스톰워터

Stormwater
빗물 배수구로 유입되는 도시 유출
공공 인프라스트럭처
Grand Coulee Dam spillway.jpg
그랜드 쿨리 댐
자산 및 설비
개념
과제와 아이디어
연구 분야
예

폭풍수라고도 불리는 스톰워터는 폭우와 우박과 눈의 녹은 물을 포함한 강수(폭풍)에서 유래한 물입니다.빗물은 토양에 스며들어 지하수가 될 수 있고, 연못과 웅덩이의 움푹 패인 지표면에 저장될 수 있으며, 대기로 다시 증발하거나 지표면 유출에 기여할 수 있습니다.대부분의 유출물은 처리 없이 지표수로 인근 하천, 강 또는 다른 대형 수역(습지, 호수 및 해양)으로 직접 전달된다.

숲과 같은 자연경관에서는 토양이 폭풍우의 많은 부분을 흡수한다.식물들은 또한 침투를 개선하고, 강수량을 차단하며, 뿌리를 통해 물을 흡수함으로써 빗물을 감소시킨다.도시와 같은 발달된 환경에서 관리되지 않는 빗물은 두 가지 주요 문제를 야기할 수 있다. 하나는 유출(홍수)의 양과 타이밍과 관련된 문제이고, 다른 하나는 물이 운반하는 잠재적 오염물질(수질 오염)과 관련된 문제이다.빗물 유출에 포함된 오염물질 외에도 도시 유출은 그 자체로 오염의 원인으로 인식되고 있다.

스톰워터는 특히 건조하고 가뭄이 발생하기 쉬운 기후에서 인구와 물의 수요가 증가함에 따라 중요한 자원이기도 합니다.빗물 채취 기술과 정화는 잠재적으로 일부 도시 환경을 물의 측면에서 자급자족하게 만들 수 있다.

빗물의 영향

빗물 오염

상세 정보:도시 유출
차수 표면과 표면 유출의 관계
빗물이 오염 물질을 해안 방류를 위해 빗물 배수구로 운반한다.

초목이 적고 불침투성 표면(주차장, 도로, 건물, 압축토양)으로 인해 개발된 지역은 비가 지상으로 침투하는 것을 줄이고 미개발 상태보다 더 많은 유출물이 발생한다.또한, 도랑과 빗물 하수구와 같은 운송수단은 상업 및 주거 지역에서 가까운 수역으로 유출물을 빠르게 운반한다.이로 인해 수로의 수량과 유량이 크게 증가하여 침식과 홍수로 이어집니다.폭풍우 발생 시 유역 밖으로 물이 밀려나기 때문에 건조한 [1]날씨에는 토양에 침투하거나 지하수를 보충하거나 기류를 공급하지 않습니다.

첫 번째 플러시는 폭풍우의 첫 번째 유출물이다.이 단계에서 비침투성 표면의 비율이 높은 지역의 빗물 배수구로 유입되는 오염수는 일반적으로 폭풍의 나머지 부분에 비해 더 집중됩니다.따라서 도시 유출의 고농도로 인해 빗물 하수구에서 [2][3]: 216 지표수로 배출되는 오염물질이 많아진다.

인간의 일상적인 활동은 도로, 잔디밭, 지붕, 농장, 그리고 다른 육지 표면에 오염 물질을 퇴적시키는 결과를 초래한다.이러한 오염물질에는 쓰레기, 침전물, 영양소, 박테리아, 살충제, 금속,[4] 석유 부산물이 포함된다.비가 오거나 관개가 있을 때, 물은 흘러내리고 궁극적으로 강, 호수, 바다로 흐른다.이러한 오염물질은 수용수로 들어가기 전에 어느 정도 감소하지만 오염된 유출은 수용수를 [5]손상시킬 수 있을 만큼 많은 양의 오염물질을 발생시킨다.

오염원으로서의 빗물 유출

도시 유출물이 연안 수역으로 방출되고 있다.

