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J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 16(5); 2016 > Article
도시지역 오프라인 빗물저류조 유입부에 따른 운영 결정

Abstract

Recently, flood frequently have occurred because of high ratio of impervious area in urban area. However, measures of preventing floods is only structural measures such as increasing pump stations, sewer networks and detention storages. Additionally, nonstructural measures such as operation of drainage facilities are essential because structural measures require much time and cost. In this study, new type and operation of urban offline detention storages including structural/nonstrucutral measures are suggested. The inlet type of detention storage having fixed weir by design is replaced by inlet gate and it is open and close by level of inlet and monitoring node. Maximum flood reduction effects by new inlet and operation are over 17% in 2010 and 2011 rainfall events compared with present.

요지

최근 도시지역에서는 높은 불투수면적비 때문에 침수량이 급증하고 있지만 현재의 치수대책들은 빗물펌프장, 우수관거 및 빗물저류조를 포함한 내배수시설들을 증설하는 구조적인 대책에 머물고 있다. 게다가 구조적인 대책의 경우 많은 시간 및 비용이 소요되므로 내배수시설의 운영과 같은 비구조적인 대책이 필요하다. 본 연구에서는 구조적/비구조적 치수대책을 포함한 도시지역 오프라인 빗물저류조의 새로운 유입부 형식 및 운영을 제안하였다. 기존의 설계에 의해 정해진 높이의월류턱으로 설계되고 있는 빗물저류조 유입부 형식을 수문형태로 교체하고 유입지점 및 모니터링 지점의 수위에 따라 수문개폐를 결정하는 운영을 실시하였다. 본 연구에서 제안한 유입부 형식 및 운영은 기존에 비해 2010년 강우 및 2011년 강우를 적용하였을 때 최대 17% 이상의 침수저감 효과를 보인다.

