급경사면에서 세류 발달의 미세지형 변화에 관한 실험적 연구
An experimental study on the micro-topographical changes of rill development on steep slopes
- 주제(키워드) 도움말 강우모의실험 , 세류침식 , 유입수 , 토사유출량 , 미세지형
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 박상덕
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 토목공학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011540
- UCI I804:42001-000000011540
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
최근 기후변화로 인한 국지성 호우의 강우강도가 증가함에 따라 토사유출 재해도 증가하고 있다. 세류는 지형변화 과정에 나타나는 물리적 현상으로서 세류의 미세지형 발달은 토사유출량을 결정하는 중요한 인자이다. 세류의 발달과정은 지형의 확률적 특성과 토양의 물성 등 다양한 변수들이 상호작용하는 복잡한 과정이다. 세류의 미세지형 발달과정을 정확히 파악하기 위해서는 사면의 토양침식 실험이 필요하다. 본 연구에서는 사질토양의 급경사면에서 세류 발달의 형태학적 특성을 조사하기 위하여 강우강도, 유입수 유무, 사면 경사에 따른 세류의 미세지형 인자들을 조사하였다. 실험조건은 강우강도 , 유입수의 유량 , 사면 경사 , 사질토의 평균입경 이다. 실험에서는 공급수 조건에 따라 발달하는 세류의 미세 지형변화를 관측하기 위해 전 과정을 동영상으로 기록하였다. 세류 미세 지형의 정량적 측정을 위해 간이측정법과 LiDAR 3D 스캐닝 방법이 이용되었다. 세류의 길이와 단면적은 지표 유출수와 세류 유속에 따라 증가하였다. Strahler 방법에 따라 분석된 세류 수계의 차수는 유입수가 있는 경우 최대 3차였으나, 유입수가 없는 경우에는 2차였다. 유입수 조건에서 세류 단면의 최대 깊이는 1차 세류에서 나타났으며 2차와 3차보다 최대 2배 더 깊었다. 세류는 지표의 흐름이 집중되는 곳에서 초기 절개가 시작되어 V자형 세류를 형성하다가 점차 세류의 측면 침식에 따라 U자형으로 발달하였다. 유입수는 세류 밀도를 최대 2.3배까지 증가시키고, 토사유출량의 증가에 기여하는 것으로 나타났다. 유입수 조건에서 세류망은 유입수가 없는 경우에 비하여 단순한 양상을 보였으나, 토사유출량은 더 많았다. 세류 미세지형의 정밀 측정을 위해 LiDAR 스캐너 사용을 시도하였으나, 복잡한 세류 단면의 부분 음영 조건 때문에 계측오차가 발생하는 것으로 확인되었다.
more초록/요약 도움말
As the rainfall intensity of localized heavy rains has increased due to recent climate change, the number of landslide disasters has also increased. A rill is a physical phenomenon that appears in the process of topographical change, and the development of the micro-topography of the rill is an important factor in determining the amount of soil runoff. The development process of rill flow is a complex process in which various variables such as the stochastic characteristics of topography and physical properties of soil interact. Soil erosion experiments on slopes are needed to accurately understand the development process of the micro-topography of rill currents. In this study, in order to investigate the morphological characteristics of rill development on steep slopes in sandy soil, rainfall intensity, presence of inflow water, and rill micro-topographic factors were investigated according to steep slopes. The experimental conditions were rainfall intensity, flow rate of inflow water, steep slope, and average particle diameter of sandy soil. In the experiment, the entire process was recorded as a video in order to observe the micro-topographical changes of the rill developing according to the supply water conditions. After completing each experiment, a simple measurement method and a LiDAR 3D scanning method were used for quantitative measurement of micro-topography. The length and cross-sectional area of the rill increased with surface runoff and rill velocity. The order of rill system analyzed according to the Strahler’s method was up to 3rd order when there was inflow, but it was 2nd order when there was no inflow. Under the inflow condition, the maximum depth of the rill cross section was found in the first rill and was up to twice as deep as the second and third rills. The initial incision started where the surface flow was concentrated, forming a V-shaped rill which gradually developed into a U-shape as the lateral erosion of the rill. It was found that the inflow increased the rill density up to 2.3 times and contributed to the increase in sediment runoff. In the inflow condition, the rill network showed a simpler pattern compared to the case without inflow, but the sediment runoff was higher. An attempt was made to use a LiDAR scanner for precise measurement of rill micro-topography, but it was confirmed that measurement errors occurred due to the partial shade condition of the complicated rill cross section.
more목차 도움말
국문요약 ⅰ
ABSTRACT ⅲ
목 차 ⅴ
표 목 차 ⅷ
그 림 목 차 ⅸ
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 2
1.2.1 국외 연구동향 2
1.2.2 국내 연구동향 4
1.3 연구내용 및 방법 6
제 2 장 기본이론 8
2.1 세류의 단면 및 체적 8
2.2 세류 밀도 9
2.3 세류 예도 10
2.4 하천 차수 10
제 3 장 토양침식 실험 12
3.1 토양침식 실험장비 12
3.1.1 강우모의 실험장비 12
3.1.2 플롯 14
3.1.3 유입수 공급장치 15
3.2 측정장비 15
3.3 실험조건 18
3.3.1 강우 조건 18
3.3.2 유입수 조건 18
3.3.3 토양 조건 19
3.3.4 토양의 전단강도 20
3.3.5 토양침식 실험조건 21
3.4 실험결과 22
3.4.1 유출 및 토사유출량 22
3.4.2 평균유속과 토양침식량 23
제 4 장 결과 및 분석 28
4.1 세류의 발달 28
4.1.1 시간에 따른 세류의 변화 28
4.1.2 유입수에 따른 세류 종단면적의 변화 33
4.1.3 세류 체적과 토사유출량 36
4.2 세류 미세지형 41
4.2.1 세류의 밀도 41
4.2.2 세류의 예도 47
제 5 장 고찰 53
제 6 장 결론 55
참 고 문 헌 57
