Characteristics of Soil Erosion on the Forest Fired Sites by Using Rainfall Simulator

인공강우장치를 이용한 산불발생지의 토양침식 특성에 관한 연구

  • Lee, Heon Ho (Dept. of Forest Resources, College of Natural Resources Yeungnam University) ;
  • Joo, Jae Duk (Dept. of Forest Resources, College of Natural Resources Yeungnam University)
  • 이헌호 (영남대학교 자연자원대학 산림자원학과) ;
  • 주재덕 (영남대학교 자연자원대학 산림자원학과)
  • Received : 2006.06.19
  • Accepted : 2006.11.15
  • Published : 2006.12.30

Abstract

The purpose of study is to measure soil erosion quantity for elapsed four years from the fire on forest fired sites of Dong-gu, Daegu. This study was conducted to investigate the characteristics of soil erosion by fire occurrence influencing on the soil erosion were. Also analysis result follows that the relations between soil erosion quantity and rainfall intensity, the slope and elapsed year. The results analysed were as follows: 1. Soil erosion by year of occurrence of forest fire was increased 1.9 to 5.7 times as rainfall intensity was increased by 30 m/hr, and 1.4 to 14.2% as degree of slope was increased by $10^{\circ}$. 2. In the first year of forest fire occurrence, soil erosion was fairly heavy for 10 minutes of initial rainfall of which rainfall intensity was 80 m/hr and degree of slope was $30^{\circ}$. The amount of soil erosion was gradually reduced as elapsed time. From two years after fire, the amount of soil erosion by rainfall intensity and degree of slope was nearly constant. 3. The amount of soil erosion by rainfall intensity and slope in accordance with elapsed time after fire was reduced 28.9 to 94.1% in three years after occurrence of forest fire as compared to the first year of fire. Soil erosion was fairly heavy by rainfall intensity and slope in the first year of fire, but it was gradually reduced from two years after fire. 4. In the analysis on influences of each factors on the amount of soil erosion on forest fired sites, the amount of soil erosion was significant differences in major impacts of each rainfall intensity, degree of slope and elapsed year after fire and interaction of rainfall intensity${\times}$degree of slope and rainfall intensity${\times}$elapsed year after fire, but no differences were observed in interaction of degree of slope${\times}$elapsed year after fire and rainfall intensity${\times}$degree of slope${\times}$elapsed year after fire. Rainfall intensity was the most affecting factor on the amount of soil erosion and followed by degree of slope and elapsed year after fire. 5. For correlation between soil erosion and affecting three factors, soil erosion showed significant positive relation with rainfall intensity and degree of slope at I % level, and significant negative relation with elapsed year after fire at 1 % level. 6. As a result of regression of affecting three factors on soil erosion. rainfall intensity was most significant impact factor in explaining the amount of soil erosion on forest fired sites, followed by degree of slope and elapsed year after forest fire. 7. The formula for estimating soil erosion using rainfall intensity, degree of slope and elapsed year after forest fire occurrence was made. S.E = 0.092R.I + 0.211D.S - 0.942E.Y(S.E : Soil erosion, R.I : Rainfall intensity, D.S : Degree of slope, E.Y : Elapsed year after forest fire occurrence)

