초록 ▼

IV. 연구개발결과
4.1 도시중소하천의 수리학적 특성과 자정능력 검토
1) 연구목적 및 필요성
- 도시 중·소하천의 오염발생특성을 조사하고 수리·수문학적 특성을 파악하여 오염부하량을 산정한다. 물질수지를 산정하고 퇴적물과 부착성 미생물 군집 조사를 통하여 하천의 자정능력 검토를 목적으로 한다.
- 하천의 자정능력에 영향을 미치는 다양한 수리학적 특성을 수리-수질모델에 적용하여 하천의 자정능력을 평가함으로서 그 기능을 향상시킬 수 있는 수리학적 인자를 도출하고자 한다.
- 도시화에 따른 지하수위 저

IV. 연구개발결과
4.1 도시중소하천의 수리학적 특성과 자정능력 검토
1) 연구목적 및 필요성
- 도시 중·소하천의 오염발생특성을 조사하고 수리·수문학적 특성을 파악하여 오염부하량을 산정한다. 물질수지를 산정하고 퇴적물과 부착성 미생물 군집 조사를 통하여 하천의 자정능력 검토를 목적으로 한다.
- 하천의 자정능력에 영향을 미치는 다양한 수리학적 특성을 수리-수질모델에 적용하여 하천의 자정능력을 평가함으로서 그 기능을 향상시킬 수 있는 수리학적 인자를 도출하고자 한다.
- 도시화에 따른 지하수위 저하로 하천의 저·갈수량 감소로 도시하천은 수위증가와 유지유량화보의 대안으로 많은 보가 설치되어져있어 도시하천의 수질개선을 위해 여러 가지 형상의 보의 모형을 제작하고, 모형실험을 통하여 보의 형상에 따른 산소전달 효과를 분석하고 가장 효과적인 보의 형식을 추천하고자 한다.
- 하천수계는 여러 인자들의 상호작용을 통하여 변화하게 되며, 여러 환경 요인중 하상재료는 하천의 조도와 수생태계의 특성을 변화시키게 되며, 유입수의 성상에 따라 수저퇴적물이 쌓이거나, 생물막이 형성되는 매개체 역할을 하게 된다. 이에 본 연구에서는 하천의 하상재료를 중심으로 이화학적요소를 조사, 분석함으로써 하상재료를 통한 자정능력의 정도를 비교·검토하고자 하였다.
2) 연구방법
3) 연구결과
- 부하량을 이용한 물질수지 산정법의 적용결과 구간에 따른 오염물질의 거동 및 제거효율이 정량적으로 산출되었다.
- 물질수지를 기초로 하여 수중에서 발생되는 각각의 자정기능 요소를 파악함으로써 각각의 자정능력에 의한 기여율로 나타내었다.
- 퇴적물의 오염도 평가는 국내·외 사례에서 적용한 오염평가기준을 토대로 하여 상호 비교하여 평가되었다.
- QUAL2E 모델을 이용하여 하천단면의 변화에 따른 자정능력을 평가하였다.
- 인공수로 내 하상재료 Size 변화에 따라 수질변동을 분석함으로써 입자성 물질, 용존성 물질의 변화와 하상재료에서의 부착성 미생물 군집의 거동을 파악하였다.
- 도시하천의 수질개선을 위한 보의 형식은 가장 우수한 산소전달효과를 나타내는 월류단이 긴 형태의 양방향 산소전달면을 갖는 형식의 보가 적합한 것으로 평가되었다.
4.2 하천 자정능력 향상기법의 개발
1) 연구목적 및 필요성
수환경과 생태계의 조화를 이루고, 사람들이 생활함에 있어 쾌적함을 제공 할 뿐만 아니라 하천의 자정기능을 향상시킬 수 있는 에코 콘크리트를 개발하여 이를 통해 저비용의 효율적인 수질저감을 도모하고자 한다.
2) 연구방법
3) 연구결과
- 여재의 개발
① 에코 콘크리트는 골재를 페이스트(Paste)로 부착시켜 만든 콘크리트로 연속적인 공극구조(NO-fines concrete) 특성과 기존의 콘크리트의 성능과 기능을 만족하는 동시에 환경 조화성, 쾌적성 또한 보유하는 특징이 있다.
