KR101450233B1 - Predicting method groundwater distribution to precipitation based on gis for a landslslide analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산지에서 강우에 의한 지하수의 분포를 예측하기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지리정보시스템(GIS)의 지형자료를 기반으로 강우의 침투와 지하수의 흐름을 고려하여 3차원 지하수 분포를 계산하여 지하수의 변화를 예측하고, 이에 따라 실시간으로 지하수의 변화를 계산하여 산사태 해석 및 국가 방재에서 효과적으로 활용할 수 있는 산사태 해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for predicting the distribution of groundwater due to rainfall in a mountainous area, and more particularly, to a method for predicting the distribution of groundwater in a mountainous region by considering rainfall infiltration and groundwater flow based on geographical information of a geographic information system (GIS) And a method for estimating groundwater distribution based on a geographic information system for landslide analysis and landslide analysis that can be effectively utilized in landslide analysis and national disaster prevention.
최근 기후변화는 자연환경과 인간의 생활 등 여러 부분에 영향을 주고 있으며, 이러한 영향들 중 기후변화에 의한 강우량의 증가는 산사태와 같은 재해를 유발한다. 산사태는 산지 사면의 파괴뿐 아니라 인명 및 재산 피해 등 추가적인 재해를 발생시키는 중대한 자연 재해이다.Recently, climate change has influenced various aspects such as natural environment and human life. Among these effects, the increase of rainfall due to climate change causes landslide-like disasters. Landslide is a major natural disaster that not only destroys mountain slopes but also causes additional disasters such as human and property damage.
또한, 산지 주변으로의 도시 팽창 및 전원 공간 개발과 함께 산사태로 인한 인명 및 재산 피해의 위험성은 더욱 커지고 있다.In addition, with the expansion of urban areas around the mountain area and the development of the power supply space, the risk of human and property damage due to landslides is increasing.
최근 강우에 의한 도심지 산사태에 대한 피해 사례와 재발 우려에 대한 시화적인 이목이 집중되고 있으며, 국가차원의 산사태 관리체계 정비가 계획 및 추진되고 있다.Recently, there has been a lot of attention on the case of damages and concerns about recurrence of urban landslides caused by rainfall, and the plan for the management of landslide management system at the national level is being planned and promoted.
강우에 의한 지하수위의 변화는 산사태 발생의 주요 원인이다. 따라서, 강우에 의한 산사태 해석 기법에 대한 요구가 공공기관과 관련 기업에서 발생하고 있다. 이에 대한 예로서, 한국도로공사의 경우 현재 설계되고 있는 모든 고속도로에 대해 강우 영향을 고려한 산사태 해석을 의무적으로 요구하고 있다.Changes in groundwater level due to rainfall are the main causes of landslides. Therefore, the demand for the technique of landslide analysis by rainfall is occurring in public institutions and related enterprises. As an example of this, Korea Highway Corporation requires compulsory interpretation of landslides considering the influence of rainfall on all currently designed highways.
이에 대한 일환으로, 종래에는 강우에 의한 지리정보시스템(GIS: Geographic Information System) 기반의 지하수 예측 관련 기술들이 제안되어 있다.As a part of this, conventionally, groundwater prediction-related technologies based on a geographic information system (GIS) based on rainfall have been proposed.
그러나 강우에 의한 GIS 기반의 지하수 예측 관련 기술들은 강우 침투에 대한 흙의 불포화 특성을 고려하지 못하고, 지하수 공급량의 변화 및 시간을 무시하며, 시간에 따른 지하수의 흐름을 고려하지 못하여, 이에 따라 단지 지형에 의존하는 기하학적인 분포 예측에 머무는 수준이며, 지하수 예측에 있어 물리적인 요소를 고려하지 못하는 단점이 있다.However, the GIS-based groundwater prediction techniques due to rainfall fail to take into account the unsaturation characteristics of the soil to rainfall infiltration, ignore the changes in groundwater supply and time, and can not consider groundwater flow over time, And it has a disadvantage in that it can not take physical factors into consideration in groundwater prediction.
