Bae Dong Kang;Jung Soo An;Kye Won Jun;Chang Deok Jang
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.16
no.4
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pp.33-43
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2023
The impact of prolonged rainfall, such as during the monsoon season or intense concentrated rainfall over a short period, can lead to mountainous disasters such as landslides and debris flows. These events, such as landslides and debris flows, cause both human and material damage, prompting the implementation of various measures and research to prevent them. In the context of researching debris flow disasters, numerical models for debris flows provide a relatively simple way to analyze the risk in a study area. However, since empirical equations are applied in these models, yielding different results and variations in input variables across models, the validation of numerical models becomes essential. In this study, a numerical model for debris flows was employed to compare and analyze the mitigation effects of facilities such as check dams and water channel work, aiming to reduce the damage caused by debris flows.
In this study, numerical analysis of debris flow was performed using the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) technique to analyze the mechanism of debris flow, and the applicability of soil parameters was verified by comparison with previous studies. In addition, after performing aerial photographic survey using a drone, a topographic model was created based on this survey to check the applicability of the site to the valley part of Jagul Mountain basin. And after numerical analysis of debris flow was performed using NFLOW, and the result was compared and analyzed with the existing satellite image based method. As a result of this study, the numerical analysis method using drone image and NFLOW was found to have a higher applicability to predicting the impact of debris flow, because it can reflect the actual topography better than the existing method based on satellite imagery. Therefore, it is considered that this study can be used as basic data to establish the preventive measures for debris flow such as location selection of the eruption control dam.
The influence of climate change on rainfall patterns has triggered landslide and debris flow with casualties and property damage. This study constructed DSM and Orthophoto by using UAV surveying technique and evaluated landslide risk area by applying GIS data into the infinite slope stability model. As a result of the estimation of slope stability in a site, the slope instability has $SI{\leq}1.0$ with cover area 46,396m2, and the distribution percentage was 18.2%. The most dangerous section has $SI{\leq}0.0$ with its cover area 7,988m2, and the ratio was 0.8%. The reviews regarding the risk of landslide and debris flow risk by stability index and river channel analysis respectively help being able to designate the hazard zone due to heavy rainfall. Therefore the analysis result of this study will need to reinforce soil slope and plan their safety measures in the future.
In August 2020, a debris flow occurred in Gokseon, Jeollanam-do, that resulted in the death of five residents. In this study area, high-resolution 0.03 m topographic information was generated through photogrammetry, and the amount of soil movement/loss was measured. In addition, sensitivity analysis was performed for flow depth, flow velocity, and debris flow area with the program Flo-2D using the difference in simulation parameter that discharge and topographic information. Wth increasing debris flow input discharge, increases were seen in flow depth, flow velocity, and debris flow area, as ell as in the gap in results from high-resolution topographic information and low-resolution topographic information. Also, when high-resolution topographic information was used, the results were similar to the actual (measured) flow direction of the debris flow. Therefore, the application of high-resolution topographic information increases the accuracy of the debris flow analysis results compared with low-resolution information. Results could be further imporved in the future by considering geological information such as yield stress and viscosity.
We developed a computer program (CDFlow v. 1.0) to design countermeasures against debris flows in natural terrain. The program can predict the probability of landslides occurring in natural terrain and can estimate the zone of damage caused by a debris flow. It can also be used to design the location and size of countermeasures against the debris flow. The program is run using the ArcGIS Engine, which is one of the most well-known Geographic Information System (GIS) tools for developers. The quasi-dynamic wetness index and the infinite slope stability equation were applied to predict landslide probability as a type of slope safety factor. The calculated safety factor was compared with the required safety factor, and areas of high probable potential for landslides were then selected and represented on the digital map. The volume of debris flow was estimated using these areas of high probable potential for landslides and soil depth. The accumulated volume of debris flow can be calculated along the flow channel. To assess the accuracy of the program, it was applied to a real landslide site at Deoksan-ri, Inje-gun, Kangwon-Province, where four debris barriers have been installed in the watershed of the site. The results of soil tests and a field survey indicate that the program has great potential for estimating probable landslide areas and the trajectory of debris flows. Calculation of the capacity volume of existing debris barriers revealed that they had insufficient capacity to store the calculated amount of debris flow. Therefore, this program enables a rational estimation of the optimal location and size of debris barriers.
