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문제 정의
- 본 연구에서는 SWMM 모형과 실험에서 얻은 투수성 포장의 효율을 이용하여 도시유역의 홍수예방 및 물 순환 회복 방안을 검토하였다. 대상유역은 최근 도시화가 진행된 창원지역을 선정하였고, 이 지역은 마산만 연안오염 총량관리제를 실시하여 오염물질 관리를 강화하고 있으며, 특히 창원천과 남천은 마산만 연안으로 유출되고 있어 수질 개선이 필요하다.
- 최근 들어 비점오염원관리가 중요시되고 있으며, 비점오염원을 감소시키기 위한 많은 노력을 하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 물순환을 회복 및 비점오염원 저감을 위하여 LID (Low Impact Development)의 효과를 실험 및 도시 유출모델인 SWMM을 이용하여 분석하였다.
- 하지만 수리 실험의 결과를 바탕으로 수치모형에 적용하는 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 도시유역의 하천 수질관리를 위해 강우시 유역에서의 유입되는 유량과 수질변화와 LID의 요소기술 중에서 투수성 포장의 효과를 도시유역에 분석하고자 한다. 투수성 포장의 효과 분석을 위하여 대형 토조를 이용하여 투수계수를 산정하였으며, 또한 강우 유출수와 오염물질의 거동을 평가하기 위하여, 정밀한 시간 간격으로 모의가 가능한 SWMM 5.
가설 설정
- 창원천 및 남천 유역의 불투수층에 투수성 포장으로 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체한다고 가정하여 모의를 수행하였다. 도시유역의 불투수면적 30%에 투수성 포장을 설치하기는 현실적으로 어렵지만, 투수성 포장의 효과를 분석하기 위하여 30%까지 가정을 하였다. 모의 수행한 날은 모델 적용성 평가를 하기 위해 보정한 2008년 6월 27일～2008년 6월 29일 강우를 이용하여 투수성 포장의 효과를 분석하였다.
- 창원천 및 남천 유역의 불투수층에 투수성 포장으로 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체한다고 가정하여 모의를 수행하였다. 도시유역의 불투수면적 30%에 투수성 포장을 설치하기는 현실적으로 어렵지만, 투수성 포장의 효과를 분석하기 위하여 30%까지 가정을 하였다.
제안 방법
- 창원천 유역을 분할하여 7개의 소유역으로 구축하였으며, 남천 유역은 창원천을 제외하고 10개의 소유역으로 구축하였다. 11개의 하천 자료는 창원시에서 구한 CAD 자료와 하천기본계획보고서를 바탕으로 구축하였다(MLTM, 1993, 1994a, 1994b, 1994c, 1995, 1996, 2000, 2005, 2010a, 2010b).
- 2008년 5월 7일 창원천과 남천에서 비점오염원 모니터링을 하였으며, 비점오염원 모니터링 위치는 수위계가 설치되어 있는 곳에서 실시하였다. 창원천(Fig.
- 기저유출의 시간적 변화를 충분히 측정하기 위하여 강우 중단 후 6시간 동안 지하수위, 함수비, 유출량 변동 등을 관측하였다. 각 유출량 측정은 기 언급한 유출 측정 장치를 이용하여 10분 단위로 목측하였으며, 함수비는 설치된 함수량계를 이용하여 5분 단위로 측정하였다(Koo et al., 2013).
- 2012 년 9월 18일 제16호 태풍 산바(SANBA)시 초기 강우유출에 의한 비점오염원 실험을 하였다. 강우가 시작하고 초기 지표 유출이 발생할 때 채수를 하였으며, 수질분석은 시료를 실험실로 운반한 다음 즉시 보관하거나 냉장보관 하면서 분석하였다. 수질조사는 수질오염 공정시험법에 의해 분석하였다.
- Table 1과 같이 실험 조건은 크게 강우강도와 지하수위 2가지를 고려하였다. 강우강도는 50 mm/hr, 100 mm/hr 두 가지 경우, 지하수위는 토조바닥 기준으로 0.0 m, 0.5 m, 1.0 m 3가지 경우이며, 강우강도 조건과 지하수위조건을 교차 적용하여 총 6가지 경우에 대한 실험을 수행 하였다. 기저유출의 시간적 변화를 충분히 측정하기 위하여 강우 중단 후 6시간 동안 지하수위, 함수비, 유출량 변동 등을 관측하였다.