이러한 단점을 보완하기 위하여 수치해석 방법이 제안되어 있으나, 수치해석 방법은 해석 과정이 복잡하여 소규모 유역 단위에서 지형을 매우 단순화한 조건에 대해 제한적으로 적용이 가능하고, 산지 지형의 특성을 고려한 3차원적 해석을 할 수 있는 수준까지 미치지 못하는 한계가 있다.Numerical analysis methods have been proposed to overcome these disadvantages. However, numerical analysis methods are limited because of the complexity of the analysis process and the limited simplification of the terrain in small watershed units. There is a limit that does not reach the level that can be interpreted.
산사태 해석을 위해서는 실시간으로 강우에 대응하는 강우 침투의 지하수 변화를 예측해야 하는 연구가 필요한 실정이다.
In order to analyze the landslide, it is necessary to study the groundwater change of rainfall infiltration corresponding to rainfall in real time.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 지리정보시스템(GIS)의 지형자료를 기반으로 강우의 침투와 지하수의 흐름을 고려하여 3차원 지하수 분포를 계산하여 지하수의 변화를 예측하고, 이에 따라 실시간으로 지하수의 변화를 계산하여 산사태 해석 및 국가 방재에서 효과적으로 활용할 수 있는 산사태 해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a method and apparatus for estimating a groundwater change by calculating a three-dimensional groundwater distribution considering the infiltration of rainfall and groundwater flow based on geographical information of a geographic information system And to provide a groundwater distribution prediction method based on a geographic information system for landslide analysis and landslide analysis that can be effectively utilized in landslide analysis and national disaster prevention by calculating changes in groundwater in real time.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법은, 산사태해석을 위한 지하수 분포 예측 방법에 있어서, 컴퓨터에 의해, 지반으로 침투되는 강우의 침투량을 산출하는 강우 침투량 산출 단계; 컴퓨터에 의해, 지반으로 침투되어 들어온 강우의 저류 시간을 산출하는 저류시간 산출 단계; 컴퓨터에 의해, 지리정보시스템의 래스터 모델(raster model)을 기반으로 지하수의 흐름방향과 흐름량을 산출하는 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계를 포함하며, 바람직하게 산출된 결과값에 근거하여 산사태가 발생할 수 있는 발생형태, 발생시점 및 발생지점을 평가하고 예측하는 평가 및 예측 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for predicting a groundwater distribution based on a geographic information system for a landslide analysis, comprising the steps of: calculating a penetration amount of rainfall infiltrated into a ground by a computer; Calculating a rainfall infiltration amount; A retention time calculating step of calculating a retention time of the rainfall infiltrated into the ground by a computer; The computer includes a groundwater flow direction and a flow rate calculating step for calculating the flow direction and flow amount of the groundwater based on a raster model of the geographic information system and a landslide may occur based on the calculated result preferably And an evaluation and prediction step of evaluating and predicting the type of development, the time of occurrence, and the point of occurrence.
바람직하게, 상기 침투량 산출 단계는 강우지속시간, 강우의 누적침투량, 체적함수량, 모관흡수고, 강우강도를 측정하고, 측정된 값에 기초하여 강우의 지반 침투량을 산출할 수 있다.Preferably, the infiltration amount calculating step may measure the duration of rainfall, cumulative infiltration amount of rainfall, volumetric water amount, capillary absorption height, and rainfall intensity, and calculate infiltration amount of rainfall in the rainfall based on the measured value.
바람직하게, 상기 침투량 산출 단계는 아래의 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the infiltration amount calculating step is calculated by the following equation.
(여기에서, I : 강우강도, tp : 폰딩이 발생할 때까지의 시간, tw : 강우지속시간, ks는： 포화투수계수, Ψf : 모관흡수고, △θ : 체적함수량, F : 누적침투량)(Where, I: precipitation intensity, t p : Time until the occurrence of the font, t w : Duration of rainfall, k s : saturation coefficient, Ψf: capillary absorption height, Δθ : Volumetric water content, F: cumulative amount of permeation)
바람직하게, 상기 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계에서 지하수의 흐름방향과 흐름량은 래스터 모델을 기반으로 아래의 수학식들을 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the flow direction and the flow rate of the groundwater in the groundwater flow direction and the flow rate calculation step are calculated through the following equations based on the raster model.
