대전광역시 소유역에서 합류식 하수관거 월류수(CSOs)의 배출특성 모델링 Modeling of Discharge Characteristics of Combined Sewer Overflows(CSOs) from a Small Urban Watershed in Daejeon City원문보기
본 연구에서는 대전천에 위치한 오정천지역의 소유역을 대상으로 CSOs 배출특성에 관한 모델링을 실시하였다. SWMM을 이용하여 대상유역에서 $2001{\sim}2004$년까지의 연간 유량, 수질, 및 부하량 변화에 대하여 모의를 실시하였다. 모의결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS 유출부하량은 강우가 집중되는 $7{\sim}8$월에 가장 높게 나타났으나, 이때 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는데 이는 강우가 잦은 $7{\sim}8$월에는 짧은 건기일수로 인하여 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문이다. $2001{\sim}2004$년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출부하량을 산정한 결과 SS가 연간 하천에 미치는 부하량은 건기에 9.3%, 우기에 90.7%로 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 우기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집 되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 산정되었다.
본 연구에서는 대전천에 위치한 오정천지역의 소유역을 대상으로 CSOs 배출특성에 관한 모델링을 실시하였다. SWMM을 이용하여 대상유역에서 $2001{\sim}2004$년까지의 연간 유량, 수질, 및 부하량 변화에 대하여 모의를 실시하였다. 모의결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS 유출부하량은 강우가 집중되는 $7{\sim}8$월에 가장 높게 나타났으나, 이때 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는데 이는 강우가 잦은 $7{\sim}8$월에는 짧은 건기일수로 인하여 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문이다. $2001{\sim}2004$년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출부하량을 산정한 결과 SS가 연간 하천에 미치는 부하량은 건기에 9.3%, 우기에 90.7%로 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 우기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집 되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 산정되었다.
This study investigated the discharge characteristics of combined sewer overflows(CSOs) at a small watershed located in the Ojeong-cheon area of the Daejeon-cheon, Daejeon City. The long-term variations of discharges, water quality, and SS loads from 2001 to 2004 were simulated using SWMM. The simul...
This study investigated the discharge characteristics of combined sewer overflows(CSOs) at a small watershed located in the Ojeong-cheon area of the Daejeon-cheon, Daejeon City. The long-term variations of discharges, water quality, and SS loads from 2001 to 2004 were simulated using SWMM. The simulation results indicated that suspended solid(SS) loads during the rainy seasons(July${\sim}$August) were highest throughout the whole year, but not substantially higher than those during the dry seasons. This result is due to the fact that contaminants do not buildup significantly because of frequent rainfall events during the wet seasons. It was estimated that about 9.3% of SS was discharged to the receiving body the during dry seasons while 90.7% during the rainy seasons. Further analysis showed that during the wet seasons SS loads discharged at the site as CSOs and at the wastewater treatment plant without treatment were 38% and 62%, respectively.
This study investigated the discharge characteristics of combined sewer overflows(CSOs) at a small watershed located in the Ojeong-cheon area of the Daejeon-cheon, Daejeon City. The long-term variations of discharges, water quality, and SS loads from 2001 to 2004 were simulated using SWMM. The simulation results indicated that suspended solid(SS) loads during the rainy seasons(July${\sim}$August) were highest throughout the whole year, but not substantially higher than those during the dry seasons. This result is due to the fact that contaminants do not buildup significantly because of frequent rainfall events during the wet seasons. It was estimated that about 9.3% of SS was discharged to the receiving body the during dry seasons while 90.7% during the rainy seasons. Further analysis showed that during the wet seasons SS loads discharged at the site as CSOs and at the wastewater treatment plant without treatment were 38% and 62%, respectively.
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문제 정의
대전광역시는 바람직한 하천 기능의 회복을 위해 대전3대 하천의 도심생태하천 조성과 병행하여 오염총량관리 시행을 위한 오염원 저감대책 방안으로 하수관거 정비 및 다양한 하천의 수량 및 수질개선 사업을 추진할 계획이다.'9본 연구에서는 대전3대하천유역의 대전천에 위치한 오정동 지역의 소유역을 대상으로 합류식 하수관거에서의 CSOs 배출 특성에 관한 연구를 실시하였다.
대전광역시는 바람직한 하천 기능의 회복을 위해 대전3대 하천의 도심생태하천 조성과 병행하여 오염총량관리 시행을 위한 오염원 저감대책 방안으로 하수관거 정비 및 다양한 하천의 수량 및 수질개선 사업을 추진할 계획이다.'9본 연구에서는 대전3대하천유역의 대전천에 위치한 오정동 지역의 소유역을 대상으로 합류식 하수관거에서의 CSOs 배출 특성에 관한 연구를 실시하였다.
