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제목	수질처리유량 산정기준 정립을 통한 유량분배구조물 및 초생수로 기준 수립
작성자	한국도로공사	작성일
공사명
공사비		공사기간
사업개요	1. 일반현황 1.1 정의 (1) 수질처리유량[WQf(=Water Quality flow), =초기우수의유량]이란? 『비점오염 처리대상인 초기우수(재현빈도 1년 미만)의 유량(㎥/s)』으로써 저감시설 설계에 있어 안정적인 수질처리를 위해 매우 중요한 요소 (1.1) 일반적인 배수설계의 유량(Q=CIA)은 5년이상의 재현빈도 강우의 첨두유량 1.2 배경 (1) 수질처리유량(WQf) 국내기준이 없어 각 개발사업자가 자의적으로 판단하여 적용중에 있으나 그 객관적 근거가 없고 안정성이 낮아, (1.1) 미국의 경우 전용프로그램(TR-55) 또는 스마트폰앱 등 활용 (2) 국내 과거기상자료 분석 및 선진기법 도입을 통한 기준정립 필요 (2.1) 국토부(건설기술연구원)에서 기준마련을 위해 연구중(2014년 완료) 1.3 휴게소의 개념 (1) 2008. 12 비점오염저감시설 설치 및 관리운영 매뉴얼 제정(환경부) (1.1) 수질처리유량 산정기준 미제시 (2) 2011. 10 고속도로 비점오염저감시설 설치기준 수립(녹색환경처-4098) (2.1) 수질처리유량은 합리식에 5mm/hr(장치형 과거기준)를 적용하여 산출 (3) 2012. 1~5 유량산정방법 검토 및 외부전문가 자문실시 (3.1) 공주대(김이형교수) 및 국립환경과학원
발주처		시공회사
설계회사		감리회사
기관별분류	공사 > 한국도로공사
공종별분류	부대공
업무내용분류	교통일반
통합건설정보분류	시설물분류>운송 교통시설>도로운송시설>자동차 도로;공종분류>토목공종>관공사 부대공
현황 및 문제점	2. 현황 및 문제점 2.1 수질처리유량 산정방법 부재 (1) 그간 환경부의 장치형시설 기준(강우강도 5mm/hr)을 인용해왔으나, 이 역시 객관적 근거 불분명으로 2007년말 법 개정시 삭제됨 (1.1) 환경부 기준 2.2 산정방법 부재로 인한 문제점 (1) 유량분배구조물의 처리능력 저하 (1.1) 현 우리공사 기준은 많은 장점에 불구하고 본연의 기능이 다소 부족 (1.1.1) 매닝공식(등류 가정)으로 수위를 산정하였으나, 실제 턱 접근유속은 "0"에 가까워 수위가 상승되며, 이로 인한 초기우수의 월류발생 (1.1.2) 턱높이 상향조정시 배수로의 통수단면 부족현상 발생 (1.2) 과거 장치형 기준(5mm/hr)으로 유도턱 높이(10cm)를 산정함에 따른 안정성 및 객관적 근거 부족 (1.3) 미국식의 단점을 보완한 오리피스 방식의 유량분배구조물 필요 (2) 초생수로의 설계방법 부재 (2.1) 현 우리공사 습식 식생수로는 초생수로보다 발전된 형식(Enhanced Swale)이나, 폭이 넓어 현장적용성이 낮으며 시공과 관리가 어려움 (2.2) 국내에서는 3가지 형식 모두 동일한 저감효율을 인정받고 있음 (2.3) 용지폭이 적고, 통수 안정성이 높은 초생수로 적용 필요
개선내용	3. 개선내용 3.1 수질처리유량 산정 검토  수질처리의 목표가 되는 설계강우량의 유량(㎥/s) 3.1.1 설계강우량(P) 산정 (1) 설계강우량은 1년의 강우사상의 대부분(80%)에 해당하는 강우량 (1.1) 큰 강우사상(20%)은 오염물질이 희석되어 수질처리 무의미 (2) 적정범위 : 18mm(국내사례) ~ 25mm(미국) 정도 (2.1) 미국 : 90% 강우사상으로 산출하며, 보통 25mm(각 주별로 별도산정) (2.2) 국내 : 18.5mm[성남지역 1년(2001년도) 분석자료(KEI, 2002)] (3) 산정절차 (4) 검토결과 (4.1) 조사대상 : 수원지역 최근 5개년 기상청 자료(2007~2011년 시우량) (4.2) 산정결과 (4.2.1) 설계강우량 : 22mm (4.2.2) 강우사상수 : 86회/년 (IETD : 10hr) 3.1.2 수질처리유량 산정 및 간편법 검토 (1) 임의 강우량에 대한 유량을 산정하는 방법에는 합리식, 합성단위유량도법(Snyder방법, NRCS의 TR-55, SWMM 등) 등이 있으나, 국내 적용성이 낮음 (1.1) 미국에서는 주로 NRCS방법이 널리 