(여기에서, k s : 투수계수(=k x =k y =k z ), s : 셀의 크기(=dx=dy), H : 셀에서 지하수 높이(=dz) : 셀의 경사각(사면의 경사각), H : 지하수 높이, δt : 시간증분, h : 물의 수두, D8 : 흐름방향을 의미하는 정수, i : 셀의 y방향 개수, j : 셀의 x방향 개수).(Here, k s: permeability coefficient (= k x = k y = k z), s: size (= dx = dy), H of the cell and Ground above the cell (= dz): tilt angle of the cell (the surface D is the number of the y direction of the cell and j is the number of the x direction of the cell), H is the height of the groundwater, δt is the time increment, h is the water head,
바람직하게, 상기 저류시간 산출 단계에서 저류 시간은 아래의 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the retention time in the retention time calculation step is calculated through the following equation.
(여기에서, H ijk : i행, j열, 시간 k에서의 지하수 높이, t : 임의의 시간 t s : 저류시간, △H ijt : i행, j열, 시간 t에서의 지하수 높이 변화량).(Where, H ijk : groundwater height at row i, column j, time k, t : arbitrary time t s : retention time, △ H ijt : change in groundwater height at row i, column j, time t).
바람직하게, 상기 평가 및 예측 단계는 각 시간의 지층의 포화상태를 사용하여 각 지점에서 산사태해석을 수행하므로써 산사태의 발생 형태와 발생 지점을 예측할 수 있다.
Preferably, the evaluating and predicting step may predict landslide occurrence type and occurrence point by performing landslide analysis at each point using the saturation state of stratum at each time.
상술한 바와 같은 본 발명은, 실시간으로 지하수의 변화를 계산하여 산사태 해석 및 국가 방재에 효과적으로 활용하여 산사태에 대한 피해 및 재발을 사전에 모니터링하여 산사태로 인한 인명 및 재산 피해를 방지할 수 있는 이점이 있다.
The present invention as described above is advantageous in that it can prevent damage to persons and property due to landslides by monitoring the damage and recurrence of landslides in advance by calculating changes in groundwater in real time and effectively utilizing them for landslide analysis and national disaster prevention have.
도 1은 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법을 설명하기 위하여 산지에서 강우의 흐름을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산사태해석을 위한 지리정보 시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법의 과정을 도시한 플로차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법에서 지하수 분포 예측을 위한 수학식들을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법에서 지하수의 흐름방향과 흐름량(유출입량)의 결정하는데 이용되는 기법에 대하여 설명하는 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing a flow of rainfall in a mountain area in order to explain a groundwater distribution predicting method according to the present invention. FIG.
2 is a flowchart illustrating a method of predicting a groundwater distribution based on a geographic information system for landslide analysis according to the present invention.
3 is a diagram illustrating mathematical formulas for predicting groundwater distribution in the groundwater distribution predicting method according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a technique used for determining a flow direction and an amount of flow of a groundwater in a groundwater distribution predicting method according to the present invention.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.The present invention may be embodied in many other forms without departing from its spirit or essential characteristics. Accordingly, the embodiments of the present invention are to be considered in all respects as merely illustrative and not restrictive.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, components, or combinations of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법을 설명하기 위하여 산지에서 강우의 흐름을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 산사태해석을 위한 지리정보 시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법의 과정을 도시한 플로차트이며, 도 3은 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법에서 지하수 분포 예측을 위한 수학식들을 도시한 도면이다.A groundwater distribution prediction method based on a geographic information system for landslide analysis according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a flow of rainfall at a mountainous area in order to explain a groundwater distribution prediction method according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of predicting a groundwater distribution based on a geographic information system FIG. 3 is a diagram illustrating mathematical formulas for groundwater distribution prediction in the groundwater distribution predicting method according to the present invention.
