한국방재학회 논문집 (Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation)

  • 제11권2호
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  • Pages.103-112
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  • 2011
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  • 1738-2424(pISSN)
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  • 2287-6723(eISSN)
한국방재학회 (Korean Society of Hazard Mitigation)
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지형학적 인자 및 강우량에 따른 침식 및 퇴적의 영향 평가

Assessment of the Effect of Geographic Factors and Rainfall on Erosion and Deposition

  • 유완식 (충남대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 이기하 (충남대학교 건설방재연구소) ;
  • 정관수 (충남대학교 공과대학 토목공학과)
  • 투고 : 2011.01.28
  • 심사 : 2011.03.22
  • 발행 : 2011.04.30
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초록

본 연구에서는 분포형 강우-유사-유출 모형을 이용하여 격자기반의 유역침식 및 퇴적 공간분포 정보를 획득하고, 유역의 지형학적, 수문기상학적 특성인자가 유역의 침식 및 퇴적에 미치는 영향을 평가한다. 유역의 지형학적 특성을 대표하는 인자로는 유역면적, 지표흐름 이동거리, 국부경사를 선택하였으며, 격자기반의 누적강우량을 수문기상학적 인자로 활용하여 대상유역에서의 침식 및 퇴적의 변동성을 분석한다. 유역면적에 따른 침식 및 퇴적의 변화양상을 분석하기 위해 대상유역은 Strahler 하천 차수법칙에 의해 다수의 소유역으로 구분되었으며, 면적에 따른 변동성을 분석한 결과, 침식 및 퇴적 모두 면적이 커짐에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 지표흐름의 이동거리 및 국부경사에 따른 침식 및 퇴적양상의 분석 결과, 침식은 유역전반에 걸쳐 비교적 균등하게 발생하였으나 퇴적의 경우 짧은 지표흐름 이동거리 및 완만한 경사를 갖는 하천선 인접 격자에서 집중적으로 발생하였다. 또한 격자별 누적 강우량에 따른 침식 및 퇴적 변동성 분석결과, 강우량이 증가함에 따라 침식은 점진적으로 증가하는 반면 퇴적은 강우량 증감에 따라 불규칙적인 변동성을 나타내었다. 이상의 결과로부터 본 연구에서 선택된 지형학적 인자들은 퇴적과정에 밀접한 관련이 있으며, 강우량은 유역의 침식에 영향을 미치는 매우 중요한 인자임을 확인하였다.

This study aims to demonstrate the relationship between various factors and soil erosion or deposition, simulated from distributed rainfall-sediment-runoff model applications. We selected area, overland flow length, local slope as catchment representative characteristics among many important geographic factors and also used the grid-based accumulated rainfall as a representative hydro-climatic factor to assess the effect of these two different types of factors on erosion and deposition. The study catchment was divided based on the Strahler's stream order method for analysis of the relationship between area and erosion or deposition. Both erosion and deposition increased linearly as the catchment area became larger. Erosion occurred widely throughout the catchment, whereas deposition was observed at the grid-cells near the channel network with short overland flow lengths and mild slopes. In addition, the relationship results between grid-based accumulated rainfall and soil erosion or deposition showed that erosion increased gradually as rainfall amount increased, whereas deposition responded irregularly to variations in rainfall. Within the context of these results, it can be concluded that deposition is closely related with the geographic factors used in this study while erosion is significantly affected by rainfall.

