우수유출모형을 이용한 합류식하수관로월류수 저감목표 기준 결정 및 저류시설 기본 설계 방안 연구 :Criteria for CSOs reduction goals and basic design guideline for their storage using rainfall-runoff model

이건영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이건영 (중앙대학교, 중앙대학교 대학원)

지도교수: 오재일

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2013

장기간 강우-유출 모의를 통한 합류식하수관로시스템의 월류부하량 저감목표 설정 연구

이건영 , 나용운 , 류재나 외 1명 대한환경공학회지 2013.11 학술저널

우수유출모형을 이용한 합류식하수관로월류수 저감목표 기준 결정 및 저류시설 기본 설계 방안 연구

이건영 토목공학과 2013.01 학위논문

우수유출 모형을 이용한 합류식하수관로시스템의 월류량, 월류빈도 산정 기준 결정 연구

이건영 , 나용운 , 류재나 외 1명 상하수도학회지 2013.01 학술저널

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합류식하수관로시스템에서 미처리된 상태로 하천에 방류되는 합류식하수관로월류수는 인근 수계에 부정적인 영향을 미친다. 이러한 월류수에 대한 국내의 관리기준이 미흡한 상태이기 때문에, 첫 번째 연구에서는 우수유출모형을 사용한 월류수 산정에 있어 기준이 되는 지표들을 정형화하고 월류수 관리기준 산정의 방법론을 제시하였다. 기준 지표인 유효 강우사상 기준은 총 강우량 0.5mm 이상, 무강우시간 4시간 이상, 선행건기일수 3일 이상이고, 우수유출모형 모의 샘플링 시간은 1시간이 적절하다고 판단된다. 또한, 월류수 관리기준은 모의 기간은 최근 10년의 장기 분석을 통하여 단계별(1단계 50%, 2단계 80% 삭감) 월류량 및 월류빈도의 저감목표를 설정함이 타당할 것으로 제시하였다.
합류식하수관로시스템에서 강우시 유출수는 관로내 퇴적물과 지표면 세척효과에 의한 오염물질 등이 혼합되어 하천으로 방류되기 때문에 방류수계에 화학적·물리적·생물학적으로 상당한 문제를 야기시킨다. 반면 현재 국내에서는 합류식하수관로월류수의 오염부하량 관리기준을 결정함에 있어 통일된 방법론이 미흡한 상태이다. 따라서, 두 번째 연구에서는 우수유출모형을 활용한 장기간 모의를 통하여 합류식하수관로월류수의 오염부하량 저감목표를 설정하고자 한다. 이를 위해 국내외 합류식하수관로월류수의 관리기준을 종합적으로 살펴본 결과, 연간 총 월류부하량 및 발생빈도를 60%(1단계), 85%(2단계) 저감하는 것을 목표로 설정함이 적절하다고 판단되었다. 또한, 이를 대상유역에 적용하여 장기간(최소 10년간)의 모의를 통해 분석한 결과, BOD 월류부하량 저감목표는 1단계 1,123kg, 2단계 2,374kg이였으며, 목표 달성을 위해 대응해야 할 월류량은 1단계 11,685m3, 2단계 24,701m3으로 나타났다.
합류식하수관로시스템에서 발생하는 수질 문제를 해결하기 위한 구조적 개선은 합류식하수관로월류수 문제를 해결하는 방향으로 진행되어야 한다. 현재 침수 대응을 위한 저류시설의 설계 절차는 구체적으로 제시되고 있는 반면, 합류식하수관로월류수를 저감하기 위한 저류시설의 체계적인 설계 절차는 부재한 실정이다. 마지막 연구에서는 CSOs 저감을 위한 저류시설을 월류수 저류시설이라 명하고, 이를 위한 설계 절차 및 세부내용을 제시하였다.

