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Random Walk Model을 이용한 토석류 피해범위 분석

Debris Flow Harzard Zone Analysis Using Random Walk Model

  • 김동민 (Kim, Dong Min, 강릉원주대학교 일반대학원)

초록/요약

산사태는 대표적인 자연재해로서 우리나라에서도 해마다 발생되고 있다. 최근에는 GIS를 이용하여 다양한 공간정보를 바탕으로 산사태에 대한 정성적, 정량적 분석이 가능하게 되었다. 우리나라 산사태의 대부분을 차지하는 토석류(Debris Flow)는 산의 상부로터 돌덩이, 자갈, 나무, 흙 과 같은 물질들이 물과 함께 쓸려 내려오는 현상으로 그 속도가 빠르고 파괴력도 위력적이다. 토석류는 그 발생에 있어서 강우와 밀접한 관계를 가지고 있으며, 산의 경사도 및 산을 구성하고 있는 토질과도 관련이 있다. 우리나라에서 발생되는 산사태 등의 사면재해는 대부분 장마철과 태풍이 발생하는 6∼9월에 일어나고 있고, 최근 발생되고 있는 기후변화로 인한 이상기후는 게릴라성 폭우와 호우의 발생일수를 증가시키고 있어 이로 인한 자연재의 발생규모 및 피해가 증가하고 있는 실정이다. 따라서 사면재해 및 토석류 산사태에 대한 올바른 인식과 이를 미리 대비하기 위한 학문적, 정책적 노력이 필요하다고 볼 수 있다. 넓은 지역에 대하여 토석류 피해범위를 예측하기 위해서는 물리적 기반의 수치해석보다는 Random Walk Model과 같은 응답모델이 적절하다. Random Walk Model은 계산방법이 간단하고 넓은 지역을 대상으로 토석류의 유동 및 퇴적 특성을 경사도의 인자로 단순화한 확률 모델이다. Random Walk Modeld을 이용하여 토석류 피해범위 예측을 할 수 있지만 이 모델을 적용하기 위해서는 지형조건에 맞는 초기 입력변수가 결정되어야한다. 본 연구에서는 2011년 대규모 토석류가 발생한 서울시 우면산 지역을 대상으로 현장조사 자료와 항공사진, 항공라이다 자료로부터 생성된 토석류 발생 전·후 수치표고모형의 육안판독을 통해 토석류 발생부와 퇴적부를 추출하여 Random Walk Model의 최적 변수를 산정하였다.

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목차

국 문 요 약 ⅰ
영 문 요 약 ⅲ
차 례 ⅴ
그 림 차 례 ⅷ
표 차 례 ⅸ

제 1 장 서론 1
1.1 연구의 목적 및 필요성 1
1.2 국내외 산사태 연구 동향 4
1.2.1 국내 산사태 연구 동향 4
1.2.2 국외 산사태 연구 동향 5
1.2.3 GIS를 이용한 산사태 연구 동향 5
1.2 연구방법 7

제 2 장 연구의 기본이론 9
2.1 산지재해의 종류 및 특징 9
2.1.1 산사태 9
2.1.2 토석류 13
2.1.3 토석류의 발생 메커니즘 18
2.2 Random Walk Model 21
2.2.1 Random Walk Model의 기본이론 21
2.2.2 Random Walk Model의 최적파라미터 추정방법 27
2.2.3 Random Walk Model의 매개변수 28
2.2.4 Random Walk Model의 일치율 31

제 3 장 수치모의 프로그램 적용 33
3.1 기본자료 33
3.1.1 항공사진 33
3.1.1 LiDAR DEM 34
3.2 연구대상지역 35
3.2.1 래미안·임광APT 지구 37
3.2.2 신동아APT 지구 38
3.2.3 덕우암 지구 39
3.2.4 형촌마을 지구 40
3.2.5 전원마을 지구 41
3.2.6 송동마을 지구 42
3.3 토석류 발생부 및 퇴적부 추출 43
3.4 토석류 시뮬레이션 45
3.4.1 분석 파라미터 범위 46
3.4.2 송동마을 지구 RWM적용 46
3.4.3 신동아 지구 RWM적용 48
3.4.4 형촌마을 지구 RWM적용 49

제 4 장 분석결과 및 고찰 51
4.1 Random Walk Model 최적 파라미터 추정결과 51
4.2 Random Walk Model 최적 파라미터 적용 53
4.2.1 최적 파라미터 적용 방법 53
4.2.2 토석류 피해범위 예측 54

제 5 장 결론 58

참고문헌 60

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