• Title/Summary/Keyword: LID

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Research on Design Capacity Evaluation of Low Impact Development according to Design Criteria (저영향개발 시설 설계 기준에 따른 용량 평가 방법 연구)

  • Im, Jiyeol;Gil, Kyungik
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.24 no.1
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    • pp.59-67
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    • 2022
  • The interest in LID facilities is increasing worldwide for recovery of natural water cycle system to destroy by urbanization. However, problems are raised when installation of LID because comprehensive analysis about design capacity adequacy of LID facilities was not conducted completely. In this research, removal efficiency and design volume adequacy of LID facilities were analyzed based on rainfall monitoring data in four LID facilities(Vegetated Swale, Vegetative Filter Strip, Bio-Retention and Permeable Pavement). As a result, group of LID facility designed on WQV was shown higher flow(37%) and pollutants(TSS, BOD, TN and TP) removal efficiencies(20 ~ 37%) than group of LID facility designed on WQF. SA/CA graph was drawn for evaluation of design volume adequacy based on rainfall monitoring data. In this SA/CA graph, coefficient of determination show over 0.5 in all parameter, especially, Flow and TP were show over 0.95. And, 'SA/CA & L/CA' graph considering difference of structure mechanism in LID facility suggested in this research was confirmed that improved coefficient of determination in flow, TSS and TP than SA/CA graph. According to this research results, feasibility of applying 'SA/CA & L/CA' graph for evaluation of design volume adequacy in LID facility, and it is necessary to follow up research for generalization and normalization.

A Study on the Water Cycle Improvement Plan of Low Impact Development (저영향개발 기법의 물순환 개선 방안 연구)

  • Kim, Byungsung;Lim, Seokhwa;Lee, Sangjin;Baek, Jongseok;Kim, Jaemoon
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.36 no.2
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    • pp.109-115
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    • 2020
  • Recently, since impervious areas have increased due to urban development, the water cycle system of urban watersheds has been destructed. Hence, researches on LID (Low Impact Development) technique have been conducted to solve such problems environmentally. In order to verify suitability with the scale and arrangement of LID technique, the runoff reduction effect of the LID technique should be analyzed per small watershed unit. In this study, pre-post difference of the runoff by applying the LID was estimated using the rational method and rainwater treatment capacity equation. As a result, the runoff before and after the application of LID were estimated as 22,533.5 ㎥ and 14,992.1 ㎥, respectively. In addition, rainfall-runoff simulations were carried out using SWMM to evaluate the efficiency of the LID technique. The SWMM simulation results showed that the runoff before and after the application of LID were 21,174 ㎥ and 15,664 ㎥, respectively. Based on the results of the two methods, the scale and arrangement of the LID technique were revised in order to maximize the effect of the water cycle improvement. Rainfall-runoff simulations were carried out using the SWMM with the revised LID techniques. As a result, despite 34.8 % reduction of pervious pavement area, the rate of runoff reduction increased by 2.1 %. These results indicate that designing the scale and arrangement of LID technique, while considering the total amount of inflow entering into each LID techniques, is essential to effectively achieve the goals of runoff reduction in urban development.

Evaluation of Water Cycle Improvement in LH Institute Using SWMM-LID Model (SWMM-LID 모델을 이용한 토지주택연구원의 물순환 개선효과 평가)

  • Jung, Jong-Suk;Jung, Kwang-Wook;Kang, Suman;Hyun, Kyong-Hak
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.34 no.3
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    • pp.308-315
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    • 2018
  • SWMM-LID was calibrated with flow monitoring data in LHI to evaluate runoff after LID application. The flow rate in the B basin was estimated to be 0.94 and 6.15 for O/S and $D_v$, respectively. In the A and C basins, the difference between the observed and simulated data was greater than in the B basin. As a result of runoff reduction efficiency by the application of LID facilities, the change of infiltration increased from 34.6 % to 45.8 % in the entire watershed, and the runoff decreased from 58.8 % to 46.3 %. In the runoff reduction of each LID facility, rain garden E showed the highest effect with 99.9 % and bioretention B showed the lowest effect with 27.5 %. In order to evaluate the efficiency of each LID facility, a comparison is made between the pore volume (V) of the LID and the catchment area (A). The runoff showed a runoff reduction effect of about 70 % above the 0.1 volume/area (V/A) value. As a result of examining the runoff reduction with LID facilities by the LID module of SWMM, a reasonable design is possible by reflecting the appropriate LID volume to drainage area.

