This research attempts to connect different but sequential processes of slope failure: landslide occurrence, debris flow initiation from landslide and debris flow propagation to lowland. The suggested coupled model in this study comprises of a deterministic landslide susceptibility model to estimate landslide source, local geomorphological mobilization criteria to select debris flow initiation points and an empirical debris flow model to simulate the transport and propagation of failed materials from the identified source areas. The debris flow initiation in the spreading analysis was estimated from landslide source by landslide analysis and its inspection whether the landslide transforms to debris flow or not using the mobilization criteria.
For the landslide assessment, a physically-based model was adopted for that it shows more consistent and concrete results than a statistical model, if the model is well simulated with ample data. On the other hand, a probabilistic model was used for the debris flow assessment since the process based models of debris flow are difficult to apply due to the complexity of the phenomenon and the variability of controlling factors. Between the landslide and debris flow analyses, mobilization criteria from landslide to debris flow were taken into account in the identification of debris flow initiation sources. A major task for the case study in Gyeong-gi province was to calibrate the topographic criteria from landslide to debris flow.
In order to validate the applicability of the coupled approach, the proposed model was applied and tested in Woomyeon mountain where a catastrophic damage by debris flow occurred and recorded. In comparison with a landslide inventory map, the model simulations resulted in reasonable estimates of the whole mountain hazards caused by slope failures as a sequential process at a regional scale. The coupled analysis proposed in this study appeals that it is important to manage them together because of the correlation between landslide and debris flow. Besides, the sequential approach is flexible, accurate and reasonable. Thus, the suggested model linking landslide and debris flow with the mobilization analysis provides a powerful tool to decision makers for disaster preparedness, if it is verified and corrected for improvement with local conditions.
본 연구는 순차적으로 발생하지만 서로 다른 메커니즘을 가진 산사태와 토석류를 분석하기 위해 산사태 발생, 산사태에서 토석류로의 전이, 토석류 확산 및 퇴적의 일련과정을 통합적으로 해석하는 복합모델을 제안하고 있다. 복합모델은 산사태 발생 예상영역을 추정하기 위한 산사태 민감도 모델 (Landslide susceptibility model), 지역특성이 고려된 지형인자를 이용해 산사태에서부터 토석류 발생 예상영역을 선택하기 위한 토석류 전이 기준, 그리고 토석류 확산과 퇴적 분석을 위한 토석류 모델로 구성된다. 토석류 분석에서 토석류 발생 가능 영역들은 산사태 발생 예상영역에서 기하학적 기준을 적용하여 산정되었다.
먼저 산사태 해석을 위해 정량적 분석이 가능하고, 사면 파괴 현상을 수학적, 물리적 이론을 이용해 분석하는 결정론적 해석방법이 적용되었다. 이러한 결정론적 해석방법은 충분한 지반공학적, 지질공학적, 수리수문학적 데이터와 함께 해석방법에 따라 올바르게 적용되었을 때 확률론적 해석방법보다 더 일관되고 객관적인 해석결과를 보여준다. 반면 토석류 해석에는 확률적인 해석방법이 사용되었는데, 토석류는 사면 파괴 유형 중 가장 복합적인 특성을 보여 결정론적 해석방법으로 구현이 어려울 뿐만 아니라 유동학적 인자 등 측정이 어려운 입력변수들을 필요로 하기 때문이다. 한편, 모든 산사태가 토석류로 전이되지 않기 때문에, 토석류 분석을 위해서는 산사태 발생지역으로부터 토석류 발생 영역을 추정하는 절차가 필요하다. 전이 기준은 지역마다 다르므로, 본 연구에서는 수많은 토석류가 발생했던 경기도 지역을 이용하여 지역 토석류 전이 기준을 정립하여 적용하였다.
본 연구에서 제안된 복합모델의 적용성을 파악하기 위하여 2011년 7월 대규모의 산사태가 발생한 서울 우면산 지역을 대상으로 분석을 수행하였다. 먼저 획득된 자료로부터 본 연구에서 제안하는 복합모델의 정확성을 검증하기 위해 항공사진, 위성영상 및 현장조사 보고서를 기반으로 산사태 현황도(Landslide inventory map)를 작성하였다. 우면산 산사태 현황도와 복합모델 해석결과의 비교를 통해, 본 연구에서 제안된 복합모델은 광역적인 지역의 사면 파괴 일련과정을 정확하게 모사함을 알 수 있었다. 따라서 제안된 복합모델은 산사태 해석, 토석류 전이 그리고 토석류 확산에 있어 실제 조건을 충분히 반영하며 신뢰성이 높은 모델이라 판단된다. 또한 본 결과는 산사태와 토석류는 서로 높은 의존도를 보이며, 기존의 연구방법처럼 따로 해석하는 것은 문제가 있음을 증명하고 있다. 복합모델은 사면 파괴의 일련 과정을 합리적으로 따르며, 산사태, 전이, 토석류 해석과정에 있어 다양한 해석방법을 적용할 수 있어 유연한 구조를 가지고 있다. 향후, 제안된 복합모델 다음 과정으로 해저드 분석(Hazard analysis)과 리스크 분석(Risk analysis) 모델을 추가함으로써, 완성도를 높일 수 있다.
본 연구에서는 산사태 및 토석류 분석에 복합모델을 적용함으로써, 광역적 지역에 대한 일련의 사면 파괴 재해 연구에 도움이 될 것이며, 산사태의 예측 및 위험성을 판단하고 나아가 재난, 재해 예방 및 분석 연구에 활용될 것으로 기대된다.