1. 서론

최근 이상기후 및 온난화에 따른 집중호우가 빈번하게 발생 하고 있으며 이에 따라 다양한 형태의 침수피해가 발생하고 있다. 특히 도시지역에서는 높은 불투수면적 및 짧은 도달시간 때문에 첨두유출량 및 침수량이 급증하고 있으며 이를 해 결하기 위해 빗물펌프장 설치, 관거정비 및 빗물저류조 설치 등의 구조적인 치수대책들이 실시되어 왔다. 하지만 구조적인 치수대책의 경우 설계 및 시공에 막대한 비용과 시간이 필요하기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위해 내배수시설의 효율을 극대화할 수 있는 내배수시설 운영 등을 포함한 새로운 방식의 비구조적 침수대책도 추가적으로 고려해야만 한다.
도시지역에서의 원활한 배수를 위해 다양한 수리구조물이 설계및시공되고있으며특히 빗물저류조의경우 하천 및 제내지에서의 첨두홍수량 저감에 유용하게 사용되고 있다. 빗물 저류조는 크게 오프라인 및 온라인으로 구분할 수 있으며 일반적으로 큰 규모로 설계되는 온라인 빗물저류조는 오프라인 빗물저류조보다 연속강우에 효율적으로 대처가 가능하다. 반면, 오프라인 빗물저류조는 대개 도시지역 우수관망 내에 설치되는 경우가 많으며 일반적으로 저류용량이 작고 장기간 지속되는 연속강우의 초반부에 저류를 시작하기 때문에 연속 강우에 효율적으로 대처하기 어렵다.
도시지역 내배수시설 중 빗물펌프장 및 빗물저류조를 대상으로 하는 연구들이 주목 받기 시작하였다. 먼저 해외의 빗물 저류조에 대한 연구들을 살펴보면, Multi-objective genetic algorithms(MOGA) 를 이용한 저류조 용량 및 위치 최적화 (Chung et al., 2008), 소유역에서 저류조의 용량 결정 (AL-Hamati et al., 2010) 및 도시배수시스템에서의 저류조 평가를 위한 확률적 강우 분석 (Andrés-Doménech et al., 2010, 2012) 등의 연구들이 진행되었다. 뿐만 아니라 저류조 위치, 매개변 수 및 용량 최적설계에 대한 다양한 연구들이 주목을 받았다(Chill and Mays, 2013; Tao et al., 2014).
빗물펌프장에 대한 연구들을 살펴보면 도시유역에서의 예측기반 빗물펌프장 운영 (Tamoto et al., 2008), 빗물펌프장 설계에 대한 일반적인 방법 (Graber, 2010) 및 실시간 빗물펌프 장 운영 (Hsu et al., 2013) 등의 연구들이 진행되었다. 도시유역 내배수시스템에 관한 연구들로는 수리학적 평가모형을 사용하여 도시내배수시스템의 탄력성 평가 (Mugume et al., 2014), 강우량과 침수량간의 관계조사 (Gaudio et al., 2015) 등이 있었다.
국내에서도 빗물펌프장 및 빗물저류조에 관한 많은 연구가 실시되었다. 먼저 빗물펌프장에 관한 연구를 살펴보면 운영기 법 및 운영시스템에 관한 연구가 계속되었다. 내배수시스템 실시간 운영모형을 이용한 빗물펌프장 운영기법 (Lee et al., 2007) 및 빗물펌프장 운영시스템 개선 및 적용과 경제효과를 분석(Joo et al., 2010) 하는 등의 연구들이 개발되었다.
하지만 빗물저류조에 대한 연구는 구조적인 치수대책을 강조하는 연구들이 주를 이루었다. 과거 도시침수방지를 위한 저류지 모형을 개발 (Park and Han, 2006) 하는 등의 연구가 진행되었으나 치수효과를 극대화시키기 위해서는 운영을 포 함한 비구조적 대책에 대한 연구는 미흡했다. 빗물저류조 운영에 대한 연구로 도시지역에서의 오프라인 빗물저류조 운영 방법 개발 (Lee et al., 2016)과 같은 연구가 있었으나 유출부에서의 배수펌프의 운영에 대한 연구를 실시하였기 때문에 유입부에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
위와 같이 도시유역에서의 빗물펌프장 및 빗물저류조에 대 한 연구들이 진행되었으나 빗물저류조 유입부의 설계 및 운영에 대한 연구는 없을 뿐만 아니라 빗물저류조의 홍수저감 효율성을 극대화하기 위해서는 유입부 및 유출부에 대한 운영이 필수적이다. 일반적으로 도시지역에 설치되는 오프라인 빗물저류조들은 우수의 저류만을 목적으로 하기 때문에 유입 및 유출을 유동적으로 제어하는 방식의 운영을 전무한 실정이다. 현재 빗물저류조 운영은 배제시간을 정하여 펌프용량을 설계하고 빗물저류조 내수위를 기반으로 한 방류수위를 정하여 이에 따라 방류를 실시하는 운영이 이루어지고 있다.
본 연구에서는 도시지역 우수관망 내에 설치되는 오프라인 빗물저류조의 유입부를 대상으로 하여 연구를 진행하였다. 빗물저류조 운영은 유입과 유출 부분으로 구분할 수 있는데 유입의 경우 월류턱의 높이에 따라 고정적인 유입량을 받을 수 있도록 설계되어 있다. 고정 높이의 월류턱을 넘는 유입량은 전량 빗물저류조로 유입되므로 현재의 설계방식으로는 유입 량 조절을 통한 운영이 어렵다. 우수관거의 수위를 고려한 저류를 실시하여 현재의 빗물저류조 유입부 및 운영에 비해 빗물저류조 내의 추가적인 저류공간을 확보하는 방식을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 방식을 2010년, 2011년 강우에 적용하고 효과를 검토하였다.