Issues and Improvements in Extended Application of LID technologies (국내 LID 기법 적용확대의 문제점 및 개선방안)

  • Choi, Jong-Soo;Hyun, Kyoung-Hak;Lee, Jung-Min;Kang, Myung-Soo;Jung, Seung-Kwon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.242-246
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    • 2012
  • 우리나라의 경우 비점오염원에 의한 오염부하 기여도가 점차 증가하면서 '06년 관련 법규 개정을 통해 일정 규모 이상의 개발사업에 대해서는 비점오염저감시설 설치를 의무화하였으며, '11년 기준 국내에는 약 6,000여개 이상의 저감시설이 설치되었다. 해당 시설에 대한 모니터링 결과 장치형에 비해 자연형이 처리효율 및 유지관리 측면에서 유리한 것으로 보고되면서 환경부는 개발사업에 대해 저영향개발기법(LID)의 적용을 의무화하는 방안을 추진 중이다. 개발사업에 있어 LID는 토지이용기법을 통해 우수 유출과 오염원 유출을 저감하고자 하는 기법으로, 비용 및 유지관리 측면에서는 유리하나 기존 단위시설 적용기법에 비해 계획적인 요소가 강해 적용 확대 및 의무화가 용이하지 않은 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 LID 적용 확대와 관련된 문제점을 분석하고 적용 의무화를 위해 필요한 대안을 모색해 보고자 하였다. 이를 위해 해당 기법 자체가 가지는 한계와 제도적인 문제점을 분석하였으며, LID 기법의 확대 적용을 위해 필요한 대안을 제안하였다. 분석 결과, LID 기법은 기존 장치형 시설에 비해 계획기법의 측면이 커 기술개발이 어려울 뿐만 아니라, 저감시설의 적용여부에 대한 검증도 곤란한 것으로 분석되었다. 또한, 처리효율 계량화가 어려워 오염총량제와 연계된 오염부하 삭감효과 인정이 곤란해 확대 적용에 한계가 있는 것으로 나타났다. 상기의 분석결과에 근거할 때, LID 기법의 확대 적용은 국내의 제도적 여건 및 LID 기법 자체의 한계를 감안하여 단계적으로 추진되어야 할 것으로 판단되며, 조속한 확대 시행을 위해서는 다음의 방안 마련을 제안한다. 첫째, 적용 여부에 대한 판단이 모호한 단점을 보완하기 위해 적정 적용여부를 심의할 수 있는 인증제도 도입을 제안한다. 이 제도는 친환경건축물인증제도 등 기존 유사 제도에 항목을 추가하는 방법과 별도의 제도를 신설하는 방법이 가능할 것이다. 둘째, 처리효율 정량화를 위해 기존 농도 위주의 처리효율 개념을 벗어나 유량 개념의 처리효율 산정이 필요하다. 즉, 처리용량 범위내에서 외부에 유출없이 우수저류 및 침투가 가능한 경우 전량 처리되는 것으로 간주하는 방식이다. 연구결과로 제안한 LID 기법 적용에 대한 인증제도 마련과 유량개념의 처리효율 산정방안이 도입된다면, 보다 조속한 시일내 LID 기법의 확대 적용이 가능할 것이다.

