환경계획론 제4주제 : 도시의 물관리 (2)

1. 물 순환을 위한 도시계획 주요 성공사례 : 영국 템즈(Thames)강 템즈강은 근대 영국 산업화 도시화의 부정적 결과 도시화로 인한 인구급증, 수세식 화장실 보급 → 다량의 미처리 오수 유입 심각한 수질악화 1874년 하수도 공사 시작 - 하수를 템즈강이 아니라 도시 외곽지역으로 보내는 차원 → 근본적 해결(X) → 도시확대에 따라 오수 유입 심각 → 거대한 뚜껑 없는 하수구

1950년대 대규모의 템즈강 복구계획 실시 수질오염을 유발시키는 오염물질 (질소, 인 등) 규제 하수도 공사 오수처리장을 통한 오수차단을 위한 기술(여과, 처리, 산화시설 등) 도입 오염예산(pollution budget) 도입 ⇒ 템즈강의 재생에 성공

2. 오수처리 폐기물의 생태적 활용 템즈강 사례는 적절한 환경기술의 중요성을 강조 오수(하수)처리기술의 변화 방향 ① 하수 전처리 : 고형물 제거 등 ② 1차 하수처리 : 기계적으로 부유물질을 제거 - 그러나 침전 여과 화학물질 생물학적 분해결과 가라앉는 찌꺼기(오니, 汚泥, sludge) 발생 ③ 2차 하수처리 : 오니처리 - 혐기성 상태에서 오니를 분해시켜 메탄가스, 이산화탄소를 방출 - 그러나 인소, 인, 칼륨 등의 유기물이 그대로 잔존 → 3차처리가 필요 ④ 3차 하수처리 : 고도처리 - 잔존 유기물질을 처리 → 식수화 - 그러나 많은 비용이 문제 2차처리에서 남은 유기물질을 매립∙소각하지 말고 생태학적 재활용 가능

3. 토양의 여과 기능 토양은 폐기물을 여과시키는 자연적 장치 산림 또한 토양과 마찬가지로 살아 있는 여과기 - 토양이 갖는 미생물학적, 화학적 기능으로 오염물질(영양물질)을 여과시켜 식물이 이용하게 하고 물을 맑게 흘려보냄 - (펜실바니아 주립대 연구) 2차처리한 폐수를 작물에 뿌리면 ha당 232kg, 245kg의 인산, 254kg의 칼륨 효과를 발생 산림 또한 토양과 마찬가지로 살아 있는 여과기 산림, 토양에 의해 여과된 물이 지하수 형태로 저장 산림지역에 2차처리한 폐수를 공급

4. 수생식물의 여과 기능 저습지는 폐기물을 재순환시킬 수 있는 능력 도시의 녹지대에 2차처리한 폐수공급 필요 - 폐기물에 함유된 유기물(질소, 인 등)을 수생식물이 고정시키므로 높은 생샨력 - (미시시피주 연구) 4047㎡ 면적에 띄워놓은 물히야신스 : 연간 질소 3,500lb(파운드), 인 800lb, 페놀 27,000lb, 독성중금속 96lb를 흡수 - 생물학적 원리를 이용하면 유지관리비용 절감, 화학약품 사용 저감 효과 도시의 녹지대에 2차처리한 폐수공급 필요 - 오염물질 정화, 야생동물 보호, 지하수 충전, 식생에 시비효과 등 - 캐나다 Warsaw시 : 1차처리한 폐수를 도시의 포풀러 조림지역에 공급 → 척박한 토양에서 대량의 펄프 생산 ⇒ 생태학적 접근방법의 유용성 입증

5. 빗물 저장의 원리 물순환에서 자연이 갖는 가장 기초적 특성 : 저수기능, 정화기능… 자연은 저수기능을 통해 물의 수요-공급을 조절 1) 지하수로 저수 식생으로 피복된 지역 - 빗물을 지하로 침투, 지표유출수(run-off)의 유량과 유속 감소 → 토양침식 완화, 홍수피해 최소화 - 식생이 자연배수의 가장 중요한 요소 2) 집수지와 호수 집수지 : 인공적으로 유로를 변경시켜 지표유출수를 조절하는 역할 자연지형의 형태로 설계되면 유량조절, 홍수방지, 수질개선, 지하수위 유지 도시 곳곳에 집수지를 조성할 필요 ① 영구적 집수지 ② 일시적 집수지: 평시에는 각각 기능을 담당, 그러나 홍수시에는 집수 기능 ← 다기능 오픈스페이스의 역할

