투수성 도로 시스템의 수문설계를 위한 설계인자 및절차에 관한 연구

Design Factors and Procedure for Hydrological Design of Permeable Road Systems

투수성 포장의 적용은 불투수면 증가에 따른 첨두 유출률 증대, 열섬현상 등의 부정적인 영향을 저감하는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 투수성 도로 시스템의 수문학적 설계를 위한 세부 절차를 제안하고, 예를 들어 설계과정을 보였다. 연구는 실증 규모 투수성 도로 구축, 실증 시설로부터 획득된 강우-유출 자료 분석, 투수성 도로 실증 실험, 설계 모형 구축, 설계 인자 도출을 위한 모형 민감도 분석 및 설계 절차 개발 순서로 진행하였다. 설계 모형으로 K-LIDM (Korea LID Model)을 투수성 도로에 적용한 K-LIDM-R (K-LIDM-Road)을 구성하였으며, 실증실험 및 강우-유출 모니터링을 통해 구축된 자료와 수치모형 결과를 분석하여 모형의 적절성을 확인하였다. 투수성 도로 시스템은 투수성 도로와 식물재배화분, 침투측구 및 식생수로 등 투수성 도로의 기능을 보완할 수 있는 저영향개발 시설을 연계하여 구성하였으며, 가장 일반적으로 사용할 수 있는 33가지 형태를 제시하였다. 모형 민감도 분석결과 설계 요소로 유공관 설치 높이, 유공관 직경 및 투수성 도로의 하부 집수암거가 도시 우수관거와 연결되는 단위 길이인 단위 도로 길이가 주요한 설계 요소로 파악되었다. 설계는 주어진 설계 강우 및 투수성 도로 시스템을 대상으로 하여 설계 요소의 세부 설계값 및 도로 기층 두께를 결정하는 과정으로 개발 이전의 수문곡선이 갖는 특성을 비슷하게 재현하는 것을 목표로 하였다. 본 연구를 통해 수집된 자료는 투수성 도로 설계시 기초자료로 활용될 수 있으며, 개발된 설계 절차는 저영향개발 시설과 연계된 투수성 도로의 설계에 적용할 수 있다.

The application of permeable pavements is known to be effective in reducing negative impacts such as increase in peak runoff rate and urban heat islands as the impervious surface increases. In this study, a detailed procedure for the hydrological design of permeable road systems and its example are presented. The study was carried out in the order of construction of demonstration-scale permeable road, analysis of rainfall-runoff data obtained from demonstration facilities, verification test of permeable road, construction of numerical design model, analysis of model sensitivity for design factor derivation, and development of the design procedure. The K-LIDM-R (K-LIDM-Road) was constructed as a design model by applying K-LIDM (Korea LID Model) to the permeable road. The model was confirmed by analyzing the data obtained through the empirical experiment, rainfall-runoff monitoring, and numerical model results. The permeable road system was constructed by linking the permeable road with the planter box, infiltration gutter, swale, etc., and the 33 most commonly used types of systems are presented. From the model sensitivity analysis, the height and diameter of the perforated pipe and the length of the unit road, which is the unit length of the perforated pipe connected with the urban stormwater drainage pipe, were identified as the major design elements. The design aims to reproduce the characteristics of the hydrograph prior to development by determining the detailed design values of the design elements and the thickness of the road base layer for a given design rainfall and permeable road system. The data obtained through this study can be used as basic data for the design of permeable roads, and the developed design procedure can be applied to the design of permeable roads connected with Low Impact Development facilities.