2. 연구방법

2.1 연구개요

본 연구는 빗물저류조 유입부 형태, 모니터링 지점 선정 및 모니터링 지점을 고려한 빗물저류조 운영 등의 세 부분으로 구성되어 있다. 빗물저류조유입을 고려한 구조적/비구조적 대 책이 하나로 고려될 수 있는 복합적인 방식을 제시하고자 한다. 아래의 Fig. 1 은 연구흐름도를 보여주고 있다.
Fig. 1
Research flow
KOSHAM_16_05_063_fig_1.gif
연구의 진행과정은 다음의 step 1 부터 step 8 과 같다.
step 1: Huff 분포(1967) 를 바탕으로 회귀식을 산정한다.
step 2: 모의를 위한 Huff 분포에서의 분위 및 지속시간을 결정한다.
step 3: 대상유역에서 최초월류가 발생할 때까지 지속시간 별로 강우총량을 증가시킨다.
step 4: 각 지속시간별 최초월류발생지점을 확인한다.
step 5: 빗물저류조 유입지점을 확인한다.
step 6: 빗물저류조 유입부를 수문으로 교체한다.
step 7: 최초월류지점에 의한 모니터링 지점과 빗물저류조 유입지점에서의 수위를 바탕으로 하여 운영을 적용한 강우 유출 모의를 실시한다.
step 8: 각각의 방법에 따른 강우 -유출 결과를 비교한다.
Step 7 에서의 운영을 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 빗물저류조 수문운영을 위한 기준수위를 결정한다. 예를 들어, 50% 로 결정하게 된다면 모니터링 지점 A와 유입지점 B의수 위가 지점의 높이 대비 50% 이상일 경우 수문개방을 실시하고 둘 중 하나이상 수위가 그 이하로 내려가게 되면 폐쇄한다. 우수관거의 상황을 모니터링 지점 A와 유입지점 B를 통해 파 악하고 이를 기반으로 빗물저류조 유입수문의 개폐를 결정하 는 방식이다.
현재의 빗물저류조 유입부 설계방식인 고정된 높이의 월류 턱은 우수관망의 상황을 고려하지 못한 채 낮은 빈도에서의 유입량을 전량 저류하게 된다. 이는 곧 빗물저류조의 추가저류공간 확보를 어렵게 만들며 연속강우에 의한 침수가 발생 할 확률이 높아지게 된다. 본 연구에서 제안하는 방법은 유입 량을 조절할 수 있는 수문을 설치하고 우수관망의 상황을 고려할 수 있는 모니터링 지점의 수위에 따라 이를 조절하는 방식을 취하고 있다.

2.2 빗물저류조 유입부 형태 변경

현재 국내에 설치되어 있는 빗물저류조에서의 유입부 형태는 월류턱으로 되어 있다. 월류턱 높이는 일반적으로 빗물저 류조의 설계빈도보다 작은 빈도로 설계된다. 빗물저류조의 방류는 내수위가 방류수위에 도달하거나 강우가 종료된 후에 실시하게 되며 도시유역에 설치되는 배수펌프의 규모는 설계시 계산된 배제시간에 의해 결정된다. 도시지역에 설치되는 일반적인 빗물저류조의 형태는 Fig. 2 와 같다.
Fig. 2
Structure of detention storage
KOSHAM_16_05_063_fig_2.gif
고정된 높이의월류턱으로는 운영을 실시할 수 없을뿐만 아 니라 저빈도의 초기강우에서도 유입이 되기 때문에 후속강우에 의한 유출량 저류능력을 저해한다. 이를 보완하기 위하여 수문을 설치하고 모니터링 지점 및 유입지점에서의 수위를 기반으로 운영하는 방식을 제안하였다.
현재 빗물저류조 운영에서의 배수펌프는 두 가지의 조건에 서만 가동된다. 첫 번째 조건은 강우가 종료되었다고 판단되면 방류를 시작하는 것이다. 두 번째 조건은 빗물저류조 내수위 가 방류수위에 도달했을 때이다. 빗물저류조 설계시 여유고를 제한 한계수위, 즉 방류수위에 도달하게 되면 방류를 시작한다. 본 연구에서는 방류조건의 경우 동일하게 설정하고 모의 하였다.

2.3 모니터링 지점 선정

빗물저류조로 들어오는 유입량을 조절하기 위하여 기존의 월류턱 대신 유입수문을 설치하였다. 유입수문의 개폐를 결정 하는 운영은 우수관망에서의 수위를 기반으로 이루어지게 되 며 우수관망의 상황에 따른 운영을 실시하기 위해 모니터링 지점을 선정하였다.
모니터링 지점을 선정하기 위한 방법은 최초월류발생지점 검토이다. 최초월류발생지점 검토는 Huff 분포를 이용하여 지속시간별 확률강우식을 만들면서 시작한다. 그 후 대상유역 에 맞는 적절한 Huff 분위를 선택하고 강우총량을 1mm 부터 1mm 씩 증가시켜 가면서 강우 -유출모형에 입력하여 최초월 류가 발생할 때까지 검토하게 된다. 대상유역의 지점들 중 침 수가 처음 발생하였을 때의 지점을 모니터링 지점으로 선정한다.
다만 최초월류발생지점이 빗물저류조에서 멀리 있는 지선으로 선택되거나 해당지점의 수위가 유역을 대표하기 힘들다 고 판단되면 간선관거에서의 최초월류발생지점을 검토하여 모니터링지점을 선택한다.

