도시 지역의 불투수층에 내린 강우는 지표면을 따라 흐르다가 대부분 우수관으로 유입되어 유역에서 배출된다. 그러므로 도시 우수관의 설계빈도를 결정하고 설계홍수량을 결정하는 일은 도시 홍수 저감을 위한 구조적인 대책 중 가장 우선적으로 고려되어야 하고, 또 가장 중요한 대책이기도 하다. 그러나 최근 들어 기후변화 등으로 인해 짧은 시간에 큰 강우강도의 호우가 발생하는 일이 잦아지고 있다. 이런 형태의 호우는 불투수면이 많은 도시 지역에서 갑작스럽게 유출량을 증가시켜 증가된 유출량이 일시에 우수관으로 유입되지 못하고 일시적이고 국부적인 홍수를 야기하기도 한다. 그러므로 도심지의 홍수 저감을 위해 우수관망의 적절한 설계가 매우 중요하다. 그러나 무한정 큰 관경의 우수관을 건설하는 것은 경제적으로 타당한 방법이 될 수 없으므로, 적절한 크기의 우수관을 설계하고 유출해석의 신뢰도를 높이기 위한 노력이 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 과거 홍수피해가 빈번히 발생했던 도시유역들 중 유역면적과 우수관망의 구조가 다른 4개의 도시를 서울과 부산지역에 선정하여 다양한 강우에 따른 유출해석을 실시하였다. 서울과 부산 기상관측소의 과거 호우 자료에 대한 EPA-SWMM 모형에서의 유출해석 결과, 첨두강우량의 변화에 따른 첨두유출량의 변화를 선형회귀모형으로 분석하였다. 회귀모형의 결정계수와 95% 신뢰구간 및 변동계수를 비교하고, 수계밀도 개념을 적용하여 첨두유출량의 변화를 해석한 결과, 우수관망이 조밀하게 건설되어 수계밀도가 높을수록 증가된 첨두강우량에 따라 함께 증가하는 첨두유출량의 예측이 상대적으로 정확하게 가능함을 확인하였다. 이는 수계밀도가 높을수록 유출응답이 빨라지고 국부적인 우수관의 통수능 부족으로 발생하는 침수의 발생 가능성이 낮아지기 때문인 것으로 보이며, 갑작스러운 강우에 대한 대응이 수월함을 의미한다. 이러한 우수관의 구조적인 특성에 따른 유출 응답 속도를 고려하여 우수관을 설계한다면, 보다 효율적인 우수관 설계가 가능할 것으로 판단된다.

도시화 및 산업화로 인한 도시지역의 불투수율의 증가와 국지성 호우로 인하여 도시지역의 홍수에 대한 방어능력이 취약하게 되었다. 도시지역 의 홍수피해 저감을 위하여 저류지와 침투시설을 포함한 각종 우수유출저감시설이 적용되고 있다. 그러나 국내 대도시의 경우 우수유출저감시설 설치를 위한 부지 확보가 어렵고 노후화된 관거 개선을 위한 예산확보도 어려운 실정이므로 도심지의 치수능력 향상과 예산을 절감시킬 수 있는 기 존 우수관거를 연계한 저류시스템(이것을 간선저류지라 부르기로 한다)의 설계가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 세 가지 형상(세장형, 중앙 형, 집중형)의 가상유역을 대상유역으로 선정하여 기존 우수관거를 연계한 저류시스템인 간선저류지를 유역 내의 임의의 위치에 설치하였을 경우 간선저류지의 용량에 따른 우수유출저감효과를 분석하였다. 간선저류지는 6가지의 용량(1,000 m3, 3,000 m3, 5,000 m3, 10,000 m3, 20,000 m3, 30,000 m3)으로 설정하였고, 우수유출저감효과를 분석하기 위한 저류지의 설치위치는 전체 유역면적에 대한 저류지 상류부 면적의 비를 각 각 20%, 40%, 60%, 80%로 변화시키면서 설치위치를 다양하게 적용하여 대상유역의 우수유출저감효과를 분석하였다. 또한 도출된 결과를 이 용하여 간선저류지 설치위치에 따른 관계도 및 관계식을 제시하였다.

