건설현장에서 발생하는 부유물질 저감을 위한 침사지 효율 개선에 관한 연구 = A Study on Improvement of a Temporary Sediment Basin Installation for Reducing Suspended Solid from a Construction Site

국문 초록 (Abstract)

건설현장에서 발생하는 부유물질 저감을 위한 침사지 효율 개선에 관한 연구

본 연구의 목적은 건설현장에서 발생하는 부유물질을 저감하기 위한 침사지의 효율을 개선하는 방법론을 제시하는 것이다. 일반적으로 공사 시 발생하는 부유물질은 공사장의 유역출구에 위치한 침사지를 통하여 제거된 후 하천으로 방류하여 하천환경에 영향을 최소화 한다. 그러나 현재 운영 중인 침사지의 규모와 설계방법이 적합하지 않은 경우가 많이 있기 때문에 공사 시에 발생하는 부유물질을 충분히 제거하지 못하고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 실제 공사 중인 대상유역을 선정하고 기존의 침사지에 추가로 두 개의 침사지를 설치하여 각 침사지별로 부유물질의 제거효율을 1년에 걸쳐서 분석하였다. 대상유역은 남양주별내지구 특수구조물 설치 및 자연형하천 조성공사 현장이며 총 18회의 샘플링을 실시하여 부유물질 제거효율을 산정하였다.
대상 현장의 기존 침사지는 설계포착 입경을 0.2 mm로 하여 침강속도를 21 mm/s로 하고 저류시간을 1 hr으로 설치하였을 경우 제거효율은 약 40 % 미만으로 낮게 나타났다. 추가로 설치한 1차 침전지와 2차 침전지는 설계포착 입경을 0.1 mm로 하여 침강속도를 7.4 mm/s로 하고 저류시간을 8 hr 설치한 결과 약 60 ～ 80 %의 부유물질 제거 효율을 나타내었다.
이와 같은 자료를 바탕으로 연간총부유물질 부하량을 산정하기 위하여 강우-유출모형인 HEC-HMS모형을 이용하여 연간 발생하는 유출량을 산정하였으며 산정된 유출량과 발생되는 부유물질의 제거효율을 고려한 평균부유물 농도를 바탕으로 유역에서 발생하는 연간총부유물질 부하량을 산정하였다.
연구결과 건기일수가 길어지면 부유물질이 적게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 공사 지역 유달시간과 관계가 있을 것으로 판단된다. 또한, 일 강우량에 대한 상관성 분석을 실시한 결과는 일 강우량이 높을수록 부유물질 발생 농도가 증가하는 것을 확인 하였다. 이는 강우 시 강우유출수와 함께 부유물질이 쓸려나오는 것으로 판단되었다.
연간 총부유물질 부하량은 42,899 ton/year으로 산정되었고 공사기간 중 발생하는 총 부유물질 부하량은 214,495 ton/5years으로 나타났으며, 연간 강우 시 발생하는 부하량은 건기 시 발생하는 부하량 대비 약 76 % 정도로 나타났다.
본 연구에서 제안된 방법을 사용하여 공사 시 발생하는 부유물질의 부하량을 줄일 수 있었으며, 이와 같은 추가적인 침사지의 도입이 건설현장에서 발생하는 부유물질에 의한 환경적인 영향을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to establish methodology to improve efficiency of sediment basin. This methodology will result in reducing suspended solid. In general, the suspended solid generated during construction is eliminated by sediment basin which is located in basin exit in construction area. Then, this will be discharged to river to minimize affecting fluvial environment. However, the scale and design of sediment basin are inappropriate for many times. Therefore, in order to solve these problems, basins which are under construction at the moment were selected as targeted basins. Then, two more sediment basins were installed to analyze the elimination efficiency of suspended solid in each basins for one year. The targeted area is installation of special structure and establishment of close-to-nature river in Byullae area Namyangju-si. Total eighteen times of sampling were conducted to measure elimination efficiency of suspended solid.
Set 0.2 mm as a grain size of design capture, 21 mm/s as a sedimentation velocity, 1 hour as an undercurrent time of settling basin capacity in the construction site, elimination efficiency showed less than approximately 40 percent. The first settling basin and the second settling basin were installed for additional experiment. Set 0.1 mm as a grain size of design capture, 7.4 mm/s as a sedimentation velocity, 8 hour as an undercurrent time of the first and second settling basin, approximately 60 percent to 80 percent of elimination rate of floating matters will be expected.
Based upon these data, annual loading amount of suspended solid was measured by HEC-HMS model. This model was used to measure annual outflow discharge. In consideration of measured outflow discharge and elimination efficiency of suspended solid, average suspended solid density was used to measure total annual loading amount of suspended solid.
As a result of this study, s number of days in dry season increase, suspended solid have generated less. This is strongly related to its time of travel in construction area. In addition, by conducting a correlation analysis on daily rainfall, the heaviness of rainfall results in the higher concentration of suspended solid. This can be explained by suspended solid swept with precipitation outflow.
Total annual loading amount of suspended solid was measured as 42,899 ton per year. Total loading amount of suspended solid generated during construction period is shown to be 214,495 ton per five years. Loading amount generated during annual rainfall is approximately 76 percent of loading amount generated during dry season.
During construction, loading amount of suspended solid was reduced by using methods in this study. Therefore, when additional settling basin is added to construction area, it could reduce environmental effects which are caused by suspended solid.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 요약 ⅰ
• 표목차 ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 연구 목적 3
• Ⅱ. 이론적 고찰 4
• 1. 공사 중 발생 비점오염원의 특성 4
• 2. 공사 중 발생 비점오염원 예측 모델 6
• 3. 공사 중 발생 비점오염원 처리 시설의 종류 및 특성 13
• 4. 침사지 15
• Ⅲ. 연구 방법 18
• 1. 대상 건설현장 18
• 2. 기존 침사지 23
• 3. 1차 침사지 26
• 4. 2차 침사지 29
• 5. HEC-HMS모형 32
• Ⅳ. 연구 결과 33
• 1. 건기일수에 따른 지점별 부유물질 농도 33
• 2. 일강우량에 따른 지점별 부유물질 농도 36
• 3. HEC-HMS 모델링 결과 39
• 4. 기존 침사지 운영 결과 41
• 5. 1차·2차 침사지 운영 결과 42
• Ⅴ. 결 론 44
• 참고문헌 46
• 영문요약(Abstract)