KDS 설계기준 51 60 05 하천정화시설
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하천 정화 시설 및 인공 습지 설계 기준
1. 일반 사항
1.1 목적
본 기준은 하천 수질 개선을 위한 하천 부지 내 적용 가능한 기법 설계에 필요한 요소를 제공합니다.
1.2 적용 범위
- 본 기준은 하천 수질 개선을 위한 하천 정화 시설과 인공 습지에 대한 일반적인 기준을 제시합니다.
1.3 참고 기준
- 본 기준 적용 시 관련 기준과 법규를 고려해야 합니다.
1.3.1 관련 기준
- KDS 51 70 05 여울과 소
- KDS 34 10 00 조경 설계 기준
- KDS 34 70 10 하천 조
- KDS 34 70 20 생태못 및 인공 습지
1.3.2 관련 법규
- 물환경보전법 (환경부)
1.4 용어 정의
- 하천 정화 기법: 자연 하천의 정화 능력을 인위적인 물리, 화학, 생물학적 방법을 이용하여 보강, 보완함으로써 물질 전환 속도를 촉진하는 기법
- 하천 정화 시설: 유역 내 사회 활동 (가정 생활 포함) 의 대사 산물 과다 유입으로 인해 하천 자정 능력이 저하된 상태를 복원하기 위한 인위적인 자연 보전 행위의 총체적 시설
- 여과 (filtration): 다공질 막이나 층을 사용하여 고체를 포함하는 유입수 중 액체만을 통과시켜 고체를 액체에서 분리하는 조작
- 흡착 (adsorption): 두 개의 상이 접할 때, 그 상을 구성하는 성분 물질이 경계면에 농축되는 현상
- 인공 습지 (constructed wetlands): 자연 상태의 습지가 가지고 있는 정화 능력을 인위적으로 도입하여 수질 개선 목적으로 이용하는 습지
- 점 오염원: 폐수 배출 시설, 하수 발생 시설, 축사 등에서 관거, 수로 등을 통해 일정한 지점으로 수질 오염 물질을 배출하는 배출원
- 비점 오염원: 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등에서 불특정 장소에서 불특정하게 수질 오염 물질을 배출하는 배출원
- 정화 기작: 정수 식물이 번성하는 수질 정화 습지, 하안, 호수 등에서 정수 식물에 의해 수질을 개선하는 방법으로 물리적, 화학적, 생물학적 과정이 복합적으로 일어나는 정화 작용
1.5 기호의 정의
- 내용 없음.
1.6 시설물의 구성
1.6.1 종류
- 하천 정화 시설은 물리적 방법, 생물학적 방법, 화학적 방법으로 처리 방법을 구분합니다.
- 인공 습지는 흐름 형태별, 적용 식물별, 처리 목적별로 구분합니다.
1.6.2 구조
- 하천 정화 시설은 물리적인 방법, 인공 기법, 자연 기법 등에 따라 구조가 다릅니다.
- 인공 습지는 유입 및 유출 시설로 구성되며, 평상시 여유고를 확보할 수 있도록 해야 합니다.
2. 조사 및 계획
2.1 조사
- 내용 없음.
2.2 계획
2.2.1 하천 정화 시설
- 하천 정화 시설은 하도, 고수 부지, 유수 지 등에 설치합니다.
- 하천을 정화하기 위해 하천 특성에 따라 물리적 방법, 생물학적 방법 및 화학적 방법이 개별적 또는 복합적으로 사용됩니다.
- 하천으로 유입되는 오염 물질의 발생 원인, 성상, 오염도에 따라 처리 방법을 정해야 합니다.
- 하천 정화 시설은 하천 내 수질 정화 대책이며, 하수 처리장 등의 유역 대책과 구분됩니다.
2.2.2 하천 정화 시설 선정 시 고려 사항
- 하천 정화 시설은 해당 하천의 특성을 고려하여 선정합니다.
- 하천 부지에서는 홍수로 인한 범람 등의 자연 현상에 대응할 수 있어야 합니다.
- 수질 정화 대상 항목은 pH, BOD, COD, SS, DO, T-P, 대장균군 (총대장균군, 분원성 대장균군) 등으로 오염 하천의 수질을 환경 기준까지 달성해야 합니다.
- 하천 정화 시설 설치 시에는 실제 시설의 운영 효율을 높이기 위해 여러 용도로 활용하는 방안을 검토할 수 있습니다.
- 하천 정화 시설은 하천 내 및 하천 부지 주변 현장에 설치하여 하천 관리자가 유지 관리하는 시설이므로 설치 시 주변 여건 등의 조건을 검토해야 합니다.
2.2.3 인공 습지의 기초 자료 및 입지 조사
- 대상 지역의 특성에 관련된 기초 자료를 수집합니다.
- 현장 조사 시 대상 지역의 자연 환경, 하천의 수리 수문, 토양, 수질, 생태계 등을 조사합니다.
- 인공 습지의 위치는 건설 비용이 적게 소요되고 유지 관리가 용이할 뿐만 아니라 홍수기 및 갈수기에도 피해가 적은 지역을 선정합니다.