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A Basic Study on the features of LID-related Ordinance Enactment conducted by Local Government - mainly on Seoul City, Suwon City and Namangju City - (LID관련 지방정부 조례제정 특성 기초연구 - 서울시, 수원시, 남양주시를 중심으로 -)

  • Lee, Mihong;Han, Yanghui;Hyun, Kyounghak;Lim, Seokhwa
    • Journal of Environmental Impact Assessment
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    • v.25 no.1
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    • pp.25-40
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    • 2016
  • This study suggests direction of new ordinance establishment for the future national application of Low Impact Development(LID) by analyzing current LID-related regulations of local governments, substantial agents to install and maintain a facility, through qualitative and quantitative methodologies. Four key words related to LID were derived from advisory conference and then ninety nine ordinances as the LID-related regulations were extracted to analyze. The study shows that rainwater-related ordinance passed in the middle of 2000s are being merely converted to the law on the promotion and support of water reuse. Regulations on water cycle and LID exist only in three cities nationwide(Seoul City, Suwon City and Namangju City). Interview with administrators of three cities to have LID-related regulations revealed following results. First, both rainwater and water reuse related regulations have not considered regional characteristics such as rainfall intensity, effects of impervious and merely followed guidelines by Ministry of Government Administration and Home Affairs. Second, existing ordinance is confined to specific facilities and thus cannot include the concept of LID which covers land and space utilization. Therefore, for proper application of LID, this study proposes issue of ordinance that resembles Seoul City ordinance and a new guideline that can reflect regional characteristics such as rainfall and location.

Assessment of Performances of Low Impact Development (LID) Facilities with Vegetation (식생이 조성된 LID 시설의 효율 평가)

  • Hong, Jung Sun;Kim, Lee-Hyung
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • v.3 no.2
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    • pp.100-109
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    • 2016
  • Low impact development (LID) facilities are established for the purpose of restoring the natural hydrologic cycle as well as the removal of pollutants from stormwater runoff. Improved efficiency of LID facilities can be obtained through the optimized interaction of their major components (i.e., plant, soil, filter media, microorganisms, etc.). Therefore, this study was performed to evaluate the performances of LID facilities in terms of runoff and pollutant reduction and also to provide an optimal maintenance method. The monitoring was conducted on four LID technologies (e.g., bioretention, small wetlands, rain garden and tree box filter). The optimal SA/CA (facility surface area / catchment area) ratio for runoff reduction greater than 40% is determined to be 1 - 5%. Since runoff reduction affects the pollutant removal efficiency in LID facilities, SA/CA ratio is derived as an important factor in designing LID facilities. The LID facilities that are found to be effective in reducing stormwater runoff are in the following order: rain garden > tree box filter > bioretention> small wetland. Meanwhile, in terms of removal of particulate matter (TSS), the effectiveness of the facilities are in the following order: rain garden > tree box filter > small wetland > bioretention; rain gardens > tree box filter > bioretention > small wetland were determined for the removal of organic matter (COD, TOC), nutrients (TN, TP) and heavy metals (Cu, Pb, Cd, Zn). These results can be used as an important material for the design of LID facilities in runoff volume and pollutant reduction.

Developing a SWMM-HYDRUS model for Enhanced simulation of Low Impact Developments (저영향 개발 모의 향상을 위한 SWMM-HYDRUS 결합 모델 개발)