빗물 유출에 포함된 오염물질 외에도 도시 유출은 그 자체로 오염의 원인으로 인식되고 있다.자연 집수구(수조)에서 수로로 유입되는 지표면 유출은 비교적 드문 사건이며, 매년 몇 번만 발생하며 일반적으로 더 큰 폭풍 사건 후에 발생합니다.개발이 일어나기 전에는 대부분의 비가 땅속으로 스며들어 지하수 재충전에 기여하거나 증발 증기를 통해 식생에 의해 대기 중으로 재활용되었다.

비침투성 표면(예: 지붕 및 도로)에서 유출물을 수집하는 최신 배수 시스템은 파이프 네트워크를 통해 물이 효율적으로 수로로 전달되도록 보장합니다. 즉, 작은 폭풍 이벤트에서도 수로의 흐름이 증가한다는 것을 의미합니다.

도시 유역으로부터 더 높은 오염 물질을 전달할 뿐만 아니라, 빗물 흐름이 증가하면 하천 침식을 초래하고, 잡초 침투를 조장하며, 자연 흐름 방식을 바꿀 수 있습니다.토종들은 산란, 어린 것의 발달, 이동을 위해 종종 이러한 흐름 방식에 의존한다.도로에서의 빗물 유출에는 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 바나듐(V), 코발트(Co), 알루미늄(Al)(산솔론, 부크버거, 1997), 웨스턴랜더(Biklander) [full citation needed]등 많은 금속이 포함되어 있는 것으로 관측되고 있다.

일부 지역, 특히 미국 해안을 따라, 도로와 고속도로의 오염된 유출물이 수질 오염의 가장 큰 원인일 수 있다.예를 들어, 워싱턴의 푸젯 사운드에 도달하는 독성 화학물질의 약 75%는 포장된 도로와 차도, 옥상, 야드,[6] 그리고 다른 개발지에서 흐르는 폭풍우에 의해 운반된다.

도시 홍수

주요 기사:도시 홍수
빗물 관리용 저류지

폭풍우는 도시 홍수의 주요 원인이다.도시 홍수는 빗물이 빗물 하수구와 같은 배수 시스템의 용량을 초과하여 건설된 환경에서 토지나 재산의 침수이다.도시 홍수는 플래시 홍수나 눈 녹는 것과 같은 단일 사건에 의해 촉발되지만, 지역사회에 반복적이고 비용이 많이 들고 체계적인 영향을 미치는 것이 특징이다.도시 홍수에 취약한 지역에는 손실을 줄이기 위해 역류 밸브 및 기타 인프라가 설치될 수 있다.

지하로 건물이 지어지면 도시 침수가 지하 및 하수 백업의 주요 원인이다.도시 홍수로 인한 사상자 수는 보통 제한적이지만, 경제적, 사회적, 환경적 영향이 상당할 수 있다. 즉, 재산과 기반 시설(고속도로, 공공 시설 및 서비스)에 대한 직접적인 피해 외에도 만성 습식 주택은 호흡기 질환과 기타 [7]질병의 증가와 관련이 있다.하수구 백업은 대개 위생 하수 시스템에서 이루어지는데, 침윤/유입으로 인해 빗물이 유입됩니다.

나이지리아 일로린에서 자원봉사자들이 위생관리일을 하는 동안 배수구를 청소하고 있다.설령 위생 시설이 충분하더라도 플라스틱 오염은 빗물 유출을 방해하여 모기가 물 속에서 번식할 공간을 만들고 홍수를 일으킬 수돗물 유출을 방해할 수 있다.타이 [8]방콕과 같이 지구 남부에 있는 일부 하수 시스템은 종종 폐기물에 의해 압도된다.

싱크홀 붕괴의 빗물 생성

도시 빗물이 싱크홀 붕괴를 일으키는 예로는 2002년 2월 25일 켄터키주 볼링그린에서 발생한 디시맨 레인 붕괴가 있다.이 사고로 4대의 이동 차량 아래로 싱크홀이 갑자기 떨어졌다.디시맨 레인의 붕괴를 9개월 동안 수리하는 데 100만 달러가 들었지만 향후 문제가 [9]발생할 가능성은 여전히 남아 있다.