본 연구에서는 LID(Low Impact Development : 저영향개발) 시설의 우수유출저감 효과를 검증하기위한 모델 선정 및 모델링 기법 정립을 목적으로 XP-Drainage와 XP-SWMM을 적용하여 비교·검토하였다. 최근 도시의 외연적 확산으로 불투수지역이 증가하고 있으며, 중앙집중식 빗물처리시설에 의해 우수가 배제되고 있어 이상기후로 인한 집중호수 발생 시 도시유역에서 우수배제가 원활히 이루어지지 않고 있다. 그로인해 도시홍수, 비점오염원 유입으로 인한 하천 및 지하수 오염, 지하수·하천 건천화 등 다양한 환경문제를 야기하고 있으며, 도시 물순환 체계에 영향을 미치고 있는 실정이다. LID 시설은 기존의 빗물관리방식의 대안으로 도입된 사전 예방적 분산형 빗물관리기법으로 미국의 PGDER(Prince George's County, Maryland Department of Environmental Resources)에서 시작되었다. LID는 기존 우수 유출 관리에 적용되었던 방식이 아닌 녹색 공간 확보, 자연형 공간 조성, 자연상태의 수문순환 기능 유지 등을 활용한 개발 대상지에서의 우수유출 및 비점오염원의 영향을 최소화할 수 있는 기술이다. 현재 환경부는 개발사업에 대해 LID 적용을 의무화하는 방안을 추진 중이며, 이에 따라 LID 시설의 우수유출저감 효과를 사전에 분석하여 우리나라의 실정에 맞는 LID 시설의 도입 및 설치가 필요하다. XP-Drainage 모델은 기존에 개발된 LID 시설이 적용 가능한 모델 중 가장 적용성이 높고 다양한 LID 시설을 구축 및 유출·수질모의가 가능한 것으로 알려져 있어 우리나라의 특수한 여건을 반영한 LID 시설 유출해석 위한 기본모형으로 도입 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구의 목적은 다목적 유전자 알고리즘을 이용하여 우수유출 저류지를 소유역에 분담하여 설치 계획하는데있다. 이를 위해 우수유출 저류지의 위치 및 규모를 최적화하기 위한 모형을 개발하였다. 이 모형은 크게 2가지로 나뉘어 지는데, 유역유출모형과 최적해를 구하기 위하여 도입한 다목적 유전자 알고리즘(MOGAs)이다. 이러한 최적화 모형을 모의하기 위하여 목적함수는 첨두유출량과 저류지 저류용량의 함수로 설정하고, 제한조건은 기본적으로 구조적 제한과 저류용량

저류지를 설계함에 있어서 주어진 저류지 제원과 방류시설 제원하에서 저류지 설계모의모형을 이용하여 저류추적 을 실시하는 방법을 대치하고자 저류지의 예비설계 단계에서 저류지 최적계획모형에 의해 산정된 저류용량을 초기 가정치로 사용하거나 개발전후의 첨두유량비인 를 사용하여 저류지를 간편설계하기 위한 관련변수 해석을 실시하 였다. 관련변수 해석을 통해 저류지의 유입첨두유량에 대한 저류지 첨두방류량의 비인 첨두유량비 와 저류지의 저류비 , 저류지의 방류구조 크기

본 연구에서는 우수유출수의 도시하천 유지유량 활용을 위한 지하저류시스템을 개발하고 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 이를 위해 5m5m 크기의 유출면적에 인공강우장치와 지하저류시설을 설치하고, 인공강우 실험과 실제 강우 실험을 통하여 유출수의 수질개선 효과와 저류 효과를 분석하였다. 강우강도를 20mm/hr, 30mm/hr, 40mm/hr, 50mm/hr로 조절하여 인공강우 실험을 실시한 결과, 지하저류시스템에 의한 유출수의 SS농도 저감은 평균 68