taller baffles.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.32 no.10
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• pp.17-29
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• 2016

A debris flow analysis model has been developed to simulate the erosion and entrainment of soil layer. Special attention is given to the model which represents strength softening behaviour of soil layer due to velocity of deformation. The 3D FE analysis by Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) model is conducted to simulate the debris flow. The model is validated using published data on laboratory experiment (Mangeny et al., 2010). It has been definitely shown that proposed model is in good agreement with the results of laboratory data. Futhermore, the FE analysis is conducted to ensure capability of simulating the real scale debris flow. The result of Ramian watershed, Korea shows that the debris flow has increased the volume and speed and it is in good agreement with field investigation. Based on this, it is confirmed that proposed model shows good agreement of the behavior of the actual and analytical debris flow.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.29 no.5
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• pp.19-27
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• 2013

Most of the landslides induced by rainfall in summer rainy season appear in the type of debris flow. Debris flow gives a lot of economic losses and human casualties due to high moving velocity and volume of debris flow. In order to analyze movement and deposition characteristics of debris flow, numerical analysis using FLO-2D program was conducted with various viscosities and yield stresses. As a result of numerical analysis, velocity and runout distance of debris flow decreased as its viscosity increased due to resisting force between particles of debris flow. Consequently, flow depth of debris flow increased and impact force decreased. Yield stress of debris flow affected its initiation and deposition characteristics. As yield stress increased, runout distance of debris flow decreased and its impact force increased. Based on the results of numerical analysis, it was found that velocity of debris flow mainly depended on viscosity, while deposition characteristics (runout distance, deposition width, deposition area) of debris flow depended on both viscosity and yield stress.

• Geotechnical Engineering
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• v.13 no.5
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• pp.133-144
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• 1997

It was proved from the viscosity test for deposits of debris flows(Kim and Seo, 1997) that the property of debris flows could be represented as Bingham plastic model. Based on this bahavior, numerical analysis for the movement of debris flows is carried out by using a computer progran Polyflow which huts been developed for the analysis of the behavior of non-Newtonian fluid. The numerical results obtained from two sites agree well with the movement predicted by an empirical formula. It can be concluded, therefore. that this scheme can be used for the analysis of the movement of debris flow.