- 강우시 비점오염원의 수질을 분석하기 위하여 김해시 인제대학교의 인도 및 주차장 그리고 설치한 투수성 포장에서의 강우유출수에 대한 수질 조사를 실시하였다. 2012 년 9월 18일 제16호 태풍 산바(SANBA)시 초기 강우유출에 의한 비점오염원 실험을 하였다.
- 0 m 3가지 경우이며, 강우강도 조건과 지하수위조건을 교차 적용하여 총 6가지 경우에 대한 실험을 수행 하였다. 기저유출의 시간적 변화를 충분히 측정하기 위하여 강우 중단 후 6시간 동안 지하수위, 함수비, 유출량 변동 등을 관측하였다. 각 유출량 측정은 기 언급한 유출 측정 장치를 이용하여 10분 단위로 목측하였으며, 함수비는 설치된 함수량계를 이용하여 5분 단위로 측정하였다(Koo et al.
- , 2005), 월평균 비점오염원 부하량을 분석결과 4월과 7, 8월에 비점오염 부하량이 높게 나타나는 경향을 보였다. 대표적인 불투수층인 주차장 및 교량지역, 철로 역사와 고속도로에서 발생하는 비점오염물질의 특성과 유출경향을 모니터링 하고 분석하였으며(Kim et al., 2006), 유출 오염물질 부하량의 바람직한 정량화를 위해서는 많은 모니터링의 수행결과로 얻어진 자료의 세밀한 분석이 필요하다고 언급하였다. 도시지역의 비점오염원 관리 방안을 정리하였으며(Paik et al.
- , 2005), 그 이후 BMPS(Best Management Practices)와 LID 기법을 이용한 분석들이 진행되었다. 도시 지역의 주거지, 상업지역, 소규모의 주차장과 공원 등소규모 배수지역에 적합한 침투도랑을 설치하는 방법인 Structure BMPS를 이용하여 비점오염원 분석을 하였으며(Lee et al., 2008), LID 기법 개념을 적용하여 SWMM을 통하여 유출 감소 특성을 분석하였다(Park et al., 2008). 또한 하수처리장을 고려한 SWMM을 이용하여 장기간 유출 및 수질모의를 하였다(Lee, 2008).
- 도시유역의 불투수면적 30%에 투수성 포장을 설치하기는 현실적으로 어렵지만, 투수성 포장의 효과를 분석하기 위하여 30%까지 가정을 하였다. 모의 수행한 날은 모델 적용성 평가를 하기 위해 보정한 2008년 6월 27일～2008년 6월 29일 강우를 이용하여 투수성 포장의 효과를 분석하였다. Fig.
- 모형에서 수질 보정을 위해 사용한 2008년 5월 27일 강우에 대하여 창원천 및 남천 유역 전체 불투수면적 중 투수성 포장을 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체하였을 경우 수질 변화를 비교하였다. 지표유출수 실험을 통해 얻은 투수성 포장의 비점오염원 저감효율을 이용하여 모의하였다.
- 모형의 보정에서 사용한 2008년 6월 27일～2008년 6월 29일 강우에 대하여 창원천 및 남천 유역 전체 불투수면적 중 투수성 포장을 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체하였을 경우 지표유출 변화를 비교하였다. Fig.
- 모형의 보정에서 사용한 2008년 6월 27일～2008년 6월 29일 강우에 대하여 창원천 및 남천 유역 전체 불투수면적 중 투수성 포장을 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체하였을 경우 지하수 유량 변화를 비교하였다. Fig.
- 실험에서 측정한 비점 오염원 저감효율이 비점오염원 모의에 적용 되었지만 남천 및 창원천의 유역 면적에 비하면 매우 작은 면적에 적용되어 비점오염원 농도 감소의 큰 효과는 없는 것으로 나타났다. 본 모의의 한계점으로 토지이용에 따른 비점오염원 Build-up 및 Wash-off의 매개변수를 보정하지 못하였으며, 유역전체에 동일한 매개변수를 이용하여 모의하였다. 이러한 이유로 비점오염원의 농도 변화가 정확하게 구현하지는 못하였으며, 이러한 이유로 농도 변화가 낮게 나타난 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 필요로 하는 강우를 발생시키기 위하여 강우 장치를 설치하였으며, 강우장치는 유량조절밸브 및 펌프, 유량계, 노즐장치 등으로 구성된다. 초기 토양의 함수량과 인공강우의 침투율에 따른 함수량 변화를 측정하기 위하여 함수량계를 설치하였다.