지표면(카스트) 아래 자연 배수가 있는 방해받지 않은 영역에서는 토양 및 암석 파편이 카르스트 개구부를 질식시켜 [10]: 189–190, 196 개구부 성장에 대한 자체 제한이 된다.방해받지 않은 카르스트 배수 시스템은 기후와 균형을 이루므로 대부분의 폭풍에 의해 생성된 물을 배수할 수 있습니다.그러나 도시개발에 [11]: 28 의해 경관이 바뀌면 문제가 발생한다.지표면(karst) 자연 배수가 있는 도시 지역에서는 지붕, 주차장 및 도로와 같은 불침투성 표면에서 빗물이 흘러내리는 지표 흐름이 없습니다.대신, 빗물은 지면을 통해 아래로 이동함으로써 지표면 아래 배수 시스템으로 들어갑니다.지표면 아래 물의 흐름이 흙과 암석 파편을 운반하기에 충분할 정도로 커지면 카르스트 개구부는 빠르게 [10]: 190 커진다.카르스트 개구부가 지지성(유력한) 석회암으로 지붕을 덮는 경우, 종종 개구부가 너무 커져서 갑자기 재앙적으로 [10]: 198 붕괴될 것이라는 지표면 경고가 없습니다.그러므로 새로운 개발을 위한 토지 이용 계획은 카르스트 지역을 [11]: 37–38 피할 필요가 있다.결국 납세자들은 부실한 토지 이용 결정에 대한 비용을 지불하게 된다.

빗물 관리

도시유출용 빗물여과시스템
빗줄기는 건물의 하수구에서 나오는 유출물을 줄이고 정원 가꾸기와 같은 활동을 위한 음용수의 사용을 대체할 수 있다.

빗물의 양과 수질을 관리하는 것을 "폭우수 관리"[12]라고 합니다.BMP(Best Management Practice) 또는 빗물 제어 조치(SCM)라는 용어는 오염된 빗물을 처리 또는 저장하기 위한 구조 또는 공학적 제어 장치와 시스템(예: 저장 연못)뿐만 아니라 운영 또는 절차적 관행(예: [13]거리 청소)을 지칭하는 데 자주 사용된다.빗물 관리에는 기술적 [14]측면과 제도적 측면이 모두 포함됩니다.

기술적 측면

  • 홍수 및 침식 제어
  • 환경으로의 오염물질 방출을 방지하기 위한 위험물질 관리(선원관리)
  • 지표수 또는 지하수 자원을 오염시키기 전에 거친[15] 고형물을 제거하기 위한 저장분지, 다양한 종류의 매체 필터가 있는 매설 금고, 소용돌이 분리기와 같은 빗물 시스템의 계획 및 건설
  • 자연 수로 또는 재활의 획득 및 보호
  • 파이프나 콘크리트 수로 등 기존 또는 "경질" 배수 구조물(폭우수 처리를 위해 건설된 습지 또한 식물, 양서류 및 물고기의 서식지로 사용될 수 있음)과 연계하기 위한 자연 기반 솔루션 구축

제도적 및 정책적 측면

  • 빗물 사용료 및 빗물 유틸리티의 창설을 포함하여 잠재적으로 빗물 프로그램에 대한 자금 지원 접근법 개발
  • 노후화된 인프라를 복구 및 교체하기 위한 장기 자산 관리 프로그램 개발
  • 포괄적인 빗물 요구를 해결하기 위한 현행 빗물 규제 개정
  • 토지 개발 전, 개발 중, 개발 후에 재산 소유자가 빗물의 영향을 고려하도록 하기 위한 기존 조례의 강화 및 집행
  • 그 행동이 수질에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 수질을 개선하기 위해 무엇을 할 수 있는지에 대한 지역사회의 교육.

