Production of Urban Debris Flow Hazard Maps: Case study in Daegu, Korea

Yoonkyung Park,Mookwang Sung,Wooyoung Cha,Sangdan Kim 한국방재학회 2017 Journal of Disaster Management Vol.2 No.1

Abstract : This study is classified as a possible indirect and direct damage caused by landslides in Daegu and produces urban debris flow hazard maps. The range of urban debris flow is identified in the spatial scale of census output areas using Flow-R forced by landslide hazard maps. After dividing the type of building in each census output area into two (reinforced concrete structures and non-reinforced concrete structures), the physical hazard is assessed in applying the corresponding vulnerability function. An index-based model is proposed to represent indirect damages, using this model application, the socioeconomic hazard is also assessed. The urban debris flow hazard is finally assessed by integrating two hazard assessments. The assessment maps produced in this study can be used in identifying debris flow risk regions in the Daegu metropolitan and are expected to serve as basic data to prepare debris flow protection facilities. Abstract : This study is classified as a possible indirect and direct damage caused by landslides in Daegu and produces urban debris flow hazard maps. The range of urban debris flow is identified in the spatial scale of census output areas using Flow-R forced by landslide hazard maps. After dividing the type of building in each census output area into two (reinforced concrete structures and non-reinforced concrete structures), the physical hazard is assessed in applying the corresponding vulnerability function. An index-based model is proposed to represent indirect damages, using this model application, the socioeconomic hazard is also assessed. The urban debris flow hazard is finally assessed by integrating two hazard assessments. The assessment maps produced in this study can be used in identifying debris flow risk regions in the Daegu metropolitan and are expected to serve as basic data to prepare debris flow protection facilities.

2차원 토석류 예측모형과 시설물 중요도를 이용한 토석류 위험영향지도 개발

남동호,김병식 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.5

전 세계적으로 기후변화로 인한 국지성 집중호우 및 태풍으로 인한 피해가 지속적으로 발생하고 있으며, 그에 따른 2차 피해인 산사태 및 토석류 피해 또한 증가하고 있는 추세이다. 산지에서 발생하는 산사태는 계류로 유입되면서 토석류로 발달하여 하부로 유하하게 되며, 하부에 위치한 시설물에 대해 직접적인 피해를 주게 된다. 최근 국내에서 산사태 및 토석류에 대한 선행연구는 지속적으로 수행되고 있으나, 산사태 및 토석류 위험성이 높은 구간, 즉 발생기작을 판단할 수 있도록 지표화 해놓은 것이며, 현재 강우를 이용한 위해성지도 및 피해 하류부의 시설물을 고려한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 과거 토석류 피해지역인 서울시 우면산, 춘천시 마적산을 대상으로 빈도별 확률강우량을 이용하여 강우-유출모형인 S-RAT과 토석류 수치해석 프로그램 RAMMS에 적용하였으며 토석류 피해를 극대화 시키는 인자인 토석유동심(H), 토석유속(V)을 산정하여 토석류 위해성지도를 작성하였으며, 토석류 피해 범위내 시설물의 중요도에 따라 분류하여 영향중요도지도를 작성하였다. 또한 작성한 위해성지도와 영향중요도지도를 위험도 매트릭스를 적용하여 토석류 위험영향지도를 작성하였다. Globally, damage caused by localized heavy rains and typhoons due to climate change has been occurring, and secondary damage from landslides and debris flow has also been increasing. Landslides that occur in mountainous areas are introduced into the mooring and develop into debris flows that damage the facilities located below. Recently, there has been a constant supply of studies of landslides and debris flow in Korea, but these studies have been focused on determining the mechanisms that cause landslides and high risk of debris flow. Few of these studies are of any importance. Therefore, this study establishes a rainfall-runoff model, S-RAT, and a numerical analysis program for debris flow, RAMMS. The S-RAT and RAMMS are applied to past debris-damaged areas of Seoul-City Umyun Mountain and Chuncheon-City Majeok Mountain to estimated depth (H), debris flow velocity (V), and the hazard map of the occurrence of debris flow. In addition, a risk impact map was created based on a debris flow hazard map and a risk matrix derived from a facilities impact level map.

