In the course of debris-flow motion, the entrainment of loose and unconsolidated material along the flow path may significantly increase the volume, alters the composition, and consequently, enhance the mobility of the debris flow. Therefore, evaluation of the entrainment and the prediction of erosion rates with a clear theoretical basis is fundamental to quantitatively assess the hazard in a specific location. However, quantifying and physically explaining the entrainment process are often a challenging tasks, because the flow of mixtures of water and sediment is one of the most complex processes.
DAN3D, a continuum dynamic runout model for debris flow and rapid landslide, is designed to incorporate several innovative features including the entrainment mechanisms. However, in the aspects of the capability for prediction, one of the drawbacks of DAN3D is that it uses several user-prescribed parameters, such as the rheological parameters and the growth rate, that have no clearly defined experimental tests for measurement or any constitutive relationships for the estimation of themselves in the present.
Taking the focus on enabling the prediction modelling of debris flow, this research attempts to develop an empirical model to estimate the approximate growth rate, by conducting a multiple linear regression analysis using 35 previous debris-flow events in Gyeonggi province of Korea. The required post-event data to calculate the approximate growth rate, including the final volume of entrained material, the initial failure volume, and the channel path length, were acquired for each of the events. Extensive literature reviews were needed to select the independent variables that possibly influence the growth rate and can be acquired before the occurrence of the event. The outline and detailed plans for validation and application of the generated model have been established so far. With the use of the approximate growth rate estimated from the developed model and the previously calibrated rheological parameters, a truly complete prediction modelling of debris-flow runout is expected to be enabled.
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.