2.4 모니터링 지점을 고려한 빗물저류조 운영

빗물저류조 유입부에서의 수위와 모니터링 지점에서의 수 위를 바탕으로 하여 유입량을 제어하는 운영을 제안하였다.
운영에 대한 모식도는 Fig. 3 과 같다.
Fig. 3
New method in detention storage
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빗물저류조 유입부 지점의 높이와 모니터링 지점의 높이가 다를 수 있으므로 각 지점의 운영기준 수위를 무차원으로 0.1D에서 1.0D까지 분포시켜 적용하였다. 예를 들어, 모니터 링 지점의 높이가 1.5 m 이고 수위가 1.2 m 라고 가정한다면 수위의 높이를 1.2 m 로 나타내지 않고 0.8D(=1.2 m/1.5 m) 로 표현하였다.

3. 적용 및 분석

3.1 대상유역

서울에 있는 한강은 반포천, 왕숙천, 안양천, 중랑천 등과 같은 지류로 이루어져 있는데 본 연구에서는 도림천 유역에서 대상유역을 선택하였다. 도림천은 서울시 25개의 행정구 역 중 구로구, 영등포구, 관악구 등의 행정구역에 접하여 있으며 대방천, 봉천천 등과 같은 지류들을 가지고 있다.
도림천 유역은 총 10개의 빗물펌프장 (대림3, 대림2, 도림2, 구로1~4, 문래, 신림, 신림5), 2 개의 빗물저류조 (대림어린이, 관악산), 2 개의 지류로 구성되어 있다 (Fig. 4). 본 연구에서 제 안한 빗물저류조 유입부 형태 및 운영 결정을 적용하기 위하 여대림어린이공원 빗물저류조가 위치하고 있는 대림3 빗물 펌프장 배수구역을 선택하였다. 적용할 대상으로 선택한대림 3 빗물펌프장 배수구역의 경우 총 248.54 ha 의 면적으로 유역 출구에 위치한 대림3 빗물펌프장으로 연결된 우수관망 상류에 위치한 대림어린이공원 빗물저류조가 설치되어 있으며 2009년 설치 후 2010년및 2011년에 연속하여 침수가 발생하였다.
Fig. 4
Information of Dorim stream(from Google Earth Imagery© Google Inc., 2015)
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3.2 강우자료

국민안전처에서 발행되었던 2008년부터 2014년까지의 재해연보에서 연도별로 가장 피해를 많이 준 기간의 강우사상이 선택되었고 각각의 운영에 따른 침수피해 저감을 검토하 기 위해 사용되었다. 재해연보는 각각의 재해유형에 따른 분류, 지역에 따른 분류, 기간에 따른 분류 등을 실시하여 통계 를 내었으며 각종 태풍의 진행경로 등도 기록해 놓았기 때문에 통계분석 및 자료취득기간 선정에 매우 유용하다. Table 1 에서는 재해연보를 바탕으로 검토하였던 2008년부터 2014년까지의 강우기간을 정리하였다 (Ministry of Public Safety and Security, 2008~2014). 2008년부터 2014년까지의 기간 중 대상유역에 피해를 준 기간은 2010년 9월 23일 및 2011년 7월 27일이다. 지속시간 에 따라 빈도를 분석하면 2010년 9월 23일 강우의 경우 지속 시간 240 분에서 약 100년 빈도의 강우로 추정되며 2011년 7월 27일 강우의 경우 지속시간 1080 분에서 약 100년 빈도의 강우로 추정되는 매우 큰 강우이다.
Table 1
Period of rainfall data
Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Period 7.23 ~ 7.25 7. 9 9.20 ~ 9.21 7.26 ~ 7.28 8.20 ~ 8.22 7.12 ~ 7.14 8.23 ~ 8.27
대림어린이공원 빗물저류조는 20년 빈도로 설계되었으며 5년 빈도 이상의 유량은 월류턱을 넘어 빗물저류조로 유입되는 방식이다. 월류턱은 폭 2 m, 높이 0.4 m(0.27D, 0.4/1.5)로 설계되었으며 폭 2m, 높이 1.5 m의 구형관거 유입관거의 우 측에 위치한다. 결과적으로 빗물저류조 총 높이는 3.2 m 이고 1m의 여유고를 가지며 총 저류용량은 2,447 m3이다. 빗물저류조의 배수는 자연배수가 불가능하며 오직 두 개의 22 kW 의 수중펌프에 의해 가능하다. 수중펌프의 용량은 한 대당 9.0 m3/min 이며 전수두는 6.0 m 이다(Yeongdeungpo-Gu, 2007).