  • Baek, Sangsoo;Cho, Kyunghwa;Pachepsky, Yakov
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.67-67
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    • 2017
  • 급속한 산업화와 도시화로 인하여, 투수지역은 감소함으로써, 개발전과 다른 지표, 지표하 유출이 나타난다. 이에 대한 대안으로 최근 저영향개발 (LID)이 수문학적 및 환경, 생태적 개선으로 대안으로 대두 되고 있다. 이에 많은 연구자들이 EPA SWMM 모델의 이용하여 LID 설치 전, LID를 모의하였으나, 불포화토양 및 토양 내의 matric head에 대한 고려가 없어 정확한 LID 모의가 힘든 실정이다. 이에 본 연구에서 상세한 토양 모의가 가능 HYDRUS를 이용하여, SWMM-HYDRUS 모델을 개발하였다. EPA SWMM 모델의 경우, 가장 상단의 layer에서 green ampt equation을 이용하여 침투량을 계산 후, 다음 layer에서 Darcy eqation을 이용하여 토양 물이동을 계산되어진다. 하지만 기존의 SWMM모델의 경우, 불포화토양내의 물 흐름에 대한 고려와 Matric head와 Pond depth에 대한 고려가 없어, LID 모의 시 한계점이 나타났다. 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 개선하기 위하여, 기존의 EPA SWMM의 LID 모듈을 Van Genuchten's equaton과 Richard Equation을 이용하여 정확한 토양 물 흐름을 계산하는 HYDRUS을 SWMM 모델에 결합하여, 더욱 정확한 LID 모의를 실시하였다. 개선된 SWMM-HYDRUS 모델의 모의 결과, 기존의 SWMM에서 한계점을 보여주는 Metric head를 고려하여 불포화 침투가 이루어지며, 또한 포화 후 LID 위에 존재하는 Pond depth를 고려해주는 결과가 나타났다. 향후 개발된 SWMM-HYDRUS모델를 이용하여 LID를 검증 시 기존의 모델보다 정확한 모의가 가능하다.

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Estimation of stormwater interception ratio for evaluating LID facilities performance in Korea

  • Choi, Jeonghyeon;Lee, Okjeong;Lee, Jeonghoon;Kim, Sangdan
    • Membrane and Water Treatment
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    • v.10 no.1
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    • pp.19-28
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    • 2019
  • To minimize the impact of urbanization, accurate performance evaluation of Low Impact Development (LID) facilities is needed. In Korea, the method designed to evaluate large-scale non-point pollution reduction facilities is being applied to LID facilities. However, it has been pointed out that this method is not suitable for evaluating the performance of relatively small-scale installed LID facilities. In this study, a new design formula was proposed based on the ratio of LID facility area and contributing drainage area, for estimating the Stormwater Interception Ratio (SIR) for LID facilities. The SIR was estimated for bio-retentions, infiltration trenches and vegetative swales, which are typical LID facilities, under various conditions through long-term stormwater simulation using the LID module of EPA SWMM. Based on the results of these numerical experiments, the new SIR formula for each LID facility was derived. The sensitivity of the proposed SIR formula to local rainfall properties and design variables is analysed. In addition, the SIR formula was compared with the existing design formula, the Rainfall Interception Ratio (RIR).

Evaluation on the Hydrologic Effects after Applying an Infiltration Trench and a Tree Box Filter as Low Impact Development (LID) Techniques (저영향 개발기법의 침투도랑과 나무여과상자 적용 후 수문학적 효과 평가)

  • Flores, Precious Eureka D.;Maniquiz-Redillas, Marla C.;Tobio, Jevelyn Ann S.;Kim, Lee-Hyung
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.31 no.1
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    • pp.12-18
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    • 2015
  • In this research, the hydrologic effects between a pre-existing urban landuse and low impact development (LID) applied conditions were compared and evaluated. The infiltration trench and tree box filter that were utilized in LID represent only 1% of the catchment area that they drain. Storm event monitoring were conducted from July 2010 to July 2014 on a total of 22 storm events in both LID sites. After LID, hydrological improvement was observed as the sites exhibited a delay (lag time) or reduction in the magnitude, frequency and duration of runoff and flow peaks as the rainfall progress. In addition, the maximum irreducible peak flow reduction for infiltration trench was found to be 61% and 33% for the tree box filter when rainfall was 40 mm and 30 mm, respectively. In designing LID, it is recommended to consider the storage capacity and catchment area, as well as the amount of rainfall and runoff on the site.