② 에코 콘크리트는 투수성과 투기성이 우수하다는 것 외에 연속 공극부가 생물의 생식공간에 이용되는 등 생태계와의 조화·공생을 유지할 수 있다.
③ 에코 콘크리트를 적용한 직접정화법은 기존의 공법보다 비표면적을 크게 높이고, 물의 흐름을 차단하지 않고 원활히 함으로써 수질·수량의 변동에 대응할 수 있는 완충능력을 포함한다.
- 수질개선용 하천구조물의 배열
① 접촉산화법의 정화요소 중 체류시간과 접촉여재의 종류와 관련하여 실험한 결과 에코콘크리트의 재료적 특성이 수질개선에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 조사되었다.
② 에코 콘크리트를 적용한 하천구조물(에코보, 에코 콘크리트)의 수질저감 효과는 불투수성 취입보와 천연하상재료를 사용하였을 경우 보다 유기물질과 총인은 30% 이상, 총질소는 15% 이상으로 나타났다.
4.3 도시중소하천의 유지유량 확보 방안 및 기술 개발
1) 연구목적 및 필요성
하천의 건천화로 인해 발생되는 사회문제를 해결하고 시민들에게 쾌적한 환경을 조성해 주기 위하여 하천내 유지유량을 확보할 수 있는 기술을 개발하고 실제하천에 적용하는데 그 목적이 있다.
2) 연구방법
3) 연구결과
- 유지유량 확보 방안
① 하수처리수의 재이용
② 지하철 터널용수 이용방안
③ 해수유입을 통한 수량확보방안
④ 승기천 상류부 소형 및 간이 하수처리장 설치
⑤ 제방침투 및 우수저류에 의한 유량확보방안
⑥ 하수관거 월류수를 이용한 유량확보 방안
- 지하저류시설의 개발(지하저류시설의 수처리 계통도)
① SS에 대한 실험장치의 여과효율은 약 63.4%~70.7%로 비교적 높은 여과효율을 보이는 것을 알 수 있다.
② 본 실험장치를 통하여 저류하여 사용할 수 있는 유량은 총 유출량의 42.8%~79.9%로 나타났으며 강우강도가 커질수록 저류율이 커지는 것으로 나타났다.
③ 강우시 상향여과식 침투-저류장치를 활용하여 저류되는 저류수의 수질등급은 IV급으로 이를 용수로 활용시 공업용수 2급, 농업용수, 하천유지용수로 별도의 처리 없이 활용이 가능한 것으로 나타났다.

Abstract ▼

IV. Results
4.1 Examination on self-purification and properties of water quality in small and middle streams
1) Objectives and Necessities
- Investigate small and middle stream's characteristics of pollutional load, grasp hydraulic characteristics and decide pollutional load. Determine ma

IV. Results
4.1 Examination on self-purification and properties of water quality in small and middle streams
1) Objectives and Necessities
- Investigate small and middle stream's characteristics of pollutional load, grasp hydraulic characteristics and decide pollutional load. Determine mass balance and examination of self-purification in streams by purpose through deposits and coherence microorganism throng investigation.
- Urban area has a problem like a 'Groundwater level decline by urbanization' and established much weir to solve this problem. Through a model experiment, recommend most effective weir's the form among much established things.
- River water system changes through interaction of several coefficients. Among them, bed material changes roughness coefficient and characteristics of ecosystem. And according to influent water's quality deposits accumulates or act as intermediate that bio film is formed.
- In this research, irradiate and analyze chemical element in bed material of rivers and compared ability of self-purification through bed material.
2) Procedures of Research
3) Result of Research
- Apply mass balance method that use pollutional load, action of contaminant and exclusion efficiency by section were decided as quantitative
- Grasp element of self-purification that happen from hydrospace based on mass balance, and appeared by individual self-purification ability ratio.
- Based on pollution valuation basis that pollution level estimation of deposits applies domestic and external case comparison and evaluate.
- Estimated ability of self-purification by change of rivers section utilizing QUAL2E model
- Analyzed water quality fluctuation according to bed material size change in the artificial channel. And also, grasped motion of coherence microorganism throng at bed material for change of particle material, dissolved material.