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참고문헌

  1. 갈병석 (2008) SWAT모형을 이용한 낙동강 유량 및 부유사량 변동 분석 연구, 석사학위논문, 부산대학교.
  2. 국립방재연구소 (1998). 개발에 따른 토사유출량 산정에 관한 연구 (I), 행정자치부.
  3. 박상덕 (2008) 산불지역의 WEPP 매개변수 추정, 한국수자원학회 논문집, 제41권, 제6호, pp. 565-574.
  4. 예령, 윤성완, 정세웅 (2008) 대청댐 유역 토양 침식량 산정을 위한 SWAT 모델의 적용, 한국수자원학회 논문집, 제41권, 제2호, pp. 149-162.
  5. 유완식 (2010) 매개변수의 불확실성을 고려한 강우-유사-유출량 산정에 관한 연구, 석사학위논문, 충남대학교.
  6. 이근상, 김유리, 예령, 이을래 (2009) GIS 기반 SWAT모델을 이용한 동향.천천유역의 부유사량 분석, 한국지리정보학회 논문집, 제12권, 제2호, pp. 82-98.
  7. 이기하, 유완식, 장창래, 정관수 (2010) 분포형 수문모형을 이용한 침식 및 퇴적의 시공간 변동성 분석, 한국수자원학회논문집, 제43권, 제11호, pp. 995-1009.
  8. 이기하, 윤의혁, 김주철, 정관수 (2011) DEM을 이용한 수로망 산정기법에 따른 유역배수구조 평가, 대한토목학회논문집, 제31권, 제1B호 pp. 1-11.
  9. De Roo, A.P.J., Wesseling, C.G. and Ritsems, C.J. (1996) LISEM: a single-event physically based hydrological and soil erosion model for drainage basins. I: Theory, input and output. Hydrological Processes, Vol. 10, pp. 1107-1117. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199608)10:8<1107::AID-HYP415>3.0.CO;2-4
  10. De Roo, A.P.J., Offermans, R.J.E. and Cremers, N.H.D.T. (1996) LISEM: a single-event physically based hydrological and soil erosion model for drainage basins. II: sensitivity analysis, validation and application. Hydrological Processes, Vol. 10, pp. 1119-1126. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199608)10:8<1119::AID-HYP416>3.0.CO;2-V
  11. Flanagan, D.C. and Nearing, M.A. (1995) USDA-water erosion prediction project hillslope profile and watershed model documentation. NSERL Report No. 10, USDA-ARS National Soil Erosion Research Laboratory, West Lafayette, Indiana.
  12. Johnson, B.E., Julien, P.Y., Molnar, D.K. and Watson, C.C. (2000) The two dimension-upland erosion model CASC2D-SED. Journal of the AWRA, Vol. 36, No. 1, pp. 31-42.
  13. Kinnell, P.I.A. (2003) Event erosivity factor and errors in erosion prediction by some empirical models. Australian Journal of Soil Research. Vol. 41, pp. 991-1003. https://doi.org/10.1071/SR02123
  14. Merritt, W.S., Letcher, R.A. and Jakeman, A.J. (2003) A review of erosion and sediment transport models. Environmental Modelling & Software, Vol. 18, pp. 761-799. https://doi.org/10.1016/S1364-8152(03)00078-1
  15. Morgan, R.P.C., Quinton, J.N., Smith, R.E., Govers, G., Poesen, J.W.A., Chisci, G. and Torri, D. (1998). The european soil erosion model (EUROSEM): a dynamic approach for predicting sediment transport from fields and small catchments. Earth Surface Process and Landforms, Vol. 23, pp. 527-544 https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837(199806)23:6<527::AID-ESP868>3.0.CO;2-5
  16. Morris, G.L. and Fan, J. (1997) Reservoir sedimentation handbook. McGraw-Hill, New York.
  17. Nash, J. E. and Sutcliffe, J.V. (1970) River flow forecasting through conceptual model; Part1 - A discussion of principles. Journal of Hydrology, Vol 10, No. 3, pp. 398-409.
  18. Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., McCool, D.K. and Yoder, D.C. Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the revised universal soil loss equation (RUSLE). USDA Handbook No. 537. U.S. Department of Agriculture, Washington.
  19. Renschler, C.S. (2003) Designing geo-spatial interfaces to scale process models: The GeoWEPP approach. Hydrological Processes, Vol. 17, pp. 1005-1007. https://doi.org/10.1002/hyp.1177
  20. Schmidt, S. (2000) Soil erosion: application of physically-based models. Springer, Berlin Heidelberg, Germany.
  21. Strahler, A.N. (1952) Hypsometreic(area-altitude) analysis of erosional topography, Bulletin of Geological Society of America, Vol. 63, No. 11, pp. 1117-1142. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1952)63[1117:HAAOET]2.0.CO;2
  22. Toy, T.J., Foster, G.R. and Renard, K.G. (2002) Soil Erosion: processes, prediction, measurement and control. John Wiley and Sons, New York.
  23. Wischmeier, W.H. and D.D. Smith. (1978) Predicting rainfall erosion losses: a guide to conservation planning. USDA Handbook No. 537. U.S. Department of Agriculture, Washington.
  24. Woolhiser, D.A., Smith, RE. and Goodrich, DC. (1990) KINEROS, a kinematic runoff and erosion model: documentation and user manual. Agricultural Research Service, ARS 77, United States Department of Agriculture.
  25. Yang, C.T. (1972) Unit stream power and sediment transport. Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 98, No. 10, pp. 1805-1826.