The characteristic of recent rainfall pattern in Korea is concentrated in summer season and it is very different compare with former characteristic. In 2011, there was heavy rainfall in Chuncheon city of northern part of Korea. Because of rainfall in short time, many landslides were occurred in narrow area and many people were killed by these landslides at that time. The purpose of this study is to calculate run-out distance of debris flow and analyze the movement properties of debris flow according to the elapsed time using numerical analysis method at that time. The debris 2D program, which is developed by prof. Liu in National Taiwan University, was used in this study. Run-out distance of debris flow was calculated under different yield strength conditions which were controlled by rainfall amount. The results reveal that absolute maximum velocity of the debris flow is about 8.1 m/s and maximum depth of debris flow is about 7 m when debris flow was occurred. The run-out distance after 500 sec is about 300 m from end of the valley. It is very well similar with actual debris flow run-out distance. From these results, we can presume the maximum velocity and depth of debris flow at that time.
Heavy rainfall is in causing debris flow by recent climate change and causes much damage in the downstream. The debris flow from the mountainous area runs to the downstream, repeating sedimentation and erosion, and appears as a fluidized soil-water mixture. Continuity equation and momentum equation were applied to analyze the debris flow with strong mobility, and the sedimentation and erosion velocity with fine particle fractions were also applied. This study is to analyze the behavior of debris flow at the downstream end for the variation of the amount of sediments can occur in the upstream of the mountain. Analysis of sediment volume concentration at the downstream end of the channel due to the variance of the length of pavement of the granulated soils resulted in the higher the supply flow discharge and the longer the length of pavement, the greater the difference in the level of sediment concentration and the earlier the point of occurrence of the inflection point. The results of this study will provide good information for determining the erosion-sedimentation velocity rate which can detect erosion and sedimentation on steep slopes.
Kim, Sungduk;Lee, Hojin;Chang, Hyungjoon;Dho, Hyonseung
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.22
no.8
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pp.5-12
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2021
Climate change caused by global warming increases the frequency of occurrence of super typhoons and causes various types of sediment disasters such as debris flows in the mountainous area. This study is to evaluate the behavior of debris flow according to the multiplier value of the precipitation characteristics and the quantity of debris flow according to the typhoon category. For the analysis of the debris flow, the finite difference method for time elapse was applied. The larger the typhoon category, the higher the peak value of the flow discharge of debris flow and the faster the arrival time. When the precipitation characteristic multiplier is large, the fluctuation amplitude is high and the bandwidth is wide. When the slope angle was steeper, water discharge increased by 2~2.5 times or more, and the fluctuation of the flow discharge of debris flow increased. All of the velocities of debris flow were included to the class of "Very rapid", and the distribution of the erosion or sedimentation velocity of debris flows showed that the magnitude of erosion increased from the beginning, large-scale erosion occurred, and flowed downstream. The results of this study will provide information for predicting debris flow disasters, structural countermeasures and establishing countermeasures for reinforcing resilience in vulnerable areas.
This paper is research results of slope stability analysis associated with seepage infiltration for unsaturated soil in debris-flow occurrence slopes. Site investigations were carried out in two slopes, located at Inje in Kangwon province where debris flow occurred in 2006 and at Yangpyung in Kyeunggi province where it occurred in 2010. For unsaturated soil sampled at the zone of debris-flow initiation, soil water characteristic curves with tempe pressure cells and shear strength parameters with newly designed shear strength apparatus were obtained respectively. The commertially available software SEEP/W was used to analyze seepage infiltration in unsaturated soil, based on their properties obtained from test results and the actual rainfall data at the moment of debris flow occurrence, and slope stability analysis with the program of SLOPE/W, associated with results of seepage analysis, was performed to simulate slope failure. As results of this research, seepage infiltration to unsaturated soil due to intensive rainfall was found to cause increase of ground water table as well as degree of saturation. Through this research slope stability analysis for unsaturated soil, considering the actual rainfall characteristic, might be a reasonable method of investigating characteristics of debris flow behavior, in particular, the moment of debris flow occurrence.
Various studies regarding the prediction of landslides are underway internationally. Research into disaster prevention with regard to debris flows is a particular focus of research because this type of landslide can cause enormous damage over a short period. The objective of this study is to determine the hazard susceptibility of debris flow via predictions of surface water concentrations based on the concept that a debris flow is similar to a surface water flow, as it is influenced by mountain topography. This study considered urban areas affected by large debris flows or landslides. Digital mapping (including the slope and upslope contributing areas) and the wetness index were used to determine the relevant topographic factors and the hydrology of the area. We determined the hazard susceptibility of debris flow by predicting the surface water concentration based on the topography of the surrounding mountainous terrain. Results obtained using the distinct element method were used to derive a correlation equation between the weight and the impact force of the debris flow. We consider that in using a correlation equation, this method could assist in the effective installation of debris-flow-prevention structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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