- 13은 LID 모형에서 침투 · 저류시설 여부에 따른 유출개념도를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 LID 모형의 투수성 포장을 적용하였으며, 토조실험에서 구한 투수계수를 평균(0.035 cm/sec)하여 입력하였고, 토조실험에서 사용한 표층(0.23 m)과 저장층(1.3 m)의 높이를 입력하였다. 그 밖의 매개변수는 모형에서 추천하는 기본 값을 이용하였다(LH, 2011).
- SWMM의 유역에 관련한 입력 자료들은 물리적 매개변수와 수문학적 매개변수로 구분되어있다. 소유역의 면적, 유역의 평균경사, 불투수 지역의 면적비 등의 물리적 매개변수는 GIS (Geographic Information System) 를 이용하여 추정하였으며, 수문학적 매개변수는 유역의 조도계수와 지면 저류 깊이가 있으며, 이 값들은 홍수유출 모의를 수행한 후, 홍수유출 모의 결과와 관측값을 비교하여 추정하지만 일반적으로 정확한 산정이 어려우므로 기존 연구에서 제시된 값을 일괄적으로 적용하였다. 유역의 조도계수는 Engman (1986)의 조도계수 추정값을 이용하여 투수 지역에는 0.
- 모형에서 수질 보정을 위해 사용한 2008년 5월 27일 강우에 대하여 창원천 및 남천 유역 전체 불투수면적 중 투수성 포장을 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 교체하였을 경우 수질 변화를 비교하였다. 지표유출수 실험을 통해 얻은 투수성 포장의 비점오염원 저감효율을 이용하여 모의하였다. Fig.
- 지하수 유출을 측정하기 위하여 외부 배수 장치에 호스를 연결한 후, 유출을 수집하기 위한 집수통(0.5 × 0.5 × 0.5 m, 가로×세로×높이)을 설치하였으며, 집수관의 높이는 지하수의 높이 조절을 위하여 조정이 가능하도록 설치하였다.
- 지하유출 초기 발생시간과 강우의 토조내 이동거리를 이용하여 간접적으로 토조내 지반의 투수계수를 산정해보았다. Table 2에서 볼 수 있듯이 토조내 지반(투수블록 +원지반)의 투수계수는 0.
- 본 연구에서 필요로 하는 강우를 발생시키기 위하여 강우 장치를 설치하였으며, 강우장치는 유량조절밸브 및 펌프, 유량계, 노즐장치 등으로 구성된다. 초기 토양의 함수량과 인공강우의 침투율에 따른 함수량 변화를 측정하기 위하여 함수량계를 설치하였다. 함수량계는 좌측 4개, 우측 4개로 높이별로 총 8개 설치하였으며, 설치 위치는 토조 바닥으로부터 40 cm, 80 cm, 120 cm, 160 cm 지점이며, 설치된 함수량계는 데이터 로거를 통해 실시간으로 토양의 함수량을 측정하였다.
- 2) 경상남도 창원시 남천 및 창원천 유역의 물 순환 해석을 위하여 SWMM 모형을 구축하고 수위계자료를 이용하여 보정하였으며, 모의 유량과 실측 유량을 비교한 결과 구축된 모형은 대상유역의 유출현상을 적절히 모의되는 것으로 판단되며, 비점모니터링자료를 이용하여 오염물을 보정하였다. 토조의 침투 시험 결과를 바탕으로 SWMM 모형의 LID 관련 매개변수를 입력하였으며, 투수성 포장의 정량적 효과를 분석하였다.
- 투수성 포장의 효과 분석을 위하여 대형 토조를 이용하여 투수계수를 산정하였으며, 또한 강우 유출수와 오염물질의 거동을 평가하기 위하여, 정밀한 시간 간격으로 모의가 가능한 SWMM 5.0을 사용하여 실측자료와의 검·보정을 통해 비점오염 저감효과를 분석하였다.
- 초기 토양의 함수량과 인공강우의 침투율에 따른 함수량 변화를 측정하기 위하여 함수량계를 설치하였다. 함수량계는 좌측 4개, 우측 4개로 높이별로 총 8개 설치하였으며, 설치 위치는 토조 바닥으로부터 40 cm, 80 cm, 120 cm, 160 cm 지점이며, 설치된 함수량계는 데이터 로거를 통해 실시간으로 토양의 함수량을 측정하였다. 지하수 유출을 측정하기 위하여 외부 배수 장치에 호스를 연결한 후, 유출을 수집하기 위한 집수통(0.