본 발명에 따른 산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법은, 컴퓨터에 의해, 지반으로 침투되는 강우의 침투량을 파악하기 위하여 강우 침투량을 산출하는 강우 침투량 산출 단계(S100); 컴퓨터에 의해, 지하수의 저류 시간을 산출하는 저류시간 산출 단계(S200); 컴퓨터에 의해, 지리정보시스템(GIS: Geographic Information System)의 래스터 모델(raster model)을 기반으로 지하수의 흐름방향과 흐름량(즉, 유출입량)을 산출하는 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계(S300);를 포함하며, 이에 더하여 산출된 결과값에 근거하여 산사태가 발생할 수 있는 발생형태, 발생시점 및 발생지점을 평가하고 예측하는 평가 및 예측 단계(S400)를 포함한다.A method for predicting a groundwater distribution based on a geographic information system for a landslide analysis according to the present invention includes calculating a rainfall infiltration amount (S100) for calculating a rainfall infiltration amount in order to grasp a penetration amount of rainfall infiltrated into a ground by a computer; A retention time calculation step (S200) of calculating, by a computer, a retention time of groundwater; A groundwater flow direction and a flow rate calculation step (S300) for calculating flow direction and flow amount (i.e., flow amount) of groundwater based on a raster model of a geographic information system (GIS) And an evaluation and prediction step (S400) for evaluating and predicting occurrence patterns, occurrence points, and occurrence points at which landslides can occur based on the calculated result values.
침투량 산출 단계(S100)는 강우지속시간, 강우의 누적침투량, 체적함수량, 모관흡수고, 강우강도 등을 측정하고, 측정된 값에 기초하여 강우의 지반 침투량을 산출한다.The infiltration amount calculation step (S100) measures the duration of the rainfall, cumulative infiltration amount of rainfall, volumetric water amount, capillary absorption height, rainfall intensity and the like, and calculates the infiltration amount of the rainfall on the basis of the measured value.
강우의 지반 침투량을 산출하는 기법에 있어서는, 수치적해석 등 다양한 방식 및 방법을 통해 산출될 수 있는데, 본 발명에서는 다음의 수학식 (1)을 통해 산출될 수 있다.In the technique of calculating the infiltration amount of the ground in the rainfall, it can be calculated through various methods and methods such as numerical analysis. In the present invention, it can be calculated through the following equation (1).
여기에서, I : 강우강도, tp : 폰딩이 발생할 때까지의 시간, tw : 강우지속시간, ks는： 포화투수계수, Ψf : 모관흡수고, △θ : 체적함수량, F : 누적침투량이다.Here, I: precipitation intensity, t p : Time until the occurrence of the font, t w : Duration of rainfall, k s : saturation coefficient, Ψf : Capillary absorption height, Δθ : Volumetric water content, F: cumulative amount of penetration.
다음으로, 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계(S300)에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 지하수 분포 예측 방법에서 지하수의 흐름방향과 흐름량(유출입량)의 결정하는데 이용되는 기법에 대하여 설명하는 설명도이다.Next, the groundwater flow direction and the flow rate calculation step S300 will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a technique used for determining a flow direction and an amount of flow of a groundwater in a groundwater distribution predicting method according to the present invention.
지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계(S300)에서 지하수의 흐름방향과 흐름량(즉, 유출입량)의 결정은 지리정보시스템(GIS)의 래스터 모델을 이용한다.In the groundwater flow direction and flow rate calculation step (S300), the flow direction of the groundwater and the flow rate (i.e., flow rate) are determined using a raster model of the geographic information system (GIS).
본 발명에서, 흙 속의 물의 흐름은 운동에너지를 무시하는 것으로 가정하였으며, 따라서 각 물의 흐름은 이웃하지 않는 셀의 흐름 영향을 받지 않는다. 따라서, 유역과 흐름 경로를 추적할 필요가 없고, 도 4에 도시된 바와 같이 지하수의 흐름은 중심 셀의 유출량을 이웃하는 셀로 이동시키는 것으로 구할 수 있다.In the present invention, the flow of water in the soil is assumed to ignore kinetic energy, so that the flow of each water is not influenced by the flow of non-neighboring cells. Thus, it is not necessary to track the watershed and the flow path, and the flow of the groundwater as shown in FIG. 4 can be obtained by moving the outflow amount of the center cell to a neighboring cell.