토석류 발생 지형과 유발 강우 특성 분석

김경석(Kim Kyung-Suk) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 C Vol.28 No.5

토석류 위험에 체계적으로 대응하기 위해서는 토석류가 발생하는 위치의 지형 및 지질 그리고 유발요인 같은 토석류 특정에 대한 조사와 분석이 필요하다. 이 논문에서는 최근 5년간 고속도로에 피해를 유발시킨 48개소의 토석류에 대하여 유역의 지형 및 토석류 유발 강우자료를 조사, 분석하였다. 토석류는 0.01~0.65㎢의 크기를 갖는 규모의 유역에서 발생하였고 집중강우 시 약 29~55° 지형경사를 갖는 자연사변의 표면 파괴에 의해 주로 시작하는 것으로 나타났다. 토석류 유발강우의 경우 재현빈도 2년에서 5년의 강우에도 토석류가 발생할 수 있으며 토석류의 규모는 통일한 유역이라도 강우강도 및 누적 강우특성에 따라 달라질 수 있음을 확인하였다. Investigation and analysis of the debris flow characteristics such as basin topography, geologic conditions of initiation location and triggering rainfall are required to systematically mitigate debris flow hazard. In this paper, 48 debris flows which had caused some damages to the highway in the past 5 years are investigated and their characteristics of basic topography and triggering rainfall are analyzed. Debris flows are found to occur in small basins having the area of 0.0l~0.65㎢ range and mostly initiated by the surficial failure of natural slope having the inclination of 29~55 degree during the intense rainfall. As for the triggering rainfall, rainfall of 2 to 5 year recurrence frequency are found to be able to trigger the debris flow and magnitude of debris flow in a basin could depend on the rainfall intensity and cumulative amount.

토석류 위험지구의 관리구역 설정방안에 관한 연구

류지협(Ryu, Ji-Hyeob),서상훈(Seo, Sang-Hoon),한세희(Han, Sehee),심석래(Sim, Suck-Rae) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.4

풍수해저감종합계획은 지자체에서 수립하는 7가지의 풍수해 유형에 대한 방재종합계획으로서 토석류 위험지구를 사면재해 및 토사재해에 포함하고 있다. 그러나 기 수립된 10개 시ㆍ군의 풍수해저감종합계획 조사 결과 사면재해위험지구 선정과정과 위험지구 지정 후 토석류 발생 가능성을 검토한 사례는 3개 시ㆍ군에 불과하였으며, 토석류 위험지구를 하천이나 하천유역으로 일괄적으로 지정하여 토석류 발생으로 인한 영향지역을 위험지구로 표기하고 지정한 곳은 1개 시ㆍ군에 불과하였다. 따라서 본 연구에서는 산림청 토석류 발생 우려지역 판정표와 국내 토석류 특성을 반영한 토석류 위험지구의 관리구역 설정방안을 마련하였으며, 실제 토석류 피해사례와 토석류 위험지구를 대상으로 적용성 분석을 수행하였다. In comprehensive plan for storm and flood damage reduction is a comprehensive disaster prevention plan formulated by local governments. In the plan, debris flow is included in slope disaster and sediment disaster. However, as a result of analyzing the comprehensive plan for storm and flood damage reduction by the completed 10 local governments, only the 3 local governments examined the possibility of debris flow during slope disaster and sediment disaster dangerous area selection process. In addition, in the case of debris flow the area designated as a dangerous area up to the area where the damage is concerned was only one local government. Therefore, in this study, we studied the method of setting the management area of the debris flow hazard zone reflecting the debris flow risk judgment table (Korea Forest Service) and characteristics of domestic debris flow. Then, we analyzed the applicability of actual debris flow damage cases and debris flow management areas.

다단식(多段式) 유연성 토석류 방지시설에 관한 적용성 검토 연구

백용(Baek Yong),최영철(Choi Youngchul),권오일(Kwon Oil),최승일(Choi Seungil) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.8