Analyzing the effect of LID(Low Impact Development) using the CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool) (CAT을 이용한 LID(Low Impact Development) 효과 분석)

  • Jang, Cheol-Hee;Kim, Hyeon-Jun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.278-278
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    • 2012
  • 최근 녹색도시를 지향하면서 도시 내에서의 물의 순환에 대한 관심이 높아지고 있으며 도시계획 단계에서부터 물의 순환을 고려하려는 시도가 이루어지고 있다. 국토해양부, 환경부, 소방방재청 및 지방자치단체들은 법령, 기준, 지침 및 조례 등을 제정하여 물순환을 도시개발 이전의 상태가 될 수 있도록 시설 설치를 유도하고 있다. 그러나, 개별시설들의 조합이 유역규모의 물순환에 미치는 영향 평가는 이루어지고 있지 못한 실정이다. 종래에는 홍수저감을 목적으로 홍수저류지와 침투시설에 대하여 설계하고 시공을 하였으나 장기적인 관점에서 LID 시설의 효과를 평가하여 도시 계획 단계에서 반영하지는 못하였다. 그리고 이들 개별 LID 시설(침투, 저류 등)에 대한 단위 시설의 규모 설계에 그치고 있어 개선 시설이 다중으로 조합되어 분산 계획되었을 경우, 유역 규모에서 물순환의 긍정적인 변화를 판단하기는 어려운 형편이다. 도시지역에서의 LID(Low Impact Development) 효과 분석과 연계된 유역 물순환 해석을 위하여 독일, 호주 및 미국에서는 STORM, Urban Developer, SUSTAIN(System for Urban Stromwater Treatment, and Analysis INtegratration) 및 SWMM LID(Storm Wastewater Management Model LID) 등의 모형을 출시하고 실무에 적용하고 있다. 그러나, 해외에서 개발된 기술은 국내의 유역 환경을 충분히 반영하기 어렵다. 저수지 혹은 하천에서의 취수 등과 같이 국내의 복잡한 물순환 형태를 반영하는데 한계가 있으며, 기존의 물순환 해석모형에 의한 LID 시설을 계획하는 방법은 홍수저감에 국한되어 있고, 하천 유량이나 지하수위 측정 자료가 부족한 대상지역에 대한 장기적인 유역 물순환 및 도시 개발과 같은 토지이용 변화가 물순환에 미치는 영향을 해석하는데 있어 제한이 있고, 개별적으로 설치된 LID 시설들이 유역의 물순환을 개선하는 효과를 종합적, 정량적으로 구현하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 도시 개발 지역의 장기간에 걸친 물순환의 변화를 예측하고 물순환을 개선시키는 대안 시설의 효과를 사전에 평가하는 것을 목표로 김현준 등(한국건설기술연구원, 2011)이 개발한 유역 물순환 해석 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 이용하였다. 특히, CAT은 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장 시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발되었다. 대상유역으로는 경기도 Y지구를 선정하였으며 도시개발 시나리오(전원도시 및 산업도시 등)에 따른 LID 효과 분석을 실시하였다. 대상지역에 대한 도시유형별 개발계획에 따른 개발 전 후 물순환 변화량 분석 및 LID 시설 계획에 의한 물순환 개선효과를 살펴보면 1998년부터 2007년까지의 평균 강우량을 1,271mm라고 할 때 산업도시의 경우 도시 개발 전의 증발산, 직접유출 및 기저유출은 각각 53%, 29%, 19%로 나타났으며 도시 개발 후 35%, 54%, 12%로 직접유출이 개발 전에 비해 86%나 증가하여 개발에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서, 이러한 개발에 따른 영향을 최소화하기 위하여 LID 시설을 계획하여 효과를 분석한 결과 증발산, 직접유출, 기저유출이 44%, 34%, 13%로 나타나 도시 개발 후의 왜곡된 물순환 체계가 개발전의 수준과 근접하게 나타나 LID 시설의 긍정적인 효과를 검토할 수 있었다. 이상에서와 같이 CAT 모형을 사용하여 도시유역의 물순환 체계를 진단하고, LID 시설의 효과를 평가할 수 있게 됨으로써 향후 도시유역에 대한 물순환 정상화를 실현하기 위한 정책 수립에 기초자료를 제공하고, 설계 실무에 활용될 수 있을 것이다.

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