대상 데이터
- 수위계는 5분 간격으로 하천의 수위를 측정한다. 2008년 6월 27일～2008년 6월 29일까지 자료를 이용하였으며, 한 번의 강우 이벤트에 대하여 보정을 하였다. 남천 유역과 창원천 유역 각각 보정을 하였다.
- 강우시 비점오염원의 수질을 분석하기 위하여 김해시 인제대학교의 인도 및 주차장 그리고 설치한 투수성 포장에서의 강우유출수에 대한 수질 조사를 실시하였다. 2012 년 9월 18일 제16호 태풍 산바(SANBA)시 초기 강우유출에 의한 비점오염원 실험을 하였다. 강우가 시작하고 초기 지표 유출이 발생할 때 채수를 하였으며, 수질분석은 시료를 실험실로 운반한 다음 즉시 보관하거나 냉장보관 하면서 분석하였다.
- SWMM 모형의 유출량 보정에 이용한 자료는 수위계자료를 이용하였으며, 창원천에는 창원천교에 설치되어 있는 수위계 자료와 남천에는 연덕교에 설치되어 있는 수위계 자료를 이용하였다. 수위계는 5분 간격으로 하천의 수위를 측정한다.
- 본 연구에서는 SWMM 모형과 실험에서 얻은 투수성 포장의 효율을 이용하여 도시유역의 홍수예방 및 물 순환 회복 방안을 검토하였다. 대상유역은 최근 도시화가 진행된 창원지역을 선정하였고, 이 지역은 마산만 연안오염 총량관리제를 실시하여 오염물질 관리를 강화하고 있으며, 특히 창원천과 남천은 마산만 연안으로 유출되고 있어 수질 개선이 필요하다. 지리적 위치는 동경 128° 45′51″인 대산면 유등리 유등에서 서쪽으로는 동경 128° 33′43″인 북면 내곡리 도태에 걸쳐있고, 북면 외산리 벌등에 위치하고 있으며, 동서간 경도차는 0° 12′8″이고 남북 간의 위도차는 0° 15′ 28″이다.
- 본 연구에서 사용된 투수성 평가 실험장치는 2 × 4 × 2 m (가로×세로×높이)크기의 실험토조에 표층(다공성 투수 블록), 기층(쇄석), 원지반(사질토), 배수 및 지하수위 조절을 위한 배수층을 설치하였다.
- 본 연구에서는 강우량 자료는 창원 기상청 자료를 이용 하여 2011년 1월부터 2011년 12까지 시간 단위로 입력을 하였다. SWMM의 유역에 관련한 입력 자료들은 물리적 매개변수와 수문학적 매개변수로 구분되어있다.
- 이들은 수문기상 자료군, 매개변수 자료군, 입/출력 제어 자료군이다. 수문기상 자료군은 강우, 강설 및 증발산과 관련된 자료들이다. 매개변수 자료군은 물리적 매개변수(physical parameters)와 수문학적 매개변수 (hydrological parameters)로 구분할 수 있다.
- 6은 창원천과 남천 유역의 SWMM 모형 구축 현황을 나타낸 것이다. 창원천 유역을 분할하여 7개의 소유역으로 구축하였으며, 남천 유역은 창원천을 제외하고 10개의 소유역으로 구축하였다. 11개의 하천 자료는 창원시에서 구한 CAD 자료와 하천기본계획보고서를 바탕으로 구축하였다(MLTM, 1993, 1994a, 1994b, 1994c, 1995, 1996, 2000, 2005, 2010a, 2010b).
- 2008년 5월 7일 창원천과 남천에서 비점오염원 모니터링을 하였으며, 비점오염원 모니터링 위치는 수위계가 설치되어 있는 곳에서 실시하였다. 창원천(Fig. 12)은 12개의 수질 측정값을 이용하여 보정을 하였으며, 남천(Fig. 11)의 경우 10개의 수질 측정값을 이용하여 수질 보정을 하였다. 창원천에서 TN의 관측값과 모의값이 상관관계가 낮게 나타났으며, 남천에서 TP의 관측값과 모의값의 상관관계가 낮게 나타났다.