통합수관리

인접한 주차장에서 나오는 빗물을 처리하기 위해 설계된 레인 가든

빗물 통합 관리(IWM)는 현대 도시가 직면한 수로와 급수 문제에 영향을 미치는 많은 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.IWM은 설계 프로세스에서 친환경 인프라스트럭처와 관련된 경우가 많습니다.도시계획가, 건축가, 조경가, 인테리어 디자이너, 엔지니어와 같은 각 분야의 전문가들은 종종 통합 물 관리를 설계 과정의 기초로 간주한다.

미국에서는 저영향개발(LID)[16] 또는 호주의 WSUD([17]Water Sensitive Urban Design)라고도 하는 IWM은 유출수 품질을 개선하고, 홍수의 위험과 영향을 줄이고, 음용수 공급을 증가시키기 위한 추가 수자원을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

현대 도시의 개발은 종종 인구 증가에 따른 급수 수요를 증가시키는 결과를 낳는 반면, 기후 변화에 의해 예측되는 변화된 유출은 배수 및 홍수 문제에 기여할 수 있는 빗물의 양을 증가시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다.IWM은 빗물 수집(홍수를 일으킬 수 있는 물의 양을 줄이기 위해), 침투(지하수의 자연 재충전을 복구하기 위해), 생물 여과 또는 생물 유입(예: 레인 가든)을 포함한 여러 기술을 제공하며, 유출물을 저장 및 처리하고, 하천 및 습지 처리에 미치는 영향을 줄이기 위해 제어된 속도로 방출합니다.유출률을 저장하고 통제하며 도시 지역에 서식지를 제공한다.)

LID를 실현하는 방법은 여러 가지가 있습니다.가장 일반적인 방법은 위에서 언급한 저류지, 바이오스웨일, 침투구, 지속 가능한 포장도로(투과성 포장도로 등)를 사용하여 빗물 유출을 줄이기 위한 육상 기반 솔루션을 통합하는 것이다.LID는 또한 육상 기반 시스템(지하 저장 탱크, 빗물 처리 시스템, 바이오 필터 등)과 유사하거나 잠재적으로 더 나은 결과를 얻기 위해 엔지니어링되고 제조된 제품을 사용함으로써 달성할 수 있다.적절한 LID 솔루션은 원하는 결과(유출 및 오염 제어)와 관련 비용(육지 기반 시스템의 사용 가능한 토지 손실 대 제조 솔루션의 자본 비용)의 균형을 유지하는 솔루션입니다.녹색(식물) 지붕도 저비용 솔루션입니다.

IWM은 초기 단계라고 볼 수 있으며 배수 과학, 생태학 및 기존의 배수 솔루션이 환경 및 수자원의 해악으로 문제를 더 하류로 옮긴다는 깨달음을 결합합니다.

규정

미국

주요 기사:미국의 점원 수질 오염 규제

연방 요건

시정촌별 빗물하수도 지도

미국에서는 환경보호청(EPA)이 Clean Water Act(CWA;[18] 청정수법)에 따라 빗물을 규제하는 책임을 지고 있습니다.CWA의 목표는 모든 "미국의 물"을 "낚시 가능한" 상태와 "수영 가능한" 상태로 복원하는 것입니다.주로 도시 폐수(세급)와 산업 폐수 배출에서 발생하는 점원 배출은 1972년 CWA 제정 이후 규제되어 왔다.이들 오염원으로부터의 오염물질의 적재량은 NPDES(National Tollution Dishibration System) 허가 발급을 통해 엄격히 통제되고 있다.그러나 이러한 통제에도 불구하고, 미국의 수천 개의 수역이 "장애"로 분류된 채로 남아 있다. 이는 의도된 유익한 물의 사용에 대해 EPA가 안전하다고 간주하는 것보다 더 높은 수준의 오염 물질을 포함하고 있다는 것을 의미한다.이러한 손상의 대부분은 일반적으로 도시화된 유역의 오염된 유출에 기인한다(다른 미국의 유역에서는 농업 오염이 주요 [19]: 15 원인이다).

빗물 오염의 전국적인 문제를 해결하기 위해 의회는 1987년 산업용 빗물 방류 및 도시 분리형 빗물 하수 시스템("MS4)을 포함하도록 CWA의 정의를 확대했다.NPDES 허가를 취득하려면 ,[20] 이러한 설비가 필요합니다.2017년에는 약 855개의 대규모 자치체 시스템(인구 10만 명 이상)과 6,695개의 소규모 시스템이 허가 [21]시스템에 의해 규제된다.