토석류는 사면 붕괴, 산사태, 홍수 등과 같은 인명 및 재산피해를 수반하는 자연재해의 일종이다. 2006년 7월 집중호우로 인하여 대규모 토석류가 발생하였으며, 이에 따라 고속국도, 일반국도, 철도 등의 국가 기간망이 통제되어 언론에 보도되는 사태가 발생하곤 하였다. 토석류에 대한 연구는 지금까지 충실히 수행되지 않은 것이 사실이다. 원인으로는 예측이 매우 어려웠을 뿐 아니라, 발생위치가 산지에서 주로 발생하였으며 도심지 및 주택가에서 발생하지 않아 국민들에게 부각되지 않았던 이유도 있다. 본 연구에서는 토석류를 방지하기 위하여 사방댐 등의 대책방안이 수립되어 적용되어 오고 있으나, 단점 및 보완점을 개발하여 새로운 기법을 적용하였다. 또한, 계곡부의 특성 및 형상에 따라 다단계의 유연성 시설물을 설치함하여 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있도록 고안하였다. 대상지역을 2개소 선정하여 적용성에 대한 평가를 실시하고 결과를 제시하였다. 연구결과, Site A, B 지역에 토석류 방지시설이 각각 17개와 13개가 설치요구되었다. 향후 토석류에 대한 체계적인 지침 및 방안에 대하여 정립해 나갈 필요가 있을 것으로 생각된다. Debris flows are a natural hazard which looks like a combination of flood, land and rock slide. Large rainfall in July 2006 produced several large scale debris flows and many small debris flows that resulted in loss of life and considerable property and railway damage, as was widely reported in the national media. The hazard “debris flow” is still insufficiently researched. Furthermore debris flows are very hard to predict. Flexible Ring net barriers are multi-functional mitigation devices commonly applied to rock fall or floating wood protection in floods, snow avalanches and also mud flows or granular debris flows, if properly dimensioned for the process or processes for which they are intended. Overtopping of the barriers by debris flows and sediment transport is possible, supporting the design concept that a series of barriers may be used to stop volumes of debris larger than are possible using only one barrier. The future for these barrier concepts looks promising because these barriers represent the state of art for such applications and are superior to many other available options.

도심지 도로의 인적취약성 지표를 고려한 토석류 위험도 평가 연구

최정렬,김동민,지용근 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.4

Even if Mt. Umyeon’s debris flow accident in 2011 brought the causalities on a road, domestic researches about human exposure for debris flow risk on urban roads have not considered. In this study, we suggest precise debris flow assessment method taking into account the causalities in facilities such as buildings, urban roads etc. For this purpose we derived population exposure in buildings, roads etc. for time series such as rush hour, day and night time of Mt. Hwangnyeong similar to Mt. Umyeon in Busan. Debris flow hazard had been simulated by SINMAP and FLO-2D models, and potential risk for debris flow in urban area have been assessed by combined the exposure as a vulnerability and the hazard. Through this study, potential precise debris flow risk assessment could be conducted effectively and these results could be applied to hourly priority for debris flow prevention in urban. 2011년 우면산 산사태에서와 같이 도심지 특히 도로에서 인명피해가 발생하고 있음에도 불구하고 국내외 토석류 취약성 평가에 있어 시간대별 도로의 인적 요인에 대한 고려가 되고 있지 않은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 도심지에서의 토사재해 정밀위험도 평가를 위해 시설물별(도로, 건물 단위) 인명피해를 고려하여 위험도를 평가할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 우면산 남부순환로 유역과 비슷한 부산시의 황령산 유역을 대상으로 시간대별(출퇴근시간, 주간, 야간) 건물과 도로의 인명 노출성을 도출하였으며, FLO-2D를 통한 위험범위를 정략적으로 분석하여 토사재해 발생으로 인한 재해위험성을 결합하였으며, 이를 통해 토사재해 잠재위험을 평가하였다. 본 연구를 통해 도출된 재해위험성 결과를 활용하여 시간대별 토사재해 위험순위 선정이 가능할 것으로 판단된다.

Grain size dependent rheology on the mobility of debris flows

Sueng Won Jeong 한국지질과학협의회 2010 Geosciences Journal Vol.14 No.4

When dealing with natural geo-hazards it is important to understand the influence of flow characteristics on the submarine landslides, because the flow characteristics of fine-grained soils are most likely governed by the rheological properties. It may further relate to the mobility analysis of debris flow. Geotechnical and rheological investigation on the clay-rich materials were compared with those of silt-rich materials. For the examined fine-grained soils, the flow behavior depends on the volumetric concentration of solid and surface phenomenon, particularly for non-swelling materials. Assuming that the debris flow materials behave as the Bingham fluid, a possible relationship between geotechnical and rheological properties are proposed. From an empirical relationship between yield stress and plastic viscosity, a comparison emphasizes the grain size effect on the rheology of geomaterials encountered in various environments. The larger the particle size involved in the matrix, the lower the value of viscosity which is in the order of 10 times. Debris flow mobility with respect to rheology concerning the large particle size is emphasized.