인공강우발생장치를 이용하여 4년간 대구 동구지역에 발생한 산불발생지를 대상으로 산불발생지사면의 토양침식량을 계량화하기 위하여 산불발생 후 경과년수에 띠라 각 지역에 대한 강우강도 및 경사별로 토양침식량을 관측하여 산불발생지의 토양침식 특성을 구명하고, 또한 토양침식량과 강우강도, 경사, 경과년수와의 관계를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 산불발생연도별 토양침식량은 강우강도가 30 mm/hr씩 증가함에 따라서 1.9~5.7배 증가하였고, 경사가 $10^{\circ}$씩 증가함에 따라서는 1.4~14.2배 증가하였다. 2. 산불발생당년에는 강우강도 80 mm/hr, 경사 $30^{\circ}$에 대해 초기 강우 10분 동안 토양침식이 많이 발생하였으며, 시간이 경과할수록 점차 그 양이 감소하는 경향을 보였고, 산불발생 후 2년 뒤부터는 강우강도 및 경사별로 경과시간에 따른 토양침식량은 거의 일정하였다. 3. 산불발생 후 경과년수에 따라 강우강도 및 경사별 토양침식량은 산불발생 3년 후의 경우 발생당년에 비해 28.9%~94.1%로 감소하였고, 산불발생당년에는 강우강도 및 경사별로 토양침식량이 많았으며, 산불발생 후 2년 뒤부터 점차 토양침식량의 감소추세가 둔화되었다. 4. 산불발생지사면에서의 토양침식량에 대해 각 인자간의 영향성을 분석한 결과, 강우강도, 경사, 경과년수의 각각의 주효과와 강우강도${\times}$경사, 강우강도${\times}$경과년수의 상호작용 효과에 대해서는 차이를 보였고, 경사${\times}$경과년수, 강우강도${\times}$경사${\times}$경과년수의 상호작용 효과에 대해서는 차이가 없었다. 토양침식량에 영향을 미치는 인자의 영향도는 강우강도가 가장 큰 영향을 미치고 다음이 경사, 경과년수의 순이었다. 5. 토양침식량과 이에 영향을 미치는 인자들과의 상관관계에 있어서, 강우강도, 경사간에는 1%수준에서 유의적인 정(+)의 상관관계가 있었고, 경과년수는 1%수준에서 유의적인 부(-)의 상관관계가 나타났다. 6. 토양침식량과 이에 영향을 미치는 인자들과의 회귀분석 결과, 산불발생지사면에서 토양침식량을 설명하는데 유의한 인자는 강우강도, 경사, 경과년수이었다. 7. 강우강도, 경사, 경과년수를 이용하여 다음과 같은 토양침식량 추정식을 산출하였다. S.E = 0.092R.I + 0.211D.S - 0.942E.Y(S.E : 토양침식량, R.I: 강우강도, D.S: 경사, E.Y: 경과년수)

Keywords

References

  1. 박상덕, 이종국, 박덕근, 심재현. 2000. 산불피해지역의 토사유출량 조사연구. 대한토목학회 논문집 20(7): 191-194
  2. 박재현. 1995. 백운산 성숙활엽수림 개벌수확지에서 벌출직후의 환경변화와 운재로 침식에 관한 연구. 서울대학교 대학원 농학박사학위논문. 137pp
  3. 오세진. 1988. 인공강우하에서 점토함량에 따른 토양침식양상. 건국대학교 대학원 석사학위논문. 34pp
  4. 우보명. 1976. 토양침식에 작용하는 몇가지 요인의 영향에 관한 연구. 한국임학회지 29: 54-101
  5. 이창우, 이천용, 조병훈. 2002. 고성 산불피해임지의 토사유출 특성. 한국임학회. 2002년도 학술연구 발표논문집: 269-271
  6. 정원욕. 1997. 산불이 토양침식 및 계류수질과 식생변화에 미치는 영향. 경상대학교 대학원 석사학위논문. 43pp
  7. 조병진, 윤충섭, 1983. 강우에 의한 토양침식량 예측에 관하여. 경상대학교 논문집(이공계열) 22: 133-138
  8. 황 증. 1976. 강우가 토양침식에 미치는 영향. 경상대학교 논문집 15: 69-73
  9. 三原著秋. 1951. 雨滴と土壤浸蝕. 日本農業技術研究所報告 1: 1-59
  10. 種田行男. 1946. 農地保全. 理工圖書. 束京. pp. 15-16
  11. 中野秀章. 1971. 森林伐採および伐採地の植生變化が流出に及ばす影響. 林試研報 240: 1-251
  12. 川口武, 雄瀧口,喜代志. 1957. 山地士壤浸蝕の研究(III). 地被物の浸蝕防止機能に關する實驗. 林業試驗場研究報告 95: 95-98
  13. Chandler, C., Cheney, P., Thomas, P. Trabaud, L., and Willianms, D. 1983. Fire in foresty. Forest fire behavior and effects. John Wiley & Sons. New York. 450pp
  14. Farmer, E.E. and Van Haveren, B.P. 1971. Soil erosion by overland flow and raindrop splash on three mountain soils. USDA Forest Serv. Res. Pap. INT-100. 14pp
  15. Lowdermilk, W.C. 1930. Influence of forest litter on runoff percolation and erosion. Jour. For. 28(4): 474-491