분산형 저류시설의 설치 위치와 운영 방식에 따른 첨두유출저감효과 분석

Abstract

한국에서 최근 빈번히 발생하고 있는 여름철의 갑작스러운 집중호우는 많은 양의 비가 짧은 시간에 집중되는 형태를 띠고 있어 도시화로 인한 불투수층의 증가와 함께 도시 홍수의 원인이 되고 있다. 또한 도시 지역의 인구밀집현상이 점차 심화되면서 한 번의 홍수로 발생하는 피해의 규모가 점차 심각해지고 있다. 따라서 최근에는 도시 외곽에 댐 등의 대규모 시설을 설치하던 기존의 방식뿐만 아니라 도시 내에 저류․침투 시설을 설치하여 도시 지역에서 발생하는 유출 발생량을 제어하려는 노력이 나타나고 있다. 하지만 도시 지역에서는 기존에 설치된 도시기반시설 및 건물로 인해 저류 가능량이 한정되는 문제가 나타난다. 따라서 본 논문에서는 동방 1교를 유역 최말단부로 하는 도림천 상류 유역을 대상 유역으로 삼아 한정된 저류 용량에서 효과적인 첨두유출량 저감효과를 얻기 위한 저류조의 분산 설계를 제안하였다. 특히 통수능이 존재하지 않던 소유역 단위에서 적정 저류량을 설계하기 위한 방안을 제시하고, 이를 통한 첨두유출량 저감효과를 집중형 저류시설과 비교하였다. 또한 여러 개의 저류조가 존재할 경우에 각 저류조에 적합한 운영 조건을 적용하여 보다 효과적인 첨두유출량 저감이 가능한지 확인하였다. 하천 통수능이 제시되지 않은 소유역에서의 적정 저류량을 설계하기 위하여 유역 말단부의 통수능과 각 소유역의 첨두유출량을 통해 목표저류량(Design outflow rate)의 개념을 사용할 것을 제안하였으며, 이를 통하여 저류조를 설계했을 때 한정된 저류 용량에서 보다 효과적인 첨두유출량 저감 효과를 보여주는 것으로 나타난다. 또한 설계 강우 이상의 비가 내릴 때에도 분산형 저류시설에서 저류용량 부족으로 인한 첨두유출량 저감 실패의 가능성이 더 낮을 것으로 판단되었다. 또한 유역 하류에 분산형 저류시설을 설치한 경우에는 설치 지역까지는 집중형 저류시설과 흡사한 첨두유출량을 보이지만 유역 하류에서 첨두유출량 저감효과가 확연히 차이난다. 반면 유역 상류에 분산형 저류시설을 설치할 경우에는 첨두유출량 저감효과가 하천 상류에서부터 나타날 수 있으며, 상류의 첨두유출량 저감효과는 하류까지 이어질 수 있다. 다만 유역 말단에서는 다른 분산형 저류시설과 비슷한 첨두유출량 저감효과를 보이게 된다. 저류조의 운영을 위해서 각 유역에서 저류지체시간의 개념을 도입하여 상류에서는 유출이 발생할 때부터, 하류에서는 상대적으로 시간이 흐른 후에 저류를 시작하는 것을 가정하고 운영을 통해 저류시설의 효율을 높일 수 있을지 확인하였다. 그 결과 각 소유역의 유출발생시간을 운영에 이용했을 때 상류, 중류, 하류에 설치된 저류조 전반에 걸쳐 효과가 나타남을 확인할 수 있다. 이 외에도 다양한 저류지체시간의 개념을 통해 서로 다른 첨두유출량 저감효과를 볼 수 있음을 확인하였다. 이처럼 다양한 운전 조건을 설정한 후 수문 분석을 통해 각 유역에서 가장 적합한 운전조건을 위치별로 결정할 수 있을 것으로 기대된다.