- 인공 습지는 접근성, 적정 체류 시간을 충족시킬 수 있는 지역을 선정합니다.
2.2.4 인공 습지 계획 시 고려 사항
- 인공 습지의 대상 처리수는 하천 내의 하천수이며, 하천 유역 내에서 발생하는 점 오염 또는 비점 오염에 의한 오염수는 원칙적으로 유역 내의 각종 처리장에서 처리되어야 합니다.
- 수질 개선 목적 이외에 하천 친수 공간, 자연 학습장, 야생 동물 서식지 등으로 활용을 검토합니다.
3. 재료
- 내용 없음.
4. 설계
4.1 하천 정화 시설의 설치
- 하천 수질 정화 기술은 정화 기능을 손상시킨 원인 물질에 따라 물리적 방법 (침전, 여과, 흡착 등), 화학적 방법 (산화 등) 또는 생물적 방법 (흡착, 분해, 산화 등) 으로 구분되며, 단독 또는 조합하여 정상적인 정화 기능을 회복 또는 증대시켜야 합니다.
- 대상 하천의 수량, 수질, 설치 공간 등 수리 특성에 대한 정보를 검토하여 적절한 처리 기법을 적용해야 합니다.
4.2 하천 정화 시설의 설계
- 하천 정화 시설 설계 시 물리적인 방법, 인공 기법 및 자연 기법에 의한 적용성을 검토하여 설계해야 합니다.
- 물리적인 방법에 의한 기법은 하상 준설, 스크린, 도수, 보전 수로 등을 설치하는 기법입니다.
- 인공 기법은 접촉 재 (자갈, 목탄 등) 에 하천수를 접촉 (침투, 통수) 시켜 흡착, 여과 및 층 내 미생물에 의한 유기물의 분해로 수질을 정화하는 기법입니다.
- 자연 기법은 생태계의 정화 기구를 활용해서 오염 물질을 정화하는 방법으로서 산화 지, 침투 수로, 식생 정화, 여울과 소 (웅덩이) 에 의한 정화 등이 있습니다.
4.3 인공 습지의 구조
- 유입 시설: 취수 시설과 도수 시설로 구분되며, 취수 시설에는 스크린 등을 설치하여 유송 잡물의 유입을 방지합니다.
- 유출 시설: 인공 습지 내부의 수위가 유지될 수 있도록 하고 고수위 시 배수를 고려하여 유출 시설을 계획합니다.
- 인공 습지의 형상: 유체의 저항을 최소화하기 위해 종/횡비가 1:1~4:1, 유하 거리는 100 m 이내로 합니다.
- 경사 및 여유고: 유입수의 유출입은 유입부와 유출부의 수두 차로 조절이 가능하다면 인공 습지의 경사는 없어도 무방하며, 퇴적을 고려하여 평상시 수면으로부터 30 ㎝ 정도의 여유고를 갖도록 합니다.
4.4 인공 습지의 설계
- 인공 습지의 설계 유량은 처리 효율, 지역의 인공 습지의 입지 조건, 경제성 등을 종합적으로 고려하여 결정합니다.
- 저농도의 하천수의 수질 개선을 위해서는 인공 습지에서의 체류 시간은 6~48시간 정도가 유리합니다.
- 얕은 습지의 수심은 0.1~0.3 m, 깊은 습지는 0.3~1.0 m, 연못 등 개방 수역은 1 m 이상이 일반적이며, 처리 효율, 수생 식물의 성장, 용존 산소 등을 고려할 때, 평균 0.3 m 정도가 유리합니다.
- 인공 습지의 적정 규모를 결정하는 방법은 유역 면적비법, 체류 시간에 의한 방법, 모델을 이용한 1차 반응식에 의한 방법 등을 비교하여 대상 하천에 적합한 인공 습지의 적정 규모를 산정합니다.
- 식재할 식물은 생장 잠재력, 생존력, 식재비, 유지 관리비 등을 고려하여 선정합니다. 일반적으로 적합한 종은 부들, 갈대, 고랭이 등의 정수 식물과 비정수성 수생 식물의 도입도 고려할 수 있습니다.
5. 인공 습지의 유지 관리 및 모니터링
5.1 유지 관리
- 유지 관리에 포함될 항목은 청소, 사면 및 제방 등의 구조적 안정성, 퇴적물 관리, 유입 및 유출구 관리, 수위 관리, 식생 및 식생 절취 관리, 해충 방제 등에 관한 사항입니다.
5.2 모니터링
- 수량 및 수질 관측: 유량, 수질, 퇴적물 등을 조사하고 시료를 채취하여 분석합니다. 모니터링 주기는 본류 하천의 환경, 습지의 규모, 유입수 성상, 인공 습지의 처리 성능 등을 고려합니다.
- 식생: 식물 식재 초기 또는 보식 후 활착기에 식물의 번식도와 활착도에 관한 모니터링을 해야 합니다. 식물의 고사, 성장 불량, 병충해 등을 육안으로 관찰합니다.
- 생물 환경: 조류, 양서, 파충류 등 야생 동물의 군집도를 기록합니다.
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