데이터처리
- 모의 결과와 실측값의 비교분석을 위하여 선형회귀 관계를 판단하는 결정계수(coefficient of determination, R2)를 이용하여 오차 분석을 하였다.
이론/모형
- 6 mm를 입력을 하였다. SWMM 모형의 침투모형으로는 Horton, Green-Ampt, Curve Number가 있으며 본 연 구에서는 Green-Ampt를 이용하였다. Green-Ampt 식은 Darcy의 법칙을 기초로 하고 있으며, 간단하면서도 연직 침투과정의 기본적인 특성을 잘 나타내며 매개변수들은 측정 가능한 흙의 물리적 특성들로 구성된다.
- 이러한 이유는 실험에서 잘못된 것으로 판단된다. 본 연구에서 축적량을 나타내는 경험식 중 멱함수(power function)를 사용하였고, 유출량 식은 지수함수(exponential function)를 사용하였다.
- 본 연구에서는 도시유출모델인 SWMM 모형을 이용하였다. 미국 EPA에서 개발한 SWMM 모형은 도시유역 및 인위적인 배수체계에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 소규모 배수유역에서 대규모 배수유역까지 적용될 수 있다.
- 오염물질 의 축적량과 유출량은 유역의 오염물질이 하천에 전달되는 효과를 산정함에 있어서 가장 중요한 두 가지 인자이다(Park and Park, 2004). 본 연구에서는 축적량을 나타내는 경험식 중 멱함수를 사용하였고, 유출량 식은 지수함수를 사용하였다.
- 5에서 (a)는 위성사진 이며, 창원천은 남천의 지류로서 수위계는 창원천교에 설치되어 있으며, 남천에는 연덕교에 설치되어 있다. 수위계 자료는 SWMM 모형을 보정하는데 이용하였다.
- 강우가 시작하고 초기 지표 유출이 발생할 때 채수를 하였으며, 수질분석은 시료를 실험실로 운반한 다음 즉시 보관하거나 냉장보관 하면서 분석하였다. 수질조사는 수질오염 공정시험법에 의해 분석하였다. 포장에 따른 강우유출수의 비점오염 수질은 Fig.
- 013를 적용하였다. 지면 저류 깊이는 Tholin Keifer (1960)의 추정값을 이용하여 투수지역에는 6.4 mm, 불투수 지역에는 1.6 mm를 입력을 하였다. SWMM 모형의 침투모형으로는 Horton, Green-Ampt, Curve Number가 있으며 본 연 구에서는 Green-Ampt를 이용하였다.
성능/효과
- 1) 강우가 발생할 경우 인도, 주차장 및 투수성 포장의 초기 지표 유출이 발생할 때 유출수를 채수하여 실험을 하였으며, 투수성 포장의 유출수가 인도에 비하여 BOD는 60%, T-P는 26.84%, T-N는 87.73%, TSS는 60.43% 낮게 나타났다.
- 2) 경상남도 창원시 남천 및 창원천 유역의 물 순환 해석을 위하여 SWMM 모형을 구축하고 수위계자료를 이용하여 보정하였으며, 모의 유량과 실측 유량을 비교한 결과 구축된 모형은 대상유역의 유출현상을 적절히 모의되는 것으로 판단되며, 비점모니터링자료를 이용하여 오염물을 보정하였다. 토조의 침투 시험 결과를 바탕으로 SWMM 모형의 LID 관련 매개변수를 입력하였으며, 투수성 포장의 정량적 효과를 분석하였다.
- 3) SWMM 모의 결과 투수성 포장을 설치할 경우 침투 및 저류효과를 통하여 첨두유량이 감소되어 홍수예방이 효과가 있을 것으로 판단된다. 비점오염원 분석에서는 오염물의 농도에서 큰 차이가 나지 않았지만, 오염부하량을 감소시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.
- Table 3는 투수성 포장 적용에 따른 오염부하량의 감소를 나타낸 것이다. Fig. 16에서 나타난 비점오염원 농도 에서는 큰 변화가 나타나지 않았지만, 불투수면적을 투수성 포장으로 30% 교체시켰을 경우 오염부하량 BOD, COD, T-P, T-N, SS는 각각 28.95%, 28.72%, 49.95%, 32.30%, 27.95% 감소하는 것으로 나타났다. 실험에서 측정한 비점 오염원 저감효율이 비점오염원 모의에 적용 되었지만 남천 및 창원천의 유역 면적에 비하면 매우 작은 면적에 적용되어 비점오염원 농도 감소의 큰 효과는 없는 것으로 나타났다.