가설 설정
SWMM에서 투수 유역으로부터의 침투는 Horton 또는 Green- Ampt 방정식을 선택하여 사용할 수 있고, 지표면 유출에 대한 기본 방정식은 마찰경사를 유역경사와 같다고 가정하는 kinematic wave 근 사법인 비선형 저류방정식을 사용한다. 각 소유역에서의 수심과 유량을 결정하기 위해 연속 방정식과 Manning 방정식을 사용하며, 계산을 수행하기 위해 상류부 경계조건만이 필요하고, 각 수로요소는 다른 요소에 대해 독립적인 계단형 수로로 가정된다. 관로 유출은 비선형 저류방정식으로부터 계산되며, 해를 구하기 위하여 모형 개발 초기에는 수정 Euler방법을 사용하였으나, 후에 보다 안정된 해를 얻기 위해 Newton-Raphson 방법으로 대체되었다.
제안 방법
모형의 구축을 위하여 대상 유역에서 조사된 유역자료 및 수질자료를 이용하였고, 모의에 대한 보정 및 검증은 대상 유역에서 실측된 측정자료를 이용하였다.) 연구 대상지역의 배수 계통을 고려하여 구축된 모형을 구축하였다.연구 지 역의 유역특성 및 배수관망을 고려하여 Subcatchent(소유 역)는 29개, Junction Nodes 와 Conduit Links는 각각 23개, 토지이용은 거주지와 상가 및 미개발지역의 3개 지역으로 구분하여 모형을 구축하였다(Fig.
본 연구에서는 대전3대하천유역의 대전천에 위치한 오정동 지역의 소유역을 대상으로 합류식 하수관거에서의 CSOs 배출 특성에 관한 연구를 실시하였다. 대상 유역에 대해 SWMM 을 이용하여 모형을 구축하고 2001〜2004년까지의 강우자료를 이용하여 연간 유량, 수질, 및 오염부하량에 대하여 모의를 실시하였다.
보정된 모형을 이용하여 연구유역에서 2001〜2004동안의 CSOs 발생 특성 및 연간 발생되는 오염부하량을 산정하였 다. 강우자료는 대전지방기상청의 2001 〜2004년 강우 자료를 이용하였다.
) 연구 대상지역의 배수 계통을 고려하여 구축된 모형을 구축하였다.연구 지 역의 유역특성 및 배수관망을 고려하여 Subcatchent(소유 역)는 29개, Junction Nodes 와 Conduit Links는 각각 23개, 토지이용은 거주지와 상가 및 미개발지역의 3개 지역으로 구분하여 모형을 구축하였다(Fig. 2). Infiltration은 HORTAN 식을 적용하였으며, 오염물의 증착에는 Power-Linear 공식을 사용 하였다.
대상 데이터
보정된 모형을 이용하여 연구유역에서 2001〜2004동안의 CSOs 발생 특성 및 연간 발생되는 오염부하량을 산정하였 다. 강우자료는 대전지방기상청의 2001 〜2004년 강우 자료를 이용하였다. Fig.
모형의 구축을 위하여 대상 유역에서 조사된 유역자료 및 수질자료를 이용하였고, 모의에 대한 보정 및 검증은 대상 유역에서 실측된 측정자료를 이용하였다.) 연구 대상지역의 배수 계통을 고려하여 구축된 모형을 구축하였다.
연구 대상 유역의 선정은 대전 3대 하천 유역 가운데 환경부의 오염총량 관리제에서 시행하고 있는 분류식화추진지역인 유성지역, 월평지역, 회덕지역, 오정동 지역의 4개 지역 중에서 유역의 접근성, 안전성, 이동성, 대표성 등을 고려하여 오정동 지역의 소유역으로 선정하였다 (Fig. 1). 연구유역은 관거 시공이 1996년 이전에 완료된 처리구역으로 학교, 단독주택, 아파트 도로 및 상가가 복합된 일반적인 도시지역의 특성을 나타내고 있다(Table 2).
1). 연구유역은 관거 시공이 1996년 이전에 완료된 처리구역으로 학교, 단독주택, 아파트 도로 및 상가가 복합된 일반적인 도시지역의 특성을 나타내고 있다(Table 2). 이 지점의 CSOs는 대전광역시의 중심부를 관통하는 3대 하천의 하나인 대전천으로 방류된다.
이론/모형
2). Infiltration은 HORTAN 식을 적용하였으며, 오염물의 증착에는 Power-Linear 공식을 사용 하였다.