사용되고 있음 3.1.2.1 검토방향 (1) 도로설계자가 쉽게 사용할 수 있는 『합리식에 의한 간편법 개발』 (1.1) 현재 국내 중대규모 하천설계에서 합성단위유량도법을 사용중에 있으나, 미국 해석모델을 인용한 것이며 산정절차 또한 복잡 (1.2) 정부(국토부 및 환경부)에서도 간편식의 필요성 인식 (1.3) 대표적인 유량산정방법의 적용성 3.1.2.2 검토절차 3.1.2.3 검토내용 (1) 첨두유량 산출(미국 NRCS의 TR-55 이용) (1.1) WQf = 0.022㎥/s (설계강우량 22mm, 배수면적 5,000㎡일 때) (2) 강우강도 역산정 (2.1) WQf=0.022㎥/s일 때, 강우강도(I)는 17.7mm/hr [=WQf/(0.2778×C×A)]   WQf(㎥/s) = 0.2778C×I×A    C : 유출계수 0.9                                         I : 강우강도(mm/hr)                                        A : 유역면적 5,000㎡ = 5,000×㎢    (3) 강우강도의 초기우수 처리 적정성 검토 (3.1) 15mm/hr이상은 초기강우량의 98% 이상처리가능하므로 17mm/hr는 다소 높은 값 3.1.3 검토결론 및 수질처리유량 간편산정법 3.1.3.1 검토결론 (1) 유량분배구조물에 적용하는 강우강도 (1.1) TR-55를 이용한 강우강도는 국내 강우현상 보다 안정적(비경제적)으로 산출되므로, 자문결과를 반영하여 15mm/hr를 일률 적용 (1.2) 외부전문가 자문결과 (1.2.1) 공주대 : 도공방안(합리식에 15mm/hr적용)이 타당함 (1.2.2) 과학원 : 15mm/hr를 국가기준 제정시까지 적용함에 이견없음 (2) 초생수로에 적용하는 강우강도는 TR-55로 산정된 값 그대로 적용 3.1.3.2 수질처리유량 간편 산정법 (1) 수질처리유량은 강우강도를 이용하여 다음과 같이 합리식으로 계산  WQf(수질처리유량) = 0.2778C·I·A      여기서, C : 유출계수(배수구역의 여건에 따라 결정, 포장면의 경우 0.9)                 I : 강우강도(mm/hr)                A : 배수구역면적(㎢) (2) 적용하는 강우강도 (2.1) 유량분배구조물의 오리피스 규격 : 15mm/hr 적용 (2.2) 초생수로 초기우수 유속 : 설계강우량에 따른 TR-55계산값 적용 3.2 유량분배구조물 설치기준 개선 (1) 시공성 및 유지관리 용이성은 유지하되, 오리피스로 유량분배기능을 증대 (2) 개선내용 (세부내용 5.1절 참조) (3) 형식별 특징비교 3.3 초생수로 설치기준 검토 (1) 식생수로 형식 다양화 (2) 초생수로 설계기준 (세부내용 5.2절 참조)
결론	4. 결론 4.1 검토결론 및 기대효과 4.1.1 검토결론 (1) 유량분배구조물은 오리피스형으로 적용 (1.1) 오리피스 규격은 합리식(15mm/hr 단일적용)에 의한 유량으로 계산 (2) 식생수로(습식 또는 초생)는 특성을 고려하여 선택적용(신고대상은 변경신고 필요) (2.1) 초생수로 특성 : 사면보강으로 폭원축소가 가능하며 유지관리가 용이 (2.2) 수질처리유량(WQf)은 다음값을 이용하여 합리식으로 계산 4.1.2 기대효과 (1) 유량분배구조물의 수처리능력 향상을 통한 안정적 수질처리 (1.1) 초기우수의 수질처리능력 증가(85%→98%) (1.2) 건설구간 설치 예산절감(1,251개소 13억원, 미국식 대비) (2) 식생수로 형식 다양화를 통한 저감시설 적용성 향상 (2.1) 용지확보 곤란구간 적용가능(건설구간 식생수로 53개소) 4.2 적용방안 및 향후 과제 (1) 적용방안 (1.1) 설계중·설계후 미발주 구간 : 본 방침 적용 (1.2) 건설중인 구간 : 적용여건을 고려하여 공사시행부서에서 판단 (2) 향후과제 (2.1) 유량분배구조물의 지적재산권 확보 추진(특허신청) (2.2) 비점오염저감시설 설계 및 시공 애로사항 해소 (2.2.1) 복잡한 설계에 대한 솔루션 제공(해석 프로그램 개발) (2.2.2) 저감시설의 소요용지 최소화 방안 마련
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