본 연구는 집중호우 시에 발생하는 맨홀뚜껑의 비산(飛散)현상의 원인을 수리모형과 수치모형(SWMM)을 사용하여 밝힌 연구이다. 대규모 간선에서 써차지 흐름의 급격한 수두상승 현상에 대해 수치모형과 수리모형 결과가 매우 잘 일치하였다. 맨홀 뚜껑이 비산 하는 현상의 원인은 펌프장의 게이트 조작이나 간선의 막힘 등으로 발생하는 써차지 흐름에 따른 압력전파에 의해 기인하는 맨홀 내 잔존 압축공기괴의 맨홀에서의 팽창 분출에 의한 것으로 나타났다.
Urban sewer systems are designed to operate in open-channel flow regime and energy loss at circular manholes are usually not significant. However, the energy loss at manholes, often exceeding the friction loss of pipes under surcharge flow, is considered as one of the major causes of inundation in urban area. Therefore, it is necessary to analyze the head loss associated with manholes, especially in surcharge flow. Hydraulic experimental apparatus with two circular manholes was installed for this study. The range of the experimental discharges were from $1.0\ell/sec$ to $4.4\ell/sec$. Head loss coefficient was maximum because of strong oscillation of water surface when the range of manhole depth ratios$(h_m/D_{in})$ were from 1,2 to 1.25. The average head loss coefficients for upstream manhole and downstream manhole were 0.58 and 0.23 respectively. Head loss at upstream manhole is nearly 2.5 times more than one at downstream manhole.
최적의 우수관망 설계를 위한 기존의 연구 모형들은 관경, 관 경사 등을 포함한 관거의 설계에 있어서 설계 강우에 대하여 최소의 비용을 목적으로 하여왔다. 그러나 이러한 모형들은 우수관망 관거 내 흐름의 중첩효과에 대한 고려는 하지 않고 있다. 관거 내 흐름의 특성은 관경, 관 경사 등에 따라서 달라지며 특히 관망의 구성이 달라짐에 따라서 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 우수관망을 구성함에 있어서 관거 내 흐름을 분산시키고 제어함을 목적으로 하고 있다. 이것은 관망 구성에 따른 관거 내 흐름의 중첩효과를 제어함으로써 가능하며, 이러한 흐름의 제어를 통하여 우수관망에서의 내수침수 위험도가 저감될 수 있다. 본 연구에서는 맨홀간 관거의 연결 방향을 조정함으로써 관내 유입량을 분산시키고 그 결과로서 유출구에서의 첨두 유출량은 저감되도록 우수관망을 구성하였다. 이때 관망 내 흐름에 대한 수리학적 분석은 SWMM(Storm Water Management Model)을 본 모형과 연계 구성함으로써 가능하였다. 관망 구성에 따른 내수침수 위험도의 저감을 검증하기 위하여 본 연구에서는 서울시 가락 배수분구의 현재 구성된 관망에 대하여 유출구에서의 첨두 유출량을 최소화하기 위하여 맨홀간 관거의 연결 방향을 변화시켰으며, 그 결과 30분 지속시간의 설계빈도 강우에 대하여 유출구 첨두 유출량은 약 20% 감소하였다. 또한 수정된 관망 구성은 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서도 월류량 발생량이 저감되는 결과를 나타내었다.
Most of domestic city is served combined sewer system among various sewer system like as separate sanitary, combined sewer system and storm sewers. During the wet weather, sewer and rainfall have been overflowed because it is over capacity of the combined sewer system; that is called combined sewer overflows(CSOs) This research was carried out to investigate runoff characteristics of combined sewer and to evaluate the effective CSOs volume in Hong-Chun gun. During wet weather, SS load of first rainfall at H-1, H-2, and H-3 were 600kg/event, 370kg/event, and 289kg/event, respectively. 55 load of second rainfall were 216kg/event, 113kg/event, and 37.2kg/event. When the first rainfall, event mean concentrations(EMCs) at each site were 702mg/L, 816mgjL and 861.5mg/L. The second rainfall's event mean concentrations(EMCs) were 99.9gm/L, 161.9mg/L, 103.6mg/L. Rrst flush coefficient b at each site were 0.237,0.166, and 0.151. When the first rainfall, the flow containing 80% of pollutant mass of CSOs at each site were 0.55, 0.23, 0.48 in first rainfall, respectively. The case of second rainfall were 0.79, 0.83, 0.81. Most of all, characteristics of rainfall like as analysis of first-flush, CSOs volume, pollutant loadings is investigated to decide intercepted volume for control of CSOs.
Lim, Bong Su;Kwon, Chung Jin;Kim, Do Young;Lee, Kuang Chun
Environmental Engineering Research
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제18권2호
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pp.71-75
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2013
This study is to evaluate the effects of the separation wall on the sediment quality and quantity in a combined sewer, by surveying the sewer overflow and sediments during a rainfall. Since the separation wall installed in the combined sewer separates the rainfall and the sewage, the flow rate of the sewage is increased, and the amount of the sediment deposited on the sewer is decreased. One sampling point was the outfall of Daesacheon with a separation wall, and the other was the outfall of Gwaryecheon without a separation wall, in Daejeon metropolitan city. The maximum control of the biochemical oxygen demand (BOD) overflow load was more than 38% in the Daesacheon point with the separation wall, during a rainfall of 0.11 mm/hr. The maximum control of the BOD overflow load was 24% in Gwaryecheon without a separation wall, during a rainfall of 1.0 mm/hr. According to the survey results of the sediment in the sewer, the discharged sediment deposited on the sewer in Gwaryecheon point was about 23% to 28% of the total suspended solid during the rainfall. In addition, the average velocity of sewage in the presence of sediment was about 0.30 m/s, and if the separation wall is installed, it was expected to be about 1.01 m/s, that is 3.4 times more than the same conditions, resulting in the reduction of the sediment deposit.