3D Risk Matrix 개념을 활용한 도심지 토사재해 고위험구역 정밀평가 기법 연구

최정렬(Choi Jung Ryel),지용근(Jee Yong keun) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6

도시화에 따른 산지의 택지개발 확산 등으로 인해 국내 도심지에서의 산사태 및 토석류 위험성이 증가하였다. 특히 2011년 우면산 산사태에서와 같이 토석류로 인한 산지 하류부의 대형 피해가 발생함에 따라 도심지에서의 토석류 피해에 관한 관심이 증대되고 있다. 토석류로 인한 도심지의 위험 평가는 위험 관리의 중간과정으로서 사회적, 경제적으로 감내할 수 있는 위험의 수준을 평가하여, 완화시키거나 제어하기 위한 다양한 대책 수립을 위한 목적을 가진다. 본 연구에서는 도심지의 토석류 위험을 평가하기 위해서는 산사태의 발생 - 토석류 이동 - 토석류 퇴적에 이르는 메커니즘에 따라 발생가능 토석류 높이, 속도 및 하류부 인구의 노출정도를 종합적으로 평가할 수 있는 3D Risk Matrix 개념을 도입하였으며, 토석류 발생으로 인한 물리적 위험 및 인문·사회적 위험 평가가 동시에 가능한 방법론을 제시하였다. The risk of landslides and debris-flow has increased in Urban area due to urbanization and development of residential land in mountain areas. There is a growing interest in the damage of debris-flow according to the Mt. Umyeon, large-scale damages occurred in the urban area due to debris-flow in 2011. The risk assessment of urban areas due to debris flow is an intermediate step in risk management. And it is aimed at establishing various measures to evaluate, mitigate or control the level of risk that can be endured socially and economically. In this study, we introduced the 3D Risk Matrix concept and presented a methodology for evaluating each of exposure of the downstream population and possible debris-flow height and velocity.

The influence of conuntermeasure on debris flow hazards with numerical simulation

( Ying Hsin Wu ),( Ko Fei Liul ),( Byung Gon Chae ) 대한지질공학회 2013 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2013 No.1

2011년과 2012년의 사면재해 유발강우 및 지질특성분석

황현근,이승우,김기홍,최병구,윤찬영,Hwang. Hyungun,Lee. Seung Woo,Kim. Gihong,Choi. ByoungKoo,Yune. Chan-Young 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.6

우리나라는 장마와 태풍으로 인한 많은 사면재해가 발생하고 있다. 특히 2011년에는 태풍 `메아리`, `무이파`와 7월에 집중적으로 내린 호우로 많은 사면재해가 발생하였으며, 2012년도에는 한반도를 지나간 5개의 태풍 중 `산바`로 인하여 많은 사면재해가 발생하였다. 본 연구에서는 2011년과 2012년에 발생한 사면재해에 대하여 발생시간과 장소가 확인된 지역에 대한 현장조사를 실시하였다. 총 134개소의 전국 재해발생 현장에 대하여 강우자료와 지질자료 등을 수집하여 데이터베이스를 구축하고 다양한 측면에서 분석을 수행하였다. 분석결과 토석류, 자연사면붕괴, 인공사면붕괴 중 토석류 재해가 가장 많았으며, 시간강우의 경우에는 산사태 예보 기준에 미치지 못한 강우에서도 재해 발생이 많은 것으로 나타났다. 또한 사면재해 발생에 대하여 단기 강우뿐만 아니라 장기강우의 영향도 있는 것으로 분석되었으며, 변성암 계열의 지질이 사면재해에 취약한 것으로 나타났다. There has been many slope hazards due to heavy rainfall and typhoon in Korea. Recently, typhoon `Meari`, `Muifa` and heavy rainfall events in 2011, and typhoon `Sanba` in 2012 caused many slope disasters throught Korea, respectively. In this study, field investigation was conducted for the sites where the exact time and location of slope disaster were confirmed in 2011 and 2012 throughout Korea. Rainfall and geologic data for a total of 134 sites were collected as database and analyzed in various aspects. Analysis result showed that debris flow was the majority in numbers compared to the other types of slope hazard such as natural slope failure and artificial slope failure. Many slope hazards were occurred below the warning criteria of hourly rainfall. In addition the rainfall characteristics both in short term and long term period were critical for occurring the slope hazard. Result also confirm that metamorphic rocks were vulnerable to slope hazard.