주 및 지역 요건

건설현장에 설치된 침전물 방제의 일종인 침전물 울타리

EPA는 47개 주에 NPDES [22]허가 발급을 허가했다.NPDES 요건의 실시에 가세해, 많은 주정부나 지방정부가 독자적인 빗물 관리법이나 조례를 제정해, 빗물 처리 설계 [12][23]메뉴얼을 발행하고 있다.이러한 주 및 지역 요구사항 중 일부는 연방 요구사항을 초과하여 적용 범위가 확대되었다.예를 들어, 메릴랜드 주는 5,000 평방 피트(4602 m)[24] 이상의 건설 현장에서 침식과 침전물 관리를 요구한다.주 정부 기관이 요구사항을 수정하여 카운티와 도시에 부과하는 것은 드문 일이 아닙니다. 예를 들어 건설 현장에 허용된 지역 빗물을 수정하지 않으면 매일 $25,000의 벌금을 부과할 수 있습니다.

논포인트 오염관리

상세 정보:농업폐수처리 및 침식방지

농업 유출물(농축사료 공급(CAFO) 제외)은 CWA에 따라 비점원 오염으로 분류된다.이것은 「포인트 소스」의 CWA 정의에 포함되지 않기 때문에, NPDES 허가 요건의 대상이 되지 않습니다.1987년 CWA 개정안은 EPA에서 연구 및 시연 [25]프로젝트로 구성된 비점 오염원 관리를 위한 비규제 프로그램을 확립했다.관련 프로그램은 미국 농무부의 천연자원보존국(NRCS)에 의해 실시되고 있다.

EPA가 배포하는 공교육 그래픽

공교육 캠페인

교육은 빗물 관리의 핵심 요소이다.많은 기관과 단체들이 빗물 오염에 대해, 그리고 그들이 어떻게 그것을 해결하는데 기여할 수 있는지를 대중에게 가르치기 위한 캠페인을 시작했다.미국의 수천 개의 지방 정부는 NPDES의 폭풍우 용수 [26]허가에 따라 교육 프로그램을 개발했습니다.

지역 교육 프로그램의 한가지 예는 웨스트 미시간 환경 관리 이사회(WMEAC)가"15은 강까지"캠페인의 일환으로 폭우 pollution,[27]을 기술하는 용어를 Hydrofilth을 만들어 냈다.(폭풍우 동안, 그것은 오염된 결선 투표에 미시간 주, 그랜드 래피즈에 그랜드 Riv에 도달하는 데 단지 15분 정도 걸릴 수 있다.가만있자)[28]지원 활동에는 레인배럴 분배 프로그램과 레인 가든 [29]설치에 관한 주택 소유자를 위한 자료가 포함된다.

다른 공교육 캠페인은 빗물 유출을 늦추고 처리하는 데 있어 녹색 인프라의 중요성을 강조한다.DuPage County Stormwater Management는 "러브 블루"를 출시했습니다.Live Green"은 소셜 미디어 사이트에서 친환경 인프라 및 빗물 [30]유출에 대한 기타 베스트 관리 관행에 대해 대중에게 교육하는 캠페인입니다.이 캠페인을 통해 기사, 웹사이트, 사진, 비디오 및 기타 미디어를 일반에 보급합니다.

역사

사람들이 밀집된 마을이나 도시에서 살기 시작한 이래로 빗물 유출은 문제가 되어왔다.청동기 시대에는 주택이 더욱 밀집된 형태를 띠었고, 불침투성 표면은 초기 인류 거주지 설계의 한 요소로 떠올랐다.폭풍우수 공학의 초기 통합 중 일부는 고대 [31]그리스에서 증명된다.

초기 빗물 유출 시스템 설계의 구체적인 예는 [32]크레타 섬의 미노안 파이스토스 고고학적 복원에서 찾을 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크