- 그리고 각 배수유역에 대한 합성 및 분리와 함께 배수유역 내의각종 수리시설물을 동시에 고려할 수 있다. 또한, 유역의 유량 및 물 순환에 대한 모의가 가능하고, 1차원적인 지하수 계산 및 장기 유출 해석이 가능하다. SWMM은 강우주상도, 기상자료, 소유역의 자료, 하수관거 자료를 입력하여 유역의 유출 유량과 수질을 예측하고, 오염물질에 대한 처리를 모의할 수 있다.
- 3) SWMM 모의 결과 투수성 포장을 설치할 경우 침투 및 저류효과를 통하여 첨두유량이 감소되어 홍수예방이 효과가 있을 것으로 판단된다. 비점오염원 분석에서는 오염물의 농도에서 큰 차이가 나지 않았지만, 오염부하량을 감소시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 10)로 나타났다. 선행연구에서 제안한 적합도 이상으로 SWMM 모형을 이용하여 창원천과 남천 유역에서의 유출해석은 적합하다고 판단된다.
- 이러한 이유는 초기 지표유출이 발생하면서 증가하는 비점 오염원이 투수성 포장에 의해 침투 및 저류되어 감소하는 것으로 판단된다. 시간이 지날수록 투수성 포장을 교체하였을 경우의 농도가 높아졌으며, 침투 및 저류효과가 감소되면서 투수성 포장에서 유출이 일어나면서 농도는 높아지는 것으로 판단된다.
- 실험 결과 BOD의 최대 농도 저감 효율은 60% 였으며, TN은 87.73%, TP는 26.84%, TSS는 60.43%로 나타났다.
- 실험 결과 초기 지표유출수에 수질은 인도가 가장 높게 나타났으며, 인도의 지표유출수는 많은 토사가 포함되어있었다. 주차장에서 발생하는 지표유출수에는 검은색의 중금속으로 보이는 이물질이 많이 포함되어 있었다.
- 95% 감소하는 것으로 나타났다. 실험에서 측정한 비점 오염원 저감효율이 비점오염원 모의에 적용 되었지만 남천 및 창원천의 유역 면적에 비하면 매우 작은 면적에 적용되어 비점오염원 농도 감소의 큰 효과는 없는 것으로 나타났다. 본 모의의 한계점으로 토지이용에 따른 비점오염원 Build-up 및 Wash-off의 매개변수를 보정하지 못하였으며, 유역전체에 동일한 매개변수를 이용하여 모의하였다.
- 45 CMS였으며, 투수성 포장의 교체 면적이 증가할수록 지하수 유량은 증가하였다. 투수성 포장을 5% 교체하였을 경우 16.28 CMS (증가율, 0.87%) 증가하였으며, 10%의 경우 32.37 CMS (증가율, 1.72%), 15%의 경우 48.19 CMS (증가율, 2.53%), 20%의 경우 63.81 CMS (증가율, 3.33%), 25%의 경우 79.22 CMS (증가율, 4.10%), 30%의 경우 97.46 CMS (증가율, 4.45%) 증가하였다. 도시유역 지하수의 흐름을 정확하게 모의하기 위해서 많은 자료가 있어야 하며, 실측값을 이용하여 보정이 필요하며, 본 연구에서는 지하수의 실측값 부족으로 모의결과를 보정하지는 못하였다.
- 17 CMS였으며, 투수성 포장의 교체 면적이 증가할수록 지표유출량은 감소하였다. 투수성 포장을 5% 교체하였을 경우 5.60 CMS (감소율, 6.06%) 감소하였으며, 10%의 경우 11.06 CMS (감소율, 11.99%), 15%의 경우 16.37 CMS (감소율, 17.75%), 20%의 경우 21.54 CMS (감소율, 23.37%), 25%의 경우 26.58 CMS (감소율, 28.84%), 30%의 경우 61.49 CMS (감소율, 34.17%) 감소하였다.
- 76 CMS였으며, 투수성 포장의 교체 면적이 증가할수록 첨두유량은 감소하였다. 투수성 포장을 5% 교체하였을 경우 9.72 CMS 감소하였으며, 10%의 경우 14.83 CMS, 15%의 경우 22.47 CMS, 20%의 경우 31.02 CMS, 25%의 경우 36.16 CMS, 30%의 경우 41.64 CMS 감소하였다.
