우수유출저감기법을 활용한 상습침수유역 설계

Abstract

동두천은 상습 침수 피해지역으로 집중강우시기 도시지역의 침수피해가 반복적으로 보고되어왔고 최근에는 기후변화로 인한 강수량이 증가하여 그 피해정도가 해마다 증가하고 있다. 이러한 상황에서 5년 또는 10년 재현주기의 강수량에 맞추어 설계된 합류식 하수관망으로는 도시방재 목표치인 100년 주기의 강우량은 물론 최근 발생빈도가 증가하고 있는 20년, 30년 주기의 강우량을 수용하기에도 턱없이 부족하다. 또한 함류식 하수관망 위주의 중앙처리방식의 한계로 인해 발생하는 예기치 못한 막힘현상이나 만관현상에 대비할 수 있는 차선책이 없어서 침수 피해를 더욱 확대시키고 있는 실정이다. 이러한 상황에 대응하여 환경부는 SAFE프로젝트로 지칭되는 대규모 침수대책사업을 발표하였고, 이와 비슷한 맥락에서 동두천시는 기존의 배수계통의 용량을 늘려 앞으로의 침수위험에 대비하고자 한다. 하지만 빗물받이의 크기 확대나 하수관 크기 확장, 펌프장 추가 설비 등의 기존 방식들은 지속적인 대응책이 될 수 없다는 한계점을 가진다. 따라서 기술적 방법을 중요시한 기존의 접근법에서 나아가 도시설계측면에서 광범위하게 지표면의 상태를 설계함으로써 자연배수능력을 향상시키고 기존의 배수체계를 보조하는 제 2의 배수계통의 역할을 하는 조경 및 도시설계안을 연구한다. 수정된 합리식(Modified Rational Method)을 통한 유역전반의 지표유출수의 발생패턴과 자연적 특성에 대한 이해를 바탕으로 자연배수효과를 극대화하는 Bio-corridor를 제안하는데, 이는 도시의 지표면을 적극적으로 활용한 설계방안으로 도시설계 측면의 비전과 변화양상이 함께 다루어진다. 즉, 장기간에 걸쳐 전략적으로 이행 될 수 있는 6개의 단계의 전략을 땋기(Braiding), 새로운 축 만들기(New axis), 이어 붙이기(Stitching), 두텁게 하기(Thickening). 상호작용하는 조직 만들기(Networking), 분산시키기(Decentralizing)로 구성, 구체적인 설계안에 있어서는 상류, 중류, 하류의 서로 다른 조건에 따라 적용되는 전략의 조합 방식과 작동하는 방식에서의 특성을 서로 달리 하였다. 상류의 경우, 산지에서 시작한 유출수의 지류가 면상류 발생 범위에서 만나는 지점이므로 지류들이 분산된 흐름을 유지하고, 또 저류와 퇴적물 조절의 효과를 동시에 거둘 수 있도록 기존의 마을 구조와 보행로의 형태를 보완, 수정한 새로운 마을구조를 설계하였으며 기존 전답지의 홍수조절기능을 함께 보존하고자 하였다. 이는 고지대로부터 흘러내려오는 유출수의 양과 속도를 조절하기 위한 방안에 집중한 중류와는 서로 다른 특성을 보인다. 반면 하류에 해당하는 부분은 상류와 중류에서 흘러들어오는 유출수 뿐만 아니라 하류에서 발생하는 역류현상을 함께 다루어 3단계에 걸친 지표유출수 수용 계획을 설계로 반영하였다. 제안하는 설계안은 우수저감기법을 도시설계의 해석한 안으로 기존우수처리 시스템을 효율을 높일 수 있도록 보조하는 역할을 한다. 이는 예상되는 최악의 홍수량을 모두 소화할 수 있는 규모의 저류용량을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 도시경관의 측면에서 제공하는 이점과 공원으로서의 활용도를 높인 종합적인 방안이다. 이를 시행할 경우 장기간에 걸친 계획으로 대규모의 사업이 될 수 있지만 지속가능한 그린 인프라스트럭처로 기능하여 단순히 하수관의 규모를 늘리거나 펌프장을 증설하는 방식으로는 얻을 수 없는 도시조직재정비의 효과 및 경관조성의 효과를 기대할 수 있다.

Dongducheon is a city situated in a flood prone watershed by the Shincheon River. Ever since the city started taking shape, the river has played a detrimental role in causing flash flood. However, rapid urbanization in the last few decades has triggered a new type of flooding, namely inland flooding caused by low permeability of paved ground surface and outdated measures for controlling runoff in this urban area.

While the number of floods of this type increases every year, the scale of damage is also expanding. Accordingly, the Ministry of the Environment of Korea recently has announced the SAFE project (Sewer performance Advancement, Fighting against urban flooding and Enhancement of public welfare). However, all of the measures suggested by the project cling to an outdated and unsustainable perspective that depends on regularly re-sizing sewer pipes and pump stations.

Thus, this study is an attempt to develop a new, more sustainable design for flood prone urban areas combined with decentralized storm water management system assisting existing sewer systems. Since it uses ground surface in its design rather than a pipe lined system, it takes into account urban design for the entire watershed. For that reason, this is a proposal to design a bio-corridor related to the complex conditions of urban areas based on a detailed analysis of runoff and the environmental condition of the watershed, conducted with the Modified Rational Method.

Therefore, this linear form of open water drainage system contains site specific strategies and it uses braiding, new axis creating, stitching, thickening, networking and decentralizing. A series of strategies to temporarily store excess water and mitigate the risks of flooding uses features such as bio-retention swale, retention pond, settling pond, detention and infiltration basin, cleansing biotope, porous pavement and planted grasses and sedges.

Finally, those measures are interpreted into open spaces on an axis with the downtown area, flanked by playing fields, bike paths and pedestrian paths. Glimpses of wildlife are provided by the wetlands associated with this urban waterway functioning as runoff reduction methods for the watershed.