Analysis of Rainfall-Runoff Characteristics by Improvements to the Roughness Coefficient in a Storm Sewer System

Rapid industrialization and urbanization have resulted in an increase in impervious areas and an increase in runoff, therefore, this causes more flooding and damage in urban areas. This study has analyzed the effects of improvements to the roughness coefficient in storm sewer pipes on flood runoff and outflow through rainfall-runoff simulations. The simulations are implemented by three scenarios to evaluate effects of improvements to the roughness coefficient for the improved length ratio to the total length, diameters and mainlines of sewer pipes. The size and length of the sewer mains are large and long to effectively increase the flow rate to the outlet, secure the passage discharge capacity of the pipe and reduce the overflow. It is effective for flood reduction that the improvement to roughness coefficient is first conducted in mainlines with longer lengths and larger diameters. The results from this study can provide a guideline for prioritizing of the sewer pipe replacement.

우수관거 조도계수 개선에 따른 강우-유출 특성 분석

급격한 산업화 및 도시화로 인해 불투수 지역이 증가됨에 따라 유출량 또한 증가되어 도시지역에 침수를 발생시켜 피해를 주고 있다. 본 연구에서는 관 조도계수의 개선이 유출 및 월류에 미치는 효과를 강우-유출 모의를 통하여 분석하였다. 이를 위해 총 관로 연장 대비 조도계수 개선 비율에 따른 효과, 관경별 조도계수 개선 적용 효과, 주요 관거 중심의 조도계수 개선 효과 등 3가지 시나리오로 구분하여 모의하였으며, 도시지역에서의 강우-유출 해석 모의에 많이 사용되는 SWMM모형을 이용하여 분석하였다. 연구 결과 관로연장이 길고, 관경이 큰 주요 간선을 우선적으로 개선하는 것이 월류저감에 효과적인 것으로 나타났다. 대부분의 간선 관거의 특성상 관의 크기 및 길이가 길기 때문에 유출구로 유출되기까지의 유속을 증가시켜 관의 통수능 확보 및 월류저감에 효과가 있는 것으로 판단된다. 또한, 본 연구 결과는 관거 교체의 우선순위 선정에 참고가 될 것으로 판단된다. 향후 조도계수 개선을 위한 경제성을 고려한 최적화 분석이 이루어진다면 최적의 홍수재해저감에 기여할 것으로 판단된다.