3.3 적용모형 구성

강우-유출 모의를 위해 사용한 모델은 EPA-SWMM(Storm Water Management Model) 5.0 버전이다. 서울시에 구축된 GIS 자료를 바탕으로 하여 대림어린이공원 빗물저류조가 포함된 우수관망을 구성하고 모의를 실시하였다. 대상유역의 관 망도는 다음의 Fig. 5 와 같다.
Fig. 5
Daerim drainage system
KOSHAM_16_05_063_fig_5.gif
적용모형의 검보정을 위해 기상청 AWS 510 지점 2010년 9월 21일및 2011년 7월 27일 강우를 적용하였으며 대림3 빗물펌프장 펌프가동 기록 및 유수지 수위 변동을 기반으로 유입량을 역산정 하였다. Fig. 6 은 2010년 9월 21일 강우에 의한 보정, Fig. 7 은 2011년 7월 27일 강우에 의한 검정 결과이다.
Fig. 6
Calibration of Daerim drainage system
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Fig. 7
Validation of Daerim drainage system
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3.4 모니터링지점 선정

모니터링 지점을 선정하기 위해 Yoon et al. (2013) 이 한국 에 대한 적정 강우분포로 제안한 Huff 3분위 분포를 바탕으로 확률강우를 생성하였다. Huff 분포에서의 분위는 최대치가 어느 위치에 있느냐에 따라 결정된다. 3분위의 경우 최대 치가 후반부에 오는 양상을 보인다. 모니터링 지점 선정을 위한 방법은 최초월류발생지점 검토이다. 기존 최대월류발생지 점은 현재 빗물저류조가 설치된 곳으로월류량에 대한 민감도는 공간적으로 균등하여 최초월류발생지점을 모니터링 지점으로 선택하였다.
먼저 최초월류발생지점 모의를 위해 대상유역의 도달시간인 30분부터 90분까지 3개의 강우지속시간 (30 분, 60분, 그리고 90분)을 선택하였다. 지속시간별로 강우총량을 1mm부터 최초월류가 발생하는 때까지 증가시키고 대상유역 우수관망 에서 최초로월류가 발생하는 지점을 검토하는 방식이다. 일반적으로 지선에서 최초월류가 발생하는 경우가 많지만 지선의 설계빈도는 5년에서 10년에 불과하다. 설계빈도가 작은 지선에서의 최초월류발생지점은 대상유역의 우수관망을 대표 한다고 보기 힘들므로 간선에서 최초월류가 발생할 때까지 강우총량을 증가시켜 검토하였다. 지선과 간선을 구분하는 방식은 집수지역의 면적에 따라 구분되는데 0.12 km2보다 큰 경우에는 간선, 0.12 km2보다 작은 경우에는 지선으로 분류한다. 모니터링 지점을 위해 검토한 내용은 다음의 Table 2 과 같다.
Table 2
Information of monitoring nodes
Duration (min) First flooded node in main conduits (Total rainfall volume) Note
30 560 (79 mm) Inlet node is an additional monitoring node
60 560 (104 mm)
90 575 (154 mm)
빗물저류조 유입부 운영을 위한 모니터링 지점으로 최초월류발생지점인 560지점과 유입부 지점을 선정하였다.