SWMM에서 투수 유역으로부터의 침투는 Horton 또는 Green- Ampt 방정식을 선택하여 사용할 수 있고, 지표면 유출에 대한 기본 방정식은 마찰경사를 유역경사와 같다고 가정하는 kinematic wave 근 사법인 비선형 저류방정식을 사용한다. 각 소유역에서의 수심과 유량을 결정하기 위해 연속 방정식과 Manning 방정식을 사용하며, 계산을 수행하기 위해 상류부 경계조건만이 필요하고, 각 수로요소는 다른 요소에 대해 독립적인 계단형 수로로 가정된다.
성능/효과
그러나 이 기간 동안에 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는테, 이는 강우가 잦은 7~ 8월에 짧은 건 기일수로 인하여유역 및 관거내 오염물질의 축적이 적어 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문인 것으로 판단된다. 2001〜2004년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출 부하량을 산정한 결과, 건기에는 9.3%, 우기에는 90.7%로 연간 하천에 미치는 SS 부하량 중 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 또한, 우기시에 우수 토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.
7%로 우기 시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 또한 우 기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs 부분과 차집관거로 차집되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분을 비교한 결과 CSOs는 38.4%, 하수처리장 방류구는 61.6%로 나타나, 유출 부하량은 우기시 하수처리장 방류구의 영향이 크게 작용하는 것으로 분석되었다.
7%로 연간 하천에 미치는 SS 부하량 중 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 또한, 우기시에 우수 토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 나타났다. 비점오염원을 적절히 관리하기 위해서는 우선적으로 비점 오염물질의 유출특성을 파악하여야 하며, 유역별 또는 소수계 별로 조사대상을 선정하여 장기간에 걸친 현장조사를 수행 하여 자료를 확보해야 할 것이다.
모의 결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS부하량을 월별로 나타낸 결과 유출 부하량은 강우가 집중되는 7〜8월에 가장 높게 나타났다. 그러나 이 기간 동안에 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는테, 이는 강우가 잦은 7~ 8월에 짧은 건 기일수로 인하여유역 및 관거내 오염물질의 축적이 적어 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문인 것으로 판단된다.
17cms 이상의 유출 유량을 나타낸 것이다. 총 강우량에 비례해서 CSOs 발생량이 증가하였으며, 강우 횟수보다는 강우강도의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
후속연구
비점오염원을 적절히 관리하기 위해서는 우선적으로 비점 오염물질의 유출특성을 파악하여야 하며, 유역별 또는 소수계 별로 조사대상을 선정하여 장기간에 걸친 현장조사를 수행 하여 자료를 확보해야 할 것이다. 따라서 본 연구를 바탕으 로 대전광역시 전체수계에 대하여 합류식 하수관거에서의 CSOs 발생으로 인한 비점오염물질 발생현황을 파악한다면, CSOs에 의한 비점오염 저감대책을 세우는 데 많은 도움이 될 것이다.
6%로 나타났다. 비점오염원을 적절히 관리하기 위해서는 우선적으로 비점 오염물질의 유출특성을 파악하여야 하며, 유역별 또는 소수계 별로 조사대상을 선정하여 장기간에 걸친 현장조사를 수행 하여 자료를 확보해야 할 것이다. 따라서 본 연구를 바탕으 로 대전광역시 전체수계에 대하여 합류식 하수관거에서의 CSOs 발생으로 인한 비점오염물질 발생현황을 파악한다면, CSOs에 의한 비점오염 저감대책을 세우는 데 많은 도움이 될 것이다.
Cho, Y., Seo, J., Yu, M., Kim, H., and Ahn, S., 'Characterization of comined sewer overflows(CSOs) quality and prediction of CSOs flow rate using SWMM,' 대한환경공학회 춘계학술연구발표회 논문집, 104-109(2004)
Lee, J. H. and Bang, K. W., 'Characterization of urban stromwater runoff,' Water Res., 34, 1773-1780(2000)
Bertrand-Krajewski, J., Chebbo, G., and Saget, A., 'Distribution of pollutant mass vs. volume in stromwater discharges and the first flush phenomenon,' Water Res., 32(8), 2341-2356(1998)
Lee, J. H., Bang, K. W., Ketchum, L. H., Choe, J. S., and Yu, M. J., 'First flush analysis of urban strom runoff,' The Science of the Total Environment, 293, 163-175(2002)
Lee, H., Lau, S.-L., Kayhanian, M., and Stenstrom, M. K., 'Seasonal first flush phenomnon of urban stormwater discharges,' Water Res, 38, 4153-4163(2004)
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