본 연구에서는 유한한 깊이의 투수층에 의한 파랑 감쇠 현상을 흐름함수에 대한 확장형 완경사방정식을 사용하여 해석하였다. 에너지 감쇠율을 흐름함수에 대한 완경사방정식에 고려할 수 있도록 감쇠항을 제시하였다. 수치실험 시 계산영역에서 반사된 파가 경계에서 재반사되는 문제를 극복하기 위해서, 델타함수 형태의 원천함수를 유도하여 계산영역 내에서 조파하였다. 경사면 위의 파랑의 반사율 측정 실험을 다양한 주기에 대해서 수행하였다. 투수성이 있는 수중둔덕에 대해서, 수치실험 결과는 해석해인 적분방정식의 결과와 대체로 잘 일치하였다. 그러나, 투수계수가 크고 파장이 길수록 본 연구의 결과가 상대적으로 높은 투과율을 보였다.

본 연구에서는 유한한 깊이의 투수층에 의한 에너지 감쇠효과를 고려한 파랑의 변형을 해석하였다. 파의 에너지 감쇠율과 상대수심의 관계식을 제시하였으며, 에너지 감쇠율을 고유함수전개법에 사용하여 투수층에 의한 에너지 감쇠를 계산하였다. 투수성이 있는 수중둔덕에 대해서, 수치실험 결과는 해석해로 간주할 수 있는 적분방정식의 결과와 비교하여 잘 일치하였다. 또한, 투수경사에 의한 반사율을 다양한 주파수에 대해서 실험하였으며, 수치실험 결과, 수심이 매우 커서 수면파가 투수층의 영향을 받을 정도가 아닌 경우에는 상대적으로 파장이 짧은 파랑일수록 투수층의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.

The depth of low permeable layer in Jeju Island was analyzed using the geologic columnar section data. The highest low permeable layer was found in center of Mt. Halla and the deepest area was in eastern part of Jeju Island. The study area, Seongsan watershed, is located in the eastern part of Jeju where the low permeable layer showing deep in a northward direction. Based on this analysis, the MODFLOW modeling was performed for groundwater flow of Seongsan watershed. The boundary of Seongsan watershed was set up as a no-flow and the modeling result showed the difference -0.26~0.62 m compared to the observed groundwater level. Meanwhile, MODFLOW model results considering low permeable layer showed -0.26~0.36 m differences compared to groundwater level and indicated more accurate than no-flow method result. Therefore, to interpret the groundwater flow over Seongsan watershed, comprehensive consideration including the low permeable layer distribution below the basalt layer is needed.

최근 많은 연구를 통해 비탈면의 우기시 안정성 검토 방법이 기존의 해석 방법에 비해 강우를 고려한 침투해석이 보다 경제적이고, 현실적이라는 주장이 제기되고 있다. 최근 개정된 건설공사 비탈면 설계기준에서도 보다 현실적인 안정성 검토를 위해우기 시 강우를 고려하여 침투해석을 실시할 수도 있게 개정되었다. 그러나 침투해석 과정에는 지반의 불투수특성과 강우강도등 고려되는 인자들로 인해 그 과정이 복잡하다는 애로사항이 있다. 본 연구에서는 침투해석을 이용한 보다 효과적인 안정성 검토 방법을 제시하기 위해 흙의 종류와 지속강우 특성에 따른 침투 조건을 변화시켜 일반적인 침투양상을 파악하였다. 그 결과를 이용하여 지표면까지 포화된다는 가정하에 해석을 실시할 수 있는 조건을 제시할 수 있었다.

강우 발생시 지표면으로부터 일어나는 침투현상은 토양내 함수비와 물리적 특성에 따라 습윤전선이 지표면으로부터 지표하로 이동하게 되고, 습윤전선을 기준으로 토양 내 포화 및 불포화 상태의 침투흐름으로 구분된다. 토양의 침투능 지배인자들은 지반의 초기조건과 침투에 따라 모두 연속적인 거동을 나타내지만 기존에 사용되고 있는 Horton 공식(1933)과 Green-Ampt 공식(1911)은 현장의 조건과는 다른 불연속적 침투흐름을 고려한 식으로 실제토양에 적용할 경우 다른 양상을 보이고, 침투흐름 특성을 합리적으로 해석하기에는 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 불포화 투수층의 침투흐름 방정식을 이용하여 토양 물성치에 따른 토양분류별 강우조건과 유효토심에 대한 침투도달시간을 산정하고 분석하였으며, 침투도달시간 산정법을 강우강도와 유효토심을 기준으로 검증하기위해 국립방재연구소의 2008년, 2009년에 시행된 투수성 보도블럭 침투실험 데이터를 이용하였다. 실험의 시행년도와 투수성 보도블럭의 형태에 따라 검증 케이스를 4가지로 분류하고, 강우조건 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr에 의해 불포화 투수층에서 나타난 실측치와 산정된 침투도달시간을 비교하였다. 검증 결과 아래 그림과 같이 2008년에 실시된 침투실험 데이터 A1, B1은 강우강도가 증가함에 따라 실측 침투도달시간에 비해 다소 짧게 산출되었고, 2009년의 침투실험 데이터 A2, B2는 50mm/hr 강우강도를 제외하고 모든 검증케이스는 실측 침투도달시간에 근접하게 나타났다. 이는 A1, B1의 실험조건이 선행토양 함수조건을 구분하지 않고 실험을 실시하였고, A2, B2는 선행토양 함수가 없는 조건으로 설정 후 실험을 실시한 이유로 볼 수 있을 것이다. 따라서 불포화 투수층의 침투해석은 본 연구에서 제시한 토양층의 함수조건과 강우강도에 대한 영향을 고려할 수 있으며 연속적인 침투거동을 나타낼 수 있는 방법이 적합할 것이다.

도달시간 산정에 있어 고려되어야 할 요소에는 유역형상과 흐름상태, 유출특성 등이 있다. 한편 Singh(1976)은 지표면흐름을 Kinematic Wave 이론으로 해석하였으며 유역형상을 평면형상과 수렴형상, 발산형상으로 분류하여 유역형상에 따른 도달시간 산정식을 제시하였다. 본 논문에서는 Singh이 제시한 평면형상에서의 도달시간 산정식에 기초하여 불투수 지표면 유출에서의 도달시간 산정을 다루었다. 이를 위한 이론식 유도는 흐름을 개수로 흐름(층류,