이러한 지하수 흐름방향 및 흐름량은 아래의 수학식 (2) 및 (3)를 통해 산출된다.Such groundwater flow direction and flow amount are calculated through the following equations (2) and (3).
k s : 투수계수(=k x =k y =k z ), s : 셀의 크기(=dx=dy), H : 셀에서 지하수 높이(=dz) : 셀의 경사각(사면의 경사각), H : 지하수 높이, δt : 시간증분, h : 물의 수두, D8 : 흐름방향을 의미하는 정수, i : 셀의 y방향 개수, j : 셀의 x방향 개수이다.
k s: permeability coefficient (= k x = k y = k z), s: size (= dx = dy), H of the cell and Ground above the cell (= dz): tilt angle of the cell (the inclination angle of the surface), H Ground height, δt: time increment, h: water head, D8: an integer indicating the direction of flow, i: is the x direction the number of cells: y direction number, j of the cell.
계속해서, 저류시간 산출 단계(S200)에서 저류 시간은 지하수위까지의 높이에 흙의 포화투수계수를 구하는 방법으로 산출할 수 있으며, 지하수까지 침루되는 저류시간을 고려하여 아래의 수학식(4)를 통해 산출된다.Subsequently, in the retention time calculation step (S200), the retention time can be calculated by obtaining the saturation permeability coefficient of the soil at the height above the groundwater, and the following equation (4) is taken into consideration, Lt; / RTI >
여기에서, 여기에서, H ijk : i행, j열, 시간 k에서의 지하수 높이, t : 임의의 시간 t s : 저류시간, △H ijt : i행, j열, 시간 t에서의 지하수 높이 변화량이다.
Here, Here, H ijk: i rows, j columns, ground water height at the time k, t: arbitrary time t s: retention time, △ H ijt: i rows, j columns, ground water height change amount in time t to be.
그리고 산출된 결과값에 근거하여 산사태가 발생할 수 있는 발생형태 및 발생시점을 평가하고 예측하는 평가 및 예측 단계는, 사전에 설정된 기본 데이터값과 상기 산출된 결과값을 비교하고, 비교 결과에 따라 산사태의 발생형태와 발생시점 그리고 발생지점을 평가하고 예측하게 된다.The evaluating and predicting step of evaluating and predicting the occurrence type and occurrence time of the landslide based on the calculated result value compares the basic data value set in advance with the calculated result value, And the point of occurrence and the point of occurrence.
본 발명에서 지반의 포화상태를 지표로부터 포화대, 불포화대, 지하수위 세 층으로 정의할 때, 위의 계산방법으로부터 시간에 따라 지층의 포화상태는 포화대만 있는 경우, 지하수만 있는 경우, 세층이 모두 있는 경우, 전제 포화된 경우로 변화한다. 각 시간의 지층의 포화상태를 사용하여 각 지점에서 산사태해석을 수행하므로써 산사태의 발생 형태와 발생 지점을 예측할 수 있다.In the present invention, when the saturation state of the ground is defined as a saturation zone, an unsaturated zone, and a groundwater zone, the saturation state of the stratum varies with time from the above calculation method, If both are present, it changes to the case of full saturation. By using the saturation state of stratum at each time and performing landslide analysis at each point, it is possible to predict the occurrence pattern and occurrence point of landslide.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 지하수의 분포를 예측하기 위한 방법에 따르면, 지리정보시스템(GIS)의 지형자료를 기반으로 강우의 침투와 지하수의 흐름을 고려하여 3차원 지하수 분포를 계산하여 지하수의 변화를 예측하고, 이에 따라 실시간으로 지하수의 변화를 계산하여 산사태 해석 및 국가 방재에서 효과적으로 활용할 수 있다.According to the method for predicting the groundwater distribution according to the present invention as described above, the three-dimensional groundwater distribution is calculated considering the infiltration of rainfall and the groundwater flow based on the geographical data of the geographic information system (GIS) It is possible to predict the change and calculate the change of groundwater in real time accordingly, so that it can be effectively utilized in landslide analysis and national disaster prevention.
그러므로 본 발명은 산사태에 대한 피해 및 재발을 사전에 모니터링하여 산사태로 인한 인명 및 재산 피해를 방지할 수 있다.Therefore, the present invention can prevent damages to people and property due to landslides by monitoring damage and recurrence of landslides in advance.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형 예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many other obvious modifications can be made therein without departing from the scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims to cover many such variations.
