연행작용을 고려한 토석류 유동해석 모형 개발

유송1*, 임상준2, 서준표1

(1국립산림과학원 산림보전연구부 산림방재연구과, 2서울대학교 산림과학부)

Applicability Analysis Framework

for Forest Ecosystem Services Quantification in Korea

Song Eu1*, Sangjun Im2, Junpyo Seo1

(1Division of Forest Disaster Management, Department of Forest Conservation,
National Institute of Forest Science

2Department of Forest Sciences, Seoul National University)

요약: 토석류는 물과 토사가 혼합되어 계류를 따라 빠르게 흘러내리는 현상으로, 빠른 속도로 인한 강한 충격려과 막대한 토사 유출로 인한 퇴적지 형성으로 인명과 재산피해를 야기한다. 토석류는 계류를 따라 유동하는 과정에서 계상과 계안의 침식 및 퇴적을 반복하는 연행작용(entrainment)을 겪는다. 토석류는 연행작용으로 인해 유동특성이 변화하고, 공급된 토사량에 비해 수 배 내지 수십 배 가량의 토사를 유출한다. 따라서 재해 피해 최소화를 위한 구조물, 비구조물 대책 수립을 목적으로 토석류를 모의 혹은 재현하는 경우에는 반드시 연행작용을 고려한 토석류 유동해석이 이루어져야 한다. 이 연구에서는 토석류의 연행작용을 고려한 1차원 수치모형을 개발하였다. 이후 수로실험을 통해 해당 모형을 검증하고, 2011년 우면산에서 발생한 토석류 사례를 통해 현장 적용성을 검증하였다.

Abstract: A debris flow, that is a flow of water-soil mixture along an channelized stream, is one of the major forest soil disaster in Korea. debris flow damage human lives and properties due to impact force indued by rapid velocity and large amount of soil discharge. during its flow, a debris flow undertakes the entrainment, that means erosion and deposition of stream bed by friction on the bottom of a debris flow. This phenomenon change not only the amount of discharged soil to downstream, but also flow characteristics and the of debris flow totally. To mitigate debris flow hazard effectively, thus, debris flow simulation should be conducted considering the entrainment In this study, we developed a 1D debris-flow simulator that contains the entrainment term in its govern equation. this model was calibrated by a set of flume experiments, and we validate it using an real debris-flow case that occurred in Mt.Umeoyn, Seoul, 2011.

Keywords: debris flow, entrainment, numerical analysis, flow simulation

사사: 본 연구는 산림청(한국임업진흥원) 산림과학기술 연구개발사업´(2017061B10-1919-AB01)´의 지원에 의하여 이루어진 것입니다