3) 옥상에서 집수 홍수시 빗물을 다른 곳으로 유출시키지 않고 현장 처리할 수 있는 공간 최근 옥상구조물 기술 발전으로 저수기능을 갖는 옥상공간 조성 가능

2. 계획 및 설계 고려사항 생태원리에 기초한 도시의 물순환 관리가 요구 도시 물관리시스템의 일부로 계획 - 도시 물관리시스템 = 인공적 물관리시스템 + 생태적 물관리시스템 - 원칙 : (1) 도시의 환경문제는 발생하는 현장 그곳에서 해결, (2) 발생된 오염물을 다시 재순환시키는 것이 필요 물의 상징성 - 물은 도시의 경관요소중에서 매우 중요한 상징적 의미 : 아름다움, 즐거움, 건강과 쾌적성 - (예) 유럽의 모든 환경도시들이 물을 주제로 한 다양한 시설을 조성 : 벽천, 분수, 연못, 호수

도시의 물 계획 : 물관리시스템, 미기후 조절, 야생동물서식처, 사회적 시설, 미적 욕구 충족 등 도시의 대규모 저수지 (과거) 홍수시 대량으로 유입된 물을 하천으로 방류 기능 (최근) 다양한 생물과 생태계를 위한 기능, 도시의 공공위생, 미적 심미적 기능, 미기후 조절 등 → 기능적 요구의 다양화 도시의 오픈스페이스(Open Space : OP)도 다기능적으로 계획되어야 함 그러나 문제 : 부영양화(entrophication)를 해결 - 분류식 하수시설, 지표면 침전물 유입차단, 도로주변 오염물 제거가 필요 - 예) 스웨덴 Jame시 : 하수처리장으로 유입된 폐수를 계단식폭포(cascade)로 만들어진 계단을 통과 → 산소 공급 - 예) 많은 도시내 소규모 저수지(기타 물시설)에 분수 설치 ← 산소공급

도시에서 유수지를 조성하여 인공적 배수시스템을 보완 캐나다 Winnipeg시 사례 저습지의 수문학적 특성 도시에서 유수지를 조성하여 인공적 배수시스템을 보완 캐나다 Winnipeg시 사례 - 신도시 곳곳에 다양한 형태의 37개의 유수지 조성 - 홍수시 물 저장, 침전지 기능으로 수질정화 기능 부여 - 유수지가 위치한 지역에 주거단지를 개발 → 주민들의 친수공간 조성

미국 텍사스주 휴스턴시 북쪽 Woodlands신도시 개발사례 산림지대의 수문학적 특성 미국 텍사스주 휴스턴시 북쪽 Woodlands신도시 개발사례 - 계획배경 : 산림을 보전하면서 도시의 배수능력 향상 - 계획목표 : 토양침투수 최대화, 토양보전, 토양침식 최소화, 하천 유출능력 향상, 생태계보전 계획내용 - 도로는 배수구역인 계곡지형을 피해 건설 - 주요건축지역은 불투수성 토양에 건설 - 도로, 광장, 보행로 등은 투수설 포장재 사용 - 자연배수 능력 강화 + 유수지, 침전지 건설 - 다양한 다기능의 오픈스페이스 조성 개발 효과 - 3일간 330mm, 1시간 100mm의 호우 6시간 후에 완전 배수 상태

도시내부에서의 수문학적 특성 캐나다 Ottawa 중심지 개발사례 - 계획배경 : 매년 여름철 폭우로 인한 문제 - 계획목표 : 인구밀집지역에 유수지 건설 계획내용 - 도시공원을 자연의 배수시스템으로 활용 - 도시공원을 홍수에 대비한 저수기능으로 전환 - 동시에 시민들을 위한 친수환경으로 조성 계획의 교훈 - 도시에서 물은 자연생태계의 방법을 최대한 활용