- Weir's form for improvement of water quality in stream at urban area selected weir that display effect of the most superior oxygen transfer. And most effectiveness weir form was estimated by Bow Street suitable thing that have possible long overflow hem for multiple translation of oxygen
4.2 Development of the self-purification method
1) Objectives and Necessities
For accomplishment balance between hydro-ecosystem to ecosystem, and have human life as is agreeable, and improve self-purification of rivers develops Eco-Concrete that target efficient water quality improvement.
2) Procedures of Research
3) Result of Research
- Media's development
① As Eco-Concrete that concrete does and makes to attach aggregate by paste, there is characteristic that have environment compatibleness while satisfy No-fines concrete and existing concrete performance and function.
② Eco-Concrete are superior permeability and aeration. And characteristics of No-fines concrete department is utilized to space of raw object and accomplishes creation with ecosystem.
③ Direct purification to use Eco-Concrete heightens unit area than existing purification method, do not intercept flowing of water and have shock-absorbing ability that can correspond in change of water quality and flow rate.
- Arrangement of rivers construction for purification
① Progressed an experiment media among element of contact oxidation and connected time. Experiment result, effect that characteristics of Eco-Concrete's material improve to water quality.
② Water quality improvement effect of rivers construction which apply Eco-Concrete than used by impervious weir and natural bed material, Organic matter and T-P more than 30%, T-N more than 15% be.
4.3 Development of a installation of sub-soil storage for the instream flow
1) Objectives and Necessities
- Purpose of this research solves social problem that happen because of dry wash, and develop instream flow enlargement technologies to citizenses to offer agreeable environment and it is that apply in streams inner urban area.
- The Sung-gi Stream is located in Incheon matropolitan city, Korea. It orginates middle of Incheon(Juan-Dong) and finally drains to the West-Sea. The stream is approximately 10.33km in length. The Sung-gi stream watershed is about 33.58㎢.
2) Procedures of Research
3) Result of Research
- Instream flow enlargement method for Sung-gi stream(at Incheon).
① Recycling of sewerage water
② Underground water utilization way of subway tunnel
③ Instream flow enlargement method through seawater inflow
④ Echelon small size sewage treatment plant and simplicity sewage treatment plant setups upper Sung-gi stream
⑤ Instream flow enlargement method by bank permeation and rainfall haversting
⑥ Instream flow enlargement method to use sewer pipe overflow
- Development of a installation of sub-soil storage for the instream flow