3.5 적용결과

기존의 빗물저류조 운영은월류턱을 통해 우수관거로부터 유입량을 받으며 자연배수가 불가능할 경우 배수펌프를 이용하여 저류된 우수를 방류한다. 빗물저류조 운영은 두 가지의 방류조건을 가지고 있는데 빗물저류조 내수위가 한계수위에 도달하게 되면 방류를 시작하거나 강우가 종료되었다고 판단되면 방류를 시작한다.
도시지역 우수관망에 설치되는 오프라인 빗물저류조는 일 반적으로 우수관망에서 퉁수능이 부족한 구간이 발생할 때 이를 보완하기 위하여 설치된다. 하지만 대상유역에 낮은 빈 도의 강우가 오더라도 유입지점의 수위가월류턱을 넘게 되면 저류를 시작하게 된다. 이러한 유입방식은 연속강우가 발 생하였을 때 낮은 빈도의 강우로 빗물저류조가 저류공간을 채우게 된다. 만약 연속적으로 강우가 발생하게 된다면 빗물 저류조는 저류능력을 상실한 채로 유지된다. 만약 후속강우의 빈도가 선행강우의 빈도보다 높다면 빗물저류조는 우수관거에서의 첨두유량을 저감시키기 위한 역할을 수행할 수 없다.
본 연구에서 제시한 빗물저류조 유입부에 수문을 설치하고 모니터링 지점을 고려한 빗물저류조 운영을 대상유역에 적용 하였다. 기존의 방법 (고정 inlet) 과 새로운 방법 (수문에 의한 조작 가능 inlet) 을 적용하여 강우 -유출 모형에 의한 모의를 실시한 후 결과를 비교하였다. 2010년에 침수피해가 발생한 기간인 9월 20일에서 21일까지의 기상청 AWS 510 지점 1분 단위 강우자료를 입력하여 2010년 침수에 대한 모의를 실시 하였다. 기존의 방법에 따른 침수량과 본 연구에서 제시하는 방법에 따른 침수량을 Fig. 8 에 비교하였다.
Fig. 8
Flooding volume comparison between two different inlet operations in 2010
KOSHAM_16_05_063_fig_8.gif
2010년 강우를 적용한 결과를 살펴보면 모니터링 지점과 유입부 지점에서의 수위가 0.5D 이상일 때 수문을 개방하여 빗물저류조로 유입을 시키는 경우에 기존의월류턱을 통한 유입보다 침수량이 적은 것을 확인할 수 있다. Fig. 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 최대효과를 보이는 수위는 0.56D 이며 이때 침수량은 1,656 m3이다. 기존 빗물저류조 유입부 방식 및 운영에 따른 침수량인 6,617 m3에 비해 4,961 m3만큼의 침수가 저감되었음을 확인할 수 있었다.
2010년 강우를 적용하였을 때와 마찬가지로 2011년 강우도 침수피해가 발생한 기간인 7월 26일에서 28일까지의 기상청 AWS 510 지점 1분단위 강우자료를 입력하여 2011년 침수에 대한 모의를 실시하였다. 기존 방식에 의한 침수량과 본 연구에서 제시하는 방법에 따른 침수량을 Fig. 9 에 비교하였다.
Fig. 9
Flooding volume comparison between two different inlet operations in 2011
KOSHAM_16_05_063_fig_9.gif
2011년 강우를 적용한 결과에서는 모니터링 지점과 유입부 지점에서의 수위가 0.4D 이상일 때 수문을 개방하여 빗물저 류조로 유입을 시키는 운영을 실시하였을 때 기존의월류턱 을 통한 유입에 비해 침수량이 저감되었다. Fig. 9 에서 확인할 수 있는바와 같이 최대효과를 보이는 수위는 0.67D 부터 1.0D 까지이며 이 때 침수량은 551 m3이다. 기존 빗물저류조 유입 부 방식 및 운영에 따른 침수량인 664 m3에 비해 113 m3만큼 의 침수가 저감되었음을 확인할 수 있었다.
Fig. 8Fig. 9 에서 수심비가 증가할 때 일률적으로 침수량이 감소하지 않고, 일부 수심비 구간에서 커지는 이유는 유출부에서의 방류 때문이다. 현재 빗물저류조의 방류는 우수관 거에서의 수위와 상관없이 내수위가 한계수위에 도달하면 방 류를 시작한다. 빗물저류조의 방류시점이 우수관거에서의 첨두수위 시점과 일치할 경우 수심비가 증가하더라도 침수가 늘어나는 양상을 보인다.