It is widely known that untreated Combined Sewer Overflows (CSOs) that directly discharged from receiving water have a negative impact. Recent concerns on the CSO problem have produced several large scale constructions of treatment facilities, but the facilities are normally designed under empirical design criteria. In this research, first, several criteria for defining CSOs (e.g. determination of effective rainfall, sampling time, minimum duration of data used for rainfall-runoff simulation and so on) were investigated. Then this study suggest a standard methodology for the CSO calculation and support formalized standard on the design criteria for CSO facilities. Criteria decided for an effective rainfall was over 0.5mm of total rainfall depth and at least 4hours should be between two different events. An Antecedent dry weather period prior to storm event to satisfy the effective rainfall criteria was over 3 days. Sampling time for the rainfall-runoff model simulation was suggested as 1 hour. A duration of long-term simulation CSO overflow and frequency calculation should be at least recent 10 year data. A Management plan for the CSOs should be established under a phase-in of the plan. That should reflect site-specific conditions of different catchments, and formalized criteria for defining CSOs should be used to examine the management plans.
Combined sewer overflows during rainfall events contain sewer sediments and surface pollutants. This can cause significant chemical, physical and biological problems to receiving waterbody. However, there are no method that can commonly apply to decide criteria for controlling the pollutant load. In the second part, it sets up the reduction goals of combined sewer overflows through long-term simulation using the rainfall-runoff model. From a review of domestic and foreign management standard of combined sewer overflow for this, it makes decision that 60%(phase 1), 85%(phase 2) of total pollutant load and frequency per year for reduction goals is more proper. Also, the result of analyzing long-term simulation(minimum 10 years) applied to research basin indicates that reduction goals of BOD pollutant load are 1,123kg(phase 1) and 2,374kg(phase 2), and overflow volumes for research objective achievement are 11,685m3(phase 1) and 24,701m3(phase 2).
Structural Improvement to solve the water pollution in combined sewer system must be carried out the way to solve the problem of combined sewer overflows. Today, systematic basic design procedure to reduce combined sewer overflows is the absence, while basic design procedure of storage for flood response is presented in detail. lastly, it names storage for the reduction of combined sewer overflows CSOs storage and gives basic design procedure and details.

제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 문헌 고찰 2
1.3 연구 내용 및 범위 4
제 2 장 우수유출 모형을 이용한 합류식하수관로시스템의 월류량, 월류빈도 산정 기준 결정 연구 6
2.1 연구 배경 및 목적 6
2.2 연구 방법 7
2.2.1 연구대상유역 및 유량 모니터링 7
2.2.2 유량자료 검증 및 차집용량 결정 9
2.2.3 우수유출모형 구축, 보정 및 검증 11
2.2.4 유효 강우사상 및 샘플링 시간 결정방법 16
2.3 연구 결과 및 고찰 18
2.3.1 유효강우 발생 기준 결정 18
2.3.2 강우량 자료의 시간격 및 모의 샘플링시간 결정 20
2.3.3 대상유역의 월류량 및 월류빈도 관리기준 결정 21
2.4 소결론 24
제 3 장 장기간 강우-유출 모의를 통한 합류식하수관로시스템의 월류부하량 저감목표 설정 연구 26
3.1 연구 배경 및 목적 26
3.2 합류식하수관로월류수 오염부하량 저감목표 설정 27
3.2.1 국내 합류식하수관로월류수 관련 기준 27
3.2.2 국외 합류식하수관로월류수 관련 기준 28
3.2.3 합류식하수관로월류수 오염부하량 저감목표 31
3.3 우수유출모형을 통한 합류식하수관로월류수 오염부하량 저감목표 검토 31
3.3.1 대상유역 32
3.3.2 모니터링 시스템 33
3.3.3 우수유출모형 구축, 보정 및 검증 38
3.3.4 대상유역의 월류부하량 및 월류부하 발생빈도 저감목표 검토 42
3.3.5 대상유역의 월류부하량 및 발생빈도 저감목표 달성을 위한 월류량 산정 45
3.4 소결론 46
제 4 장 월류수(CSOs) 저류시설 기본 설계 방안 연구 48
4.1 연구 배경 및 목적 48
4.2 국외 월류수저류시설 현황 및 설계절차 50
4.2.1 국외 월류수저류시설 현황 50
4.2.2 US EPA의 월류수저류시설 설계절차 53
4.3 월류수저류시설 설계기준 제안 57
4.4 월류수저류시설 설계절차 사례검토 63
4.5 소결론 76
제 5 장 결론 78
참고문헌 79
국문초록 85
Abstract 87

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