GIS

Aug 19, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7684(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

지리정보시스템(GIS)의 공간정보 처리 능력과 결합하여 Pan Jiazheng 방법을 2차원(2D)에서 3차원(3D)으로 확장하고 그리드 기반의 3차원 산사태 해일 높이 계산 방법을 제안합니다. 열 단위. 먼저, 산사태 관련 데이터를 래스터화하여 그리드 컬럼을 형성하고, 3차원 산사태 힘 분석 모델을 구축합니다. 수직 스트립 방법과 뉴턴의 운동 법칙을 결합하여 동적 평형 방정식을 확립하여 서지 높이를 해결합니다. 또한 GIS 환경에서 3차원 산사태 해일 높이 계산 확장 모듈을 개발하고 그 결과를 2D Pan Jiazheng 방법과 비교하였다. 비교 결과, 제안된 방법으로 얻은 최대 서지 높이는 Pan Jiazheng 방법을 기반으로 한 것보다 24.6% 더 큰 것으로 나타났습니다. 본 논문에서 제안하는 3D 방법은 전통적인 2D 방법에 비해 산사태의 실제 공간 상태를 더 잘 표현하고 위험 평가에 더 적합합니다.

산사태재난은 중력의 작용으로 암반이나 토사가 전체적으로 내리막으로 미끄러져 발생하는 재해를 말하며, 세계 주요 지질재해 중 하나이다. 중대형 산사태의 빠른 미끄러짐 속도와 긴 미끄러짐 거리는 매년 막대한 인명과 재산 손실을 초래합니다. 이 중 저수지 제방 산사태는 물 속으로 미끄러질 때 더 큰 파도를 일으키며, 이는 지나가는 선박과 주변 건물에 큰 피해를 주어 전 세계적으로 많은 우려를 불러일으키고 있습니다. 1963년 이탈리아 Vajont 저수지에서 발생한 산사태로 인해 100m 높이의 해일이 발생하여 최소 2,000명이 사망한 등 전 세계적으로 산사태로 인한 급증 사건이 많이 있습니다1. 2015년 중국 충칭 우산에서 붉은 암석이 솟아오른다2; 2014년에는 중국 후베이에서 다얀탕(Dayantang)이 급증합니다3. 이 모든 것이 큰 사상자와 경제적 손실을 가져왔습니다. 따라서 저수지 제방 산사태로 인한 서지파 위험을 평가하는 것은 매우 중요합니다.

서지 높이를 계산하는 것은 서지 위험을 평가하는 주요 지표 중 하나입니다. 서지 높이를 계산하는 방법은 크게 이론적인 분석 방법4,5,6,7,8, 수치 시뮬레이션 방법10,11,12,13,14, 물리적 모델링 방법15,16,17로 나눌 수 있다. 그 중 이론적 분석 방법 중 Pan Jiazheng 방법은 간단한 모델링 프로세스로 인해 엔지니어에 대한 요구 사항이 적고 정밀도가 높기 때문에 엔지니어링 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

Pan Jiazheng 방법은 Noda에서 유래되었습니다. Noda4는 선형 이론에서 얻은 해를 활용하여 비선형 영역에서 가장 큰 서지의 진폭을 찾는 대략적인 방법을 제안했습니다. 이후 많은 학자들이 더욱 심층적인 연구를 진행해 왔다. 이를 토대로 Pan Jiazheng 학자5는 산사태 몸체를 여러 개의 2차원 수직 스트립으로 나누고 산사태의 수평 및 수직 이동을 고려하여 해일 높이를 계산했습니다. 이 방법을 판가정(Pan Jiazheng) 방법이라고 합니다. 이 방법은 수년에 걸쳐 적용되고 개선되었습니다. 예를 들어 Dai et al.6은 Pan Jiazheng 방법을 사용하여 Three Gorges Reservoir 지역의 Xiaduling 산사태의 미끄러짐 속도를 계산했습니다. Huang 등7은 물의 저항과 마찰계수의 변화를 고려하여 Pan Jiazheng 방법을 개선했습니다. Miao 등8은 최대 서지 높이를 예측하기 위해 2D 수직 스트립 방법을 기반으로 한 슬라이딩 블록 모델을 제안했습니다.

Pan Jiazheng 방법은 일부 개선되었지만 아직은 2D 단계이므로 2D 단면을 선택하면 계산 결과가 달라집니다. 그러나 실제 산사태 상태는 3차원(3D)이기 때문에 2차원 분석 방법으로는 실제 산사태 상태를 합리적으로 모사할 ​​수 없습니다. Hu18은 2D 상태 분석을 통해 얻은 값이 3D 상태 값의 약 70%라고 제안했습니다. 2D 모델을 기반으로 한 Pan Jiazheng 방법은 고정밀 결과 값을 얻을 수 없었기 때문에 3D 상태 분석을 기반으로 한 Pan Jiazheng 방법에 대한 연구는 계산 정확도를 향상시키는 데 큰 의미가 있습니다.