3.6 결과분석

본 연구의 목적은 오프라인 빗물저류조의 유입부 형태 및 운영을 결정하는 것이다. 대상유역인 대림3 빗물펌프장 유역 에 침수가 발생하였던 2010년 및 2011년 강우를 적용하여 강 우-유출 모의를 실시하고 침수량을 검토하였다. 침수량을 검 토한 결과 2010년 및 2011년 강우를 적용하였을 때 최대 17%이상의 침수가 저감되었다.
2010년 모의에서는 모니터링 지점 및 유입부 지점에서의 수위가 0.5D 이상일 때 수문을 개방하여 우수를 빗물저류조로 유입하면 침수저감에 효과가 있었다. 2011년 모의에서는 수 위가 0.4D 이상일 때 수문을 개방하여 우수를 빗물저류조로 유입하면 기존의 운영에 비해 침수가 저감되었다.
우수관망은 도시침수와 직접적으로 발생되므로 우수관망 내에 설치되는 오프라인 빗물저류조의 형태 및 운영은 우수 관망의 상황을 고려하였을 때 충분한 효과를 발휘할 수 있다. 오프라인 빗물저류조의 경우 규모가 크지 않기 때문에 연속 강우가 발생하였을 때 우수의 유입 및 저류에 대한 유동적인 형태와 운영은 빗물저류조 내의 추가 저류공간을 확보할 수 있게 한다.

4. 결론

본 연구에서는 대림3 빗물펌프장 유역에 있는 우수 관거에 설치된 대림어린이공원 빗물저류조 유입부의 형태 및 운영을 대상으로 하여 기존 빗물저류조 유입부 형태 및 운영과 다른 새로운 빗물저류조의 유입부 형태 및 운영을 제시하였다. 먼 저 Huff 분포를 이용하여 확률강우를 생성하고 대상지역에 맞는 분위를 선택한다. 선택한 분위의 확률강우를 기반으로 하여 최초월류 발생 지점을 검토하고 유입부 지점과 함께 모니터링 지점으로 선택한다. 모니터링 지점에서의 수위를 바탕으로 하여 빗물저류조 수문 개폐를 설정하고 기상청으로부터 획득한 1분 단위의 강우자료 중 침수이력이 있는 2010년 강우와 2011년 강우를 적용하여 모니터링 지점 수위에 따른 시나리오를 구성하였다.
각 시나리오 별로 모의를 실시하고 모니터링 지점 수위에 따른 수위에 따른 침수량을 산출하였다. 침수저감 효과는 2010년 및 2011년 강우를 적용하였을 때 최대 17% 이상의 효율을 보였다. 이 결과는 본 연구에서 제시한 새로운 빗물저류조 유입부 형태 및 운영이 효과적임을 보여준다. 연속강우 중 우수 관거의 상태를 고려하여 빗물저류조의 방류를 실시하는 것은 추가적인 저류공간을 확보하여 침수저감에 효과가 있음을 확인하였다.
추후 빗물저류조의 운영을 결정할 수 있는 정확한 빗물저류조 수문개폐수위의 제안에 대한 연구가 이루어진다면 본 연구에서 제안한 빗물저류조 유입부에 대한 설계 및 운영에 대 한 연구에 대한 실무적용이 용이할 것이다. 또한, 빗물저류조의 방류가 관거에 미치는 영향에 따라 빗물저류조 수문개폐 수위의 재설정 및 모니터링 지점의 재검토가 필요하다.
현재 빗물저류조의 유입부의 설계는 고정 높이의월류턱으로 저빈도의 유입량을 받는 방식이다.월류턱을 바탕으로 한 빗물저류조의 유입량 조절은 한계가 있다. 우수관망의 상황을 고려하여 원하는 시간에 저류하기 위해서는 유입부에 대한 재검토가 필요하다. 빗물저류조의 유입부 설계에 따라 유입량 은 달라지게 되고 이에 따라 빗물저류조 유입부 수문 개폐 또 한 재검토되어야 한다. 빗물저류조의 유입부가 우수관망의 수 위 상황을 고려하여 운영된다면 이에 따라 충분히 침수저감을 통한 운영효과를 거둘 수 있다. 또한 선별적인 유입으로 빗물저류조의 저류공간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 방류 펌프의 가동시간 또한 줄일 수 있어 침수저감과 운영비 절감을 동시에 노릴 수 있다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 물관리연구사업의 연구비지원 (13AWMP-B066744-01)에 의해 수행되었습니다.

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