A Statistical entrainment growth rate estimation model for debris-flow runout prediction

Abstract

토석류가 흐르는 동안, 유로를 따라 느슨하고 비압밀된 바닥 물질들의 연행작용은 토석류 부피 증가에 막대한 영향을 줄 수 있고, 토석류 물질 구성을 변화시킬 수 있으며, 그 결과 유동성을 가속화시킬 수 있다. 그러므로, 연행작용에 대한 평가 및 명확한 이론적 바탕에 기반한 침식율의 예측은 특정 지역의 위험도를 정량적으로 평가하기 위해 매우 중요하다. 그러나, 토석류 혼합물은 매우 복잡한 물질이기 때문에 연행작용에 대한 정량화 및 물리적인 설명은 종종 힘든 작업이다. 토석류에 대한 연속체 가정 동적 확산 모델인 DAN3D는 연행작용을 비롯한 몇 가지 매우 혁신적인 특성들을 모델에 반영시키도록 디자인 되었다. 그러나, 예측의 기능 측면에서 바라봤을 때, DAN3D의 단점 중 하나는 유변학적 인자들 및 연행 증가율과 같은 사용자 임의 지정 인자들을 사용하도록 설정되어 있다는 것이다. 현재까지 이 두 종류의 인자들의 측정을 위한 명확하게 정의된 표준 실험들이 없으며 뿐만 아니라, 추정을 위한 구성 관계식 또한 존재하지 않는다. 토석류 확산에 대한 예측 모델링을 가능하게 하기 위해, 이 연구는 한국 경기도 지방에서 수집된 35개 토석류 사례들을 사용한 선형 다중 회귀분석을 수행하여 근사 연행 증가율 추정을 위한 경험적, 통계적 예측 모델 개발을 시도하였다. 근사 연행 증가율을 계산하기 위해 요구되는 최종 부피, 처음 사면파괴 직후 부피, 흐름 거리 등 3가지 인자들이 각 토석류 사례들에 대해 구해졌다. 연행 증가율에 영향을 끼치고 동시에, 토석류 발생 사전에 측정이 가능한 독립변수들을 선별하기 위해 광범위한 문헌조사가 필요하였다. 한 편, 개발된 모델에 대한 타당성 및 적용성 평가에 대한 개요 및 구체적 계획이 세워졌다. 개발된 모델로부터 추정된 근사 연행 증가율과 과거에 보정된 유변학적 인자들의 이용으로, 토석류에 대한 역산과정이 필요없는, 완전한 예측 모델링을 수행하는 것이 가능해질 것이다.