전세계적인 기후변화로 인하여 예측 및 대응이 어려운 자연재해가 격증하고 있으며, 특히 국지성 집중호우로 인해 도시지역의 피해가 집중되고 있는 추세이다. 도시지역에서의 침수피해는 무분별한 난개발로 인한 불투수면의 증가로 인한 지표 우수가 관로로 원활히 집수되지 못하여 침수피 해가 가중되고 있는 실정이다. 이러한 불투수면 증가에 동반된 우수배수 문제를 해결하기 위해서는 빗물받이 차집특성의 규명이 무엇보다 시급하 다. 그러나 우리나리의 경우 빗물받이 형상, 규격, 설치간격 등과 같은 기술기준이 도로 및 배수분구의 특성을 반영하고 있지 않아 빗물받이가 제 기 능을 하지 못하는 곳이 산재하는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 빗물받이의 규격·형태, 종경사, 횡경사, 유입수심, 연결관의 수의 조건의 따른 실험을 통해 빗물받이 차집량 산정식을 조건별로 제시하고자 한다. 특히, 기존의 빗물받이 수리실험에서 다루지 않았던 빗물받이 베아링바의 경사 별 조건, 빗물받이 형태별 조건 및 연결관 개수에 따른 차집량 변화를 분석하고 국내에 적용 가능한 빗물받이 차집량 산정식을 개발하였다.

일반적으로 쇠살대 빗물받이는 도로 표면유출 흐름을 차집하여 도시배수 시설로 배제하기 위하여 설치된다. 빗물받이의 규모 및 설치간격 을 결정하기 위하여 빗물받이 차집유량 산정식이 필요하다. 그러므로 쇠살대 빗물받이 유입구의 차집능력 분석이 필요하다. 본 연구에서는 도로 빗물받이의 차집유량 산정을 위해 수리실험모형을 제작하여 720회의 실험을 실시하였다. 빗물받이 제원은 현재 대부분의 국도에 설치 되는 크기인 40×50cm,40×100cm 및 40×150cm를 Froude 상사법칙을 이용하여 1/2로 축소 모형을 제작하였다. 측구의 유량은 도로의 차선 (2~4차선), 경사(도로 종경사 2~10%, 측구 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)을 고려하였다. 실험 결과 측구의 횡경사가 커질수록 빗물받 이로 유입되는 유량은 증가하였으며, 빗물받이 유입부의 길이가 증가함에 따라 유입부 측면부를 통한 횡유입량을 증가시켜 빗물받이 유입부의 차집효 율을 증가시켰다. 실측 차집유량을 이용하여 회귀분석 실시하여 빗물받이 유입구 크기별 차집유입량 산정식을 도출하였다. 기존 경험식과 비교한 결 과, 도출된 산정식은 상향된 빈도를 반영한 빗물받이 유입부의 차집유량을 보다 정확하게 산정하였으며, 도로 배수시설 설계에 기초자료로 활용이 가 능할 것으로 판단된다.

최근 도시화에 따른 불투수층의 증가는 배수유역의 도달 시간의 감소 및 첨두유출량의 증가와 기상이변으로 인한 국지성 집중호우로 도심지에서의 내수 침수피해를 발생시키고 있다. 특히, 내수 침수피해는 유출량이 집중되는 저지대 지역과 하수관거불량 지역에서 빈번하게 발생하고 있으며, 이는 도로변에 설치되는 빗물받이 유입구의 차집량 부족 및 막힘에 따른 도로 노면수 정체가 침수피해를 가중시키는 요인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 빗물받이 유입부의 적정 설계방안의 기초자료를 제시하기 위하여, 도로조건 및 설계빈도 변화에 따른 차집량을 위한 실험을 실시하였다. 도로 종경사는 도심지 내 간선도로 및 고속도로의 최대 종경사를 반영하여 2~10%의 조건을 선정하였고, 측구 횡경사는 도로 횡경사 및 L형측구의 측구 경사를 반영하여 2~10%의 조건을 선정하였다. 도로 차선 조건은 중앙차선과 보도를 경계로 편도 2, 3, 4 차선을 선정하였으며, 실험유량은 설계빈도 상향을 고려하여 5년, 10년, 20년 및 30년의 설계 빈도의 우수유출량 8.4ℓ/s~21.5ℓ/s의 유량으로 결정하였다. 빗물받이 유입구의 크기는 실제 도로에 설치되는 40×100cm의 유입구를 사용하였으며, Froude 상사법칙을 이용하여 수리실험 모형을 1/2축소 제작하여 실험을 실시하였다. 수리실험 결과, 쇠살대 빗물받이 유입구(40×100cm)의 차집율은 측구 횡경사의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 이는 측구 횡경사의 증가로 도로 노면수가 측구로 집중되어 유입구의 전면부를 통한 차집량이 증가하고, 전면부를 통과한 유량은 유입구 측면부를 통해 횡유입되어 차집량이 증가한 결과로 분석되었다. 산정된 실험조건별 차집량은 회귀분석을 통하여 산정식을 제시하였으며, 이는 설계빈도 상향에 따른 국내 빗물받이 유입부의 설계 기준 제시에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 도로의 측구 부분을 수리모형으로 제작하여 빗물받이의 차집능력을 검토하였다. 측구의 유량은 도로의 차선(2-4차선) 및 빗물받이 간격(10-30m)을 고려하여 4-15l/sec의 유량을 사용하였고, 도로의 종방향 경사는 0, 2, 5, 7%를 선택하였으며, 측구의 횡경사는 4, 7, 10%를 사용하였다. 유입부의 규모는 의 4종류를 사용하였으며, 총 실험 횟수는 240회이다. 측구의 횡경사가 클수록 전체적인 빗물받이의 차집유량은 증가하였다.