① The reduction rate of the SS concentration was 68% and runoff volume was varied from 42.8% to 79.9% with the artificial rainfall experiment. It could be used reduction volume of runoff through the installation of sub-soil storage and the more impermeable area would be broaden the more water resources would be increased.
② The rainfall runoff through installation of sub-soil storage was IV grade by water quality standard of stream. It could be used for industrial water grade II, agricultural water and instream flow.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 21
• List of Table ... 25
• List of Figures ... 30
• 목차 ... 42
• 표목차 ... 47
• 그림목차 ... 51
• 제1장 서론 ... 61
• 제1절 연구배경 및 필요성 ... 62
• 제2절 연구개발의 목적 ... 63
• 1.2.1 도시중소하천의 수리학적 특성과 자정능력 검토 ... 63
• 1.2.2 하천 자정능력 향상기법의 개발 ... 63
• 1.2.3 도시중소하천의 유지유량 확보 방안 및 기술 개발 ... 63
• 제3절 연구의 내용 및 범위 ... 64
• 1.3.1 연구의 범위 ... 64
• 1.3.2 연구의 내용 ... 66
• 제2장 중·소하천의 수리학적 특성과 자정능력 검토 ... 68
• 제1절 하천의 특징 ... 69
• 2.1.1 하천의 특징 ... 69
• 2.1.2 하천의 분류 ... 69
• 2.1.3 도시하천의 특성 ... 71
• 제2절 하천의 자정능력 ... 74
• 2.2.1 하천의 자정작용 ... 74
• 2.2.2 물질순환 및 물질대사 ... 78
• 제3절 수리-수질모델을 이용한 하천의 자정능력 평가 ... 80
• 2.3.1 HEC-RAS 모형 ... 80
• 2.3.2 QUAL2E 모형 ... 83
• 제4절 오산천의 수질현황 및 물질수지 평가 ... 90
• 2.4.1 조사구간의 유역현황 ... 90
• 2.4.2 조사범위 및 분석방법 ... 97
• 2.4.3 실험결과 ... 104
• 제5절 광주천과 풍영정천의 수리학적 특성 및 자정능력 평가 ... 137
• 2.5.1 조사구간의 유역현황 ... 137
• 2.5.2 조사범위 및 분석방법 ... 141
• 2.5.3 실험결과 ... 146
• 제6절 하천에서 구조물(보)에 의한 산소전달효과 분석 ... 169
• 2.6.1 보에 의한 산소전달과정 ... 169
• 2.6.2 보에 의한 산소전달효과의 실험분석 ... 171
• 2.6.3 실험결과 ... 178
• 제7절 하상재료에 따른 용존산소 변화량 분석 ... 185
• 2.7.1 실험장치 및 분석방법 ... 185
• 2.7.2 실험결과 ... 188
• 제8절 하상재료 변화에 따른 수질변동 특성 조사 ... 194
• 2.8.1 실험장치 및 분석방법 ... 194
• 2.8.2 실험결과 ... 198
• 제3장 하천자정능력 향상기법 개발 ... 210
• 제1절 하천수질정화기법 ... 211
• 3.1.1 접촉산화공법 ... 211
• 3.1.2 하천수질정화기법 ... 214
• 3.1.3 에코 콘크리트 ... 217
• 제2절 자정기능 향상을 위한 여재 개발 ... 221
• 3.2.1 실험 여재 제작 및 실험방법 ... 221
• 3.2.2 실험결과 ... 225
• 제3절 여재의 수질개선 효과 검토 ... 232
• 3.3.1 실험방법 ... 232
• 3.3.2 실험결과 ... 239
• 제4장 하천유지유량 확보를 위한 우수저류침투시설 개발 ... 265
• 제1절 유지유량 ... 266
• 4.1.1 하천내 유지유량 산정방법 검토 ... 266
• 제2절 도시하천의 유지유량확보 방안 ... 273
• 4.2.1 대상하천의 특성(승기천) ... 273
• 4.2.2 하천의 수리학적 특성 분석 ... 275
• 4.2.3 하천유지유량확보 방안 ... 283
• 제3절 유지유량 확보를 위한 Pilot Plant 실험 ... 297
• 4.3.1 실험 장치 ... 297
• 4.3.2 실험 재료의 선정 ... 300
• 4.3.3 경사에 따른 유출량 실험 ... 306
• 4.3.4 강우강도에 따른 유출량 실험 ... 309
• 4.3.5 피복 재료에 따른 유출량 실험 ... 311
• 4.3.6 공극률에 따른 유출량 실험 ... 314
• 제4절 유지유량 확보를 위한 현장 적용 실험 ... 317
• 4.4.1 승기천의 블록제작 및 설치 ... 317
• 4.4.2 실험 장치 및 실험 방법 ... 319
• 4.4.3 인공강우 실험의 실험 결과 ... 330
• 4.4.4 실제강우 실험의 실험 결과 ... 335
• 4.4.5 인공함양법 적용 실험 ... 340
• 4.4.6 인공함양법 적용 실험 결과 ... 346
• 제5장 요약 및 결론 ... 361
• 제1절 도시하천 자정능력의 종합적 평가기법 ... 362
• 제2절 에코 콘크리트를 이용한 하천 자정작용 개선방안평가 ... 363
• 제3절 도시하천의 유지유량 확보방안 평가 ... 367
• 제4절 지하저류시설을 이용한 유지유량 공급방안과 현장적용 실험 ... 368
• 제5절 향후 연구방향 ... 371
• 제6장 연구개발 목표 및 달성도 ... 373
• 제1절 연구개발 목표 ... 374
• 제2절 연차별 주요 사업 내용 및 목표 달성도 ... 375
• 제7장 연구개발결과의 활용계획 ... 376
• 제1절 연구개발 결론 및 시사점 ... 377
• 제2절 연구개발 성과 ... 378
• 제3절 활용방안 및 예상효과 ... 381
• 참고 문헌 ... 384
• 부록 ... 390
• 1. 오산천 수질현황 ... 391
• 2. 하상재료 체분석 결과 ... 398
• 3. 구간별 흐름 및 수질현황 ... 407
• 끝페이지 ... 429