본 연구에서는 도시유역 우수관거 시스템의 근본적인 목적인 내수침수 방재 효과를 최대화하기 위하여 첨두유출량 최소화를 목적으로 하여 개발된 우수관망 최적설계 모형(이정호, 2010)[1]을 이용하여 실제 도시유역에 대하여 다양한 인공적인 강우 사상들을 적용하여 실제 강우 발생 시 첨두유출량 저감의 효과가 발생할 수 있을 것인가에 대하여 분석하였다. 분석에 적용된 강우사상은 첫째, 설계빈도에 해당하는 강우사상에 대하여 강우의 첨두치가 일정한 시간 간격을 두고 연속되어 발생하는 강우사상들에 대하여 모의하였다. 둘째, 일정한 강도의 강우가 연속적으로 발생하는 연속강우사상에 대하여 모의하였다. 분석 결과 강우의 첨두치가 연속되는 경우 또는 일정한 강도의 연속강우에 대해서도 최적 우수관망에서 첨두유출량이 저감되는 것으로 분석되었으며, 이것은 최적화된 우수관망이 시스템 내의 지체 현상에 따른 첨두유출량 감소가 아닌 관망 전체에서의 유입량의 적정 분배에 따른 것임을 나타낸다.
Cured-in-place-pipe(CIPP) is the most adopted trenchless application for sewer rehabilitation to extend the life of the existing sewer without compromising both direct construction and indirect social costs especially applied in the congested urban area. This technology is globally and domestically known to be the most suitable for partial and full deteriorated pipe structure rehabilitation in a sewer system. The typical design of CIPP requires a significant thickness of lining to support loading causing sewage flow interruption and increasing material cost. This paper presents development of a high strength glass fiber composite lining material for the CIPP application and structural test results. The test results exhibit that the new glass fiber composite lining material has 12 times of flexural strength, 6.2 times of flexural modulus, and 0.5 Creep Retention Factor. These test results can reduce lining design thickness 35% at minimum. Even though taking into consideration extra materials such as outer and inner films for actual field applications, the structural capacity of the composite material significantly increases and it reduces 20 percent or more line thickness as compared to the conventional CIPP. We expect that the newly developed CIPP lining material lowers material costs and minimizes flow capacity reduction, and fully replaceable to the conventional CIPP lining materials.
건기에 합류식 관거 내에 퇴적된 고형물은 우기에 재부상하여 초기부하(first-flush) 현상의 주된 원인이 되고 있으며, 이러한 고형물의 퇴적으로 인해 관거 내 통수능이 감소하여 도시지역의 국지적인 내수침수가 발생하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 장기간에 걸친 관거 내 고형물 퇴적량을 관측할 필요가 있으나 많은 비용과 노력이 수반되어야 한다. 본 논문에서는 MOUSE 모형에 의해 산정된 결과로부터 고형물 퇴적량을 산정하기 위한 회귀식의 개발 및 적용성을 검토하였다. 분석 결과 관거 내 퇴적고형물의 관측 자료가 구비되어 있지 않아 실질적으로 비교하기는 곤란하지만 MOUSE 모형이나 EPA(미환경보호청)에서 제시한 공식을 이용하여 산정한 결과와 비교해 볼 때 본 연구에서 개발된 산정식은 적용성이 있음을 보여주고 있다.
합류식 관거 내 고형물의 퇴적으로 인해 통수능이 감소하여 여름철 장마시 국지적인 침수가 발생하며 이로 인해 관거 내 퇴적을 더욱 초래할 수가 있다. 이와 같은 문제를 해결하고 관거의 적절한 유지관리를 위해서는 지표면으로 부터의 고형물 부하량 산정 및 강우로 인해 지표 퇴적 고형물이 관거 내로 유입되어 퇴적되는 양을 산정할 필요가 있으나 많은 비용과 노력이 수반되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 지표면에서의 고형물 부하량 산정기법을 우리나라 군자배수유역에 적용하여 분석하고, 이를 바탕으로 MOUSE모형을 적용한 결과를 이용하여 관거 내 고형물 퇴적량을 산정하기 위한 회귀식을 개발하고 적용성을 검토하였다. 분석결과 유역 내 관거에서의 퇴적고형물 관측자료가 구비되어 있지 않아 실질적으로 비교하기는 곤란하지만, MOUSE 모형결과 및 타 유역에서의 적용결과로 볼 때 적용성이 있다고 판단되며, 합류식 관거 유지관리에 개발된 산정식을 유용하게 이용할 수 있으리라 본다.
홍제천 유역의 평창 배수분구를 대상으로 강우시 발생하수의 특성을 파악하기 위해 유량 및 수질 조사를 수행하였고, 강우유출수를 기저하수, 강우, 지붕유출수, 도로유출수, 관내 퇴적물 등 오염원별로 분석하여 기원별 초염기여도를 파악하였다. 강우시 발생초기의 오염물질의 농도는 초기세척현상에 의해 비강우시 농도의 3-10배 이상 높게 나타났으나, 강우 후반기에는 희석에 의해 비강우시 평균 농도 보다 오히려 낮은 농도를 보이는 것으로 나타났다. 오염부하의 오염원별 기여도 분석에서 관거 퇴적물에 의한 오염도가 전체 오염도에서 COD의 경우 54.6%를, SS은 73.3%를 차지하여, 가장 높은 기여도를 보여 관거 내 퇴적물의 준설과 세정을 통하여 상당량의 오염부하를 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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