- 투수성 포장을 5% 교체하였을 경우 총 유출량은 8,694.62 CMS로 7.20% 감소하였으며, 10%의 경우 총 유출량은 8,043.76 CMS로 14.15%, 15%의 경우 총 유출량은 7,416.43 CMS로 20.84%, 20%의 경우 총 유출량은 6,812.48 CMS로 27.29%, 25%의 경우 총 유출량은 6,231.79 CMS로 33.48%, 30%의 경우 총 유출량은 5,674.17 CMS로 39.44% 감소하였다.
- 투수성 포장을 5%교체하였을 경우 총 유량은 12,171.38 CMS로 5.13%감소하였으며, 10%의 경우 총 유량은 11,535.73 CMS로 10.08%, 15%의 경우 총 유량은 10,624.60 CMS로 14.84%, 20%의 경우 총 유량은 10,336.06 CMS로 19.43%, 25%의 경우 총 유량은 9,770.82 CMS로 23.84%, 30%의 경우 총 유량은 9,228.743 CMS로 28.26% 감소하였다.
- 16은 투수성 포장의 증가에 의하여 창원천이 합류된 남천의 유량 변화 및 수질 변화를 나타내고 있다. 투수성 포장의 면적이 증가하면 초기강우에 비점오염원 농도가 감소하는 것을 알 수 있었지만, 그 이후 비점오염원이 같거나 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 이유는 초기 지표유출이 발생하면서 증가하는 비점 오염원이 투수성 포장에 의해 침투 및 저류되어 감소하는 것으로 판단된다.
- 13은 창원천이 합류하는 남천의 유량 변화를 모의한 결과이다. 투수성 포장이 0%의 경우 첨두유량은 117.76 CMS였으며, 투수성 포장의 교체 면적이 증가할수록 첨두유량은 감소하였다. 투수성 포장을 5% 교체하였을 경우 9.
- 도시유역 지하수의 흐름을 정확하게 모의하기 위해서 많은 자료가 있어야 하며, 실측값을 이용하여 보정이 필요하며, 본 연구에서는 지하수의 실측값 부족으로 모의결과를 보정하지는 못하였다. 투수성 포장이 증가할수록 하천의 유량과 지표면 유출 유량은 감소하였으며, 투수성 포장으로 강우가 침투되어 지하수 유량은 증가하였다.
- 이러한 이유로 비점오염원의 농도 변화가 정확하게 구현하지는 못하였으며, 이러한 이유로 농도 변화가 낮게 나타난 것으로 판단된다. 하지만 본 모의를 통해 투수성 포장 면적의 증가에 따른 농도감소 변화 및 비점오염 부하량 감소 효과를 알 수 있었다. 추후 강우 발생시 토지이용별 지표면 유출수의 비점오염원 발생에 따른 매개변수의 연구가 필요하다.
후속연구
- 4) 본 연구의 결과는 도시유역의 물 순환 회복에 있어 투수성 포장의 효과를 제공하며, 연구 결과를 통하여 도시유역의 홍수예방 및 비점오염원 관리에 활용되는 기초자료가 되길 기대한다. LID 공법을 비교하여 도시유역에 미치는 효과를 분석할 계획이다.
- 45%) 증가하였다. 도시유역 지하수의 흐름을 정확하게 모의하기 위해서 많은 자료가 있어야 하며, 실측값을 이용하여 보정이 필요하며, 본 연구에서는 지하수의 실측값 부족으로 모의결과를 보정하지는 못하였다. 투수성 포장이 증가할수록 하천의 유량과 지표면 유출 유량은 감소하였으며, 투수성 포장으로 강우가 침투되어 지하수 유량은 증가하였다.
- 하지만 본 모의를 통해 투수성 포장 면적의 증가에 따른 농도감소 변화 및 비점오염 부하량 감소 효과를 알 수 있었다. 추후 강우 발생시 토지이용별 지표면 유출수의 비점오염원 발생에 따른 매개변수의 연구가 필요하다. 최근 들어 비점오염원관리를 중요시되고 있으며, 위의 모의에서 보여 지듯이 도시 유역에서의 비점 오염부하량을 감소시키기 위하여 투수성포장의 적용이 필요한 것으로 판단된다.
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