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문제 정의
- 내수배제계획 수립시 침수지역 특성 및 시설 도입에 따른 평가 기법이 부재하다. 개발된 프로그램을 통해 침수저감효과를 분석하고 내수배제시설 도입에 따른 경제적 분석을 통해 적절한 내수배제시설을 선정하고, 내수배제설계 능력 향상과 시설 조합에 따른 내수 침수 위험을 최소화 하고자 한다.
- 이와 같은 우수배수 설계 및 시공의 이론 및 실험적 근거를 확보하여 기존 도시 배수 설계 프로그램을 개선하고 기존 배수시설 기준에서 보완된 도시 우수관거 시설의 설계 및 관리 지침서가 필요하다. 그러므로 본 연구는 우수관거의 배수 설계와 유지관리 기술의 설계기준을 조사하여 정리하고 도시 배수시설의 배수효율을 증대시키기 위한 합리적인 우수관거 시설의 설계 기준을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다(그림 10).
- 기존에 사용되어왔던 AVD 외에 수표면에서 발생되는 와류를 효율적으로 저감시키기 위한 부유식 AVD를 제안하였다. 부유식 AVD는 수표면에 위치하며 접근수로의 유선을 완만하게 만들어 수표면에서 발생하는 와류를 저감시키며 공기유입을 저감시키는 역할을 한다.
- 계획우수량의 상향조정에 따른 내수배제시설에 대한 설치요구는 높아지고 있으나 가용부지의 한계로 인해 기존 내수배제 시설의 배수능력 향상이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 그림 4와 같이 빗물펌프장의 성능개선을 통한 내수배제능력 향상과 함께 간선저류지의 설계 가이드라인을 통한 도심지 침수저감 효율을 향상시키고자 한다.
- 그러나 펌프장 설계와 관련한 국내 설계기준으로는 하천설계기준(국토교통부, 2009), 하수도설계기준(환경부, 2010), 빗물펌프장 수문 유지관리 설계 요령(서울특별시, 2008) 등에서는 와류방지를 위한 정량적 설계기준을 제시하지 못하고 있다. 미국의 Hydraulic Institute(1998)에서는 흡수정 내 와류저감을 위해 와류저감장치(Anti Vortex Device, AVD)를 설치할 것을 권장하고 있으며, 본 연구에서는 기존에 제시된 와류저감장치의 성능검증을 위한 실험연구를 수행하였다. 수중와류 저감을 위한 와류저감장치는 그림 5와 같이 여러 종류가 소개되어 있으나, 각각의 와류저감장치의 효과에 대해서는 정량적으로 제시되어 있지 않다.
- 본 연구는 “내외수 연계 도시 침수저감 능력향상 기술 연구” 연구단의 2세부 과제로서 “내외수 연계 내배수 시설의 성능개선 및 설계 선진화 기술 개발”을 목표로 하여 내수침수 및 외수범람에 의한 침수피해를 저감시키기 위한 기술 개발을 수행하고 있다.
- 본 연구에서는 도시침수에 대한 구조적인 대응방 안을 수립하기 위해 내수배제시설에 대한 설계기법을 개발하였다(그림 11). 먼저 기후변화 및 침수피해 특성을 반영한 내수배제계획의 수립을 위해 홍수방어능력 평가 프로그램을 개발했고, 다차원 홍수피해액 산정법을 이용하여 경제성 분석을 수행했다.
- 본 연구에서는 침수위험지역 내수배제계획 수립 절차 개선을 위해 홍수방어능력 평가기법 개발 및 홍수방어능력 평가 프로그램 개발을 최종 목표로 하고 있다. 내수배제계획 수립시 침수지역 특성 및 시설 도입에 따른 평가 기법이 부재하다.
- 본 연구는 “내외수 연계 도시 침수저감 능력향상 기술 연구” 연구단의 2세부 과제로서 “내외수 연계 내배수 시설의 성능개선 및 설계 선진화 기술 개발”을 목표로 하여 내수침수 및 외수범람에 의한 침수피해를 저감시키기 위한 기술 개발을 수행하고 있다. 이러한 목표달성을 위해 본 연구에서는 내배수시설의 홍수방어능력 평가프로그램과 내수배제계획 관련 지침서를 제시하여 내수침수방지 및 침수위험지역 내수배제계획 수립능력을 향상 (2-1세세부)시키고자 한다. 또한 내배수시설의 성능향상 및 유지관리비 절감을 위해 내수배제시설의 고효율/소형화 기술개발(2-2세세부), 우수관거 연계를 통한 저류능력 확장기술을 개발하여 관련시설 투자비용의 절감, 효율성 향상을 위한 가이드라인 (2-3세세부)을 제시하였다.
- 이에 따라 본 연구에서는 우수관거의 저류 효율 및 저류 능력의 고려할 수 있는 우수관거 시설의 설계 및 해석 기술의 개발을 위하여 우수관거 시설 현황 및 설계기술 조사 분석(1차년도), 빈도상향을 고려한 빗물받이 유입부 설계 기술 개선(2차년도), 다방향 합류맨홀의 설계기법 및 에너지 손실 저감 기법 개발(3차년도), 과부하 맨홀의 손실을 고려한 도심지 침수규모 예측 기술 개발(4차년도), 도출된 요소기술 적용에 따른 우수관거 시설 설계 기준 개선(5차년도)에 관한 연구를 수행했다. 이러한 연구결과를 바탕으로 우수관거의 치수 능력을 확보할 수 있는 보다 넓은 범위의 우수관거 설계 가이드라인을 제시하였다.
- 그리고 기존 배수 시설에서 배제되었던 관거 시설의 구조개선 방안의 제시를 통하여 배수능력을 향상시킬 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 우수관거의 저류 효율 및 저류 능력의 고려할 수 있는 우수관거 시설의 설계 및 해석 기술의 개발을 위하여 우수관거 시설 현황 및 설계기술 조사 분석(1차년도), 빈도상향을 고려한 빗물받이 유입부 설계 기술 개선(2차년도), 다방향 합류맨홀의 설계기법 및 에너지 손실 저감 기법 개발(3차년도), 과부하 맨홀의 손실을 고려한 도심지 침수규모 예측 기술 개발(4차년도), 도출된 요소기술 적용에 따른 우수관거 시설 설계 기준 개선(5차년도)에 관한 연구를 수행했다. 이러한 연구결과를 바탕으로 우수관거의 치수 능력을 확보할 수 있는 보다 넓은 범위의 우수관거 설계 가이드라인을 제시하였다.
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