S100: 강우 침투량 산출 단계
S200: 저류시간 산출 단계
S300: 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계
S400: 평가 및 예측 단계S100: Calculation step of rainfall infiltration
S200: Retention time calculating step
S300: Groundwater flow direction and flow rate calculation step
S400: Evaluation and prediction step
Claims (7)
상기 지하수 흐름방향 및 흐름량 산출 단계에서 지하수의 흐름방향과 흐름량은 래스터 모델을 기반으로 아래의 수학식들을 통해 산출되는
(ks : 투수계수(=kx =ky =kz ), s : 셀의 크기(=dx=dy), H : 셀에서 지하수 높이(=dz) : 셀의 경사각(사면의 경사각), H : 지하수 높이, δt : 시간증분, h : 물의 수두, D8 : 흐름방향을 의미하는 정수, i : 셀의 y방향 개수, j : 셀의 x방향 개수)
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.A method for predicting a groundwater flow for a landslide analysis, comprising the steps of: calculating a penetration amount of rainfall infiltrated into a ground by a computer; A retention time calculation step in which a retention time of rainfall infiltrated into the ground is calculated by a computer; And a groundwater flow direction and a flow rate calculation step in which a flow direction and a flow rate of the groundwater are calculated based on a raster model of the geographic information system by a computer,
In the groundwater flow direction and the flow rate calculation step, the flow direction and the flow rate of the groundwater are calculated through the following equations based on the raster model
(K s: permeability coefficient (= k x = k y = k z), s: size (= dx = dy), H of the cell and Ground above the cell (= dz): tilt angle of the cell (the inclination angle of the surface), H : groundwater height, δt: time increment, h : water head, D8: integer representing flow direction, i: number of cells in the y direction,
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
상기 침투량 산출 단계는
강우지속시간, 강우의 누적침투량, 체적함수량, 모관흡수고, 강우강도를 측정하고, 측정된 값에 기초하여 강우의 지반 침투량을 산출하는
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.
The method according to claim 1,
The infiltration amount calculating step
The duration of rainfall, cumulative amount of rainfall, volumetric water content, capillary absorption height, and rainfall intensity are measured, and the ground penetration amount of rainfall is calculated based on the measured value
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
상기 침투량 산출 단계는 아래의 수학식을 통해 산출되는
(여기에서, I : 강우강도, tp : 폰딩이 발생할 때까지의 시간, tw : 강우지속시간, ks는： 포화투수계수, Ψf : 모관흡수고, △θ : 체적함수량, F : 누적침투량)
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.
The method according to claim 1,
The infiltration amount calculating step may be calculated by the following equation
(Where, I: precipitation intensity, t p : Time until the occurrence of the font, t w : Duration of rainfall, k s : saturation coefficient, Ψf: capillary absorption height, Δθ : Volumetric water content, F: cumulative amount of permeation)
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
상기 저류시간 산출 단계에서 저류 시간은 아래의 수학식을 통해 산출되는
(여기에서, H ijk : i행, j열, 시간 k에서의 지하수 높이, t : 임의의 시간 ts : 저류시간, △Hijt : i행, j열, 시간 t에서의 지하수 높이 변화량)
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.
The method according to claim 1,
The retention time in the retention time calculating step is calculated through the following equation
(Where H ijk is the groundwater height at row i, column j, time k, t is any time t s is the retention time, Δ h ijt is the amount of groundwater height change at row i, column j, time t)
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
산출된 결과값에 근거하여 산사태가 발생할 수 있는 발생형태, 발생시점 및 발생지점을 평가하고 예측하는 평가 및 예측 단계를 더 포함하는
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.
The method according to any one of claims 1, 2, 3, and 5,
Further comprising an evaluation and prediction step of evaluating and predicting occurrence patterns, occurrence points and occurrence points at which landslides can occur based on the calculated result values
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
상기 평가 및 예측 단계는 각 시간의 지층의 포화상태를 사용하여 각 지점에서 산사태해석을 수행하므로써 산사태의 발생 형태와 발생 지점을 예측하는
산사태해석을 위한 지리정보시스템 기반의 지하수 분포 예측 방법.The method according to claim 6,
The evaluation and prediction step uses landslide saturation of each time to perform landslide analysis at each point to predict the occurrence pattern and occurrence point of the landslide
Geological Information System Based Groundwater Distribution Prediction Method for Landslide Analysis.
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|---|---|---|---|
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