주 교통부(State departments of transportation)와 도시 교통부에서는 정기적으로 고속도로에서의 안전 운전을 위한 상태를 확인하고 하류와 지류의 홍수를 예방하기 위해 고속도로 배수 시스템을 설계, 건설, 유지 보수함. 처리되지 않은 고속도로 유출수는 그 물이 흡수되는 곳의 수질과 수문학적 특징(hydrologic characteristics)에 악영향을 줌. 따라서 연방정부와 주 정부는 환경적인 규제를 증가시키고 있음. 이에 따라, 교통부와, 수질관리와 수문량(hydrologic discharge)을 관할하고 이에 대해 책임있는 지방자치단체의 요구가 증가하고 있음.

연방 정부의 수질 청정법(Clean Water Act)은 많은 교통부의 배출(discharge) 요구에 상응하는 주요한 규제 기본틀이 되고 있음. 일반적으로 발생하는 규제는 국가 오염물질 배출 제거 시스템(National Pollutant Discharge Elimination System)이 허가를 위한 요구 사항이 포함됨. 섹션 303(d)은 일일 총 부하량(Total Maximum Daily Loads)을 통해 수질에 악영향 지정과 배출 금지를 설정하였음. 멸종 위기 동물 보호법(Endangered Species Act)과 같은 다른 규제들과, 법적 조치, 또는 지역 분수령 보호는 아마도 고속도로 유출수에 대한 구체적인 배출 요구가 발생할 수 있음. 또한 고속도로 유출수가 토양의 오염시키는 것으로 인해 일명 수퍼 펀드(Superfund)라고 알려진, 종합환경대책 보상 및 부담법(Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act)이 이러한 고속도로 유출수 처리에 갖는 관심이 높아지고 있음.

교통부는 고속도로 유출물이 들어가는 하천이나 토양에 잠재적인 손상을 완화하고 배출 요구를 맞추기 위해 최적 관리 사례(Best Management Practices, BMP)라고 불리는 일련의 측정을 수행함. 최적 관리 사례는 다음과 같은 내용을 포함하고 있음:

ㅇ 최적 관리 사례(BMP) 교육: 이 프로그램은 환경적 자각을 촉진시키고 공공의 행동을 변화시키고자 하는 의도로 이루어짐. 이러한 프로그램의 예로는 도로에 쓰레기 버리지 않기 캠페인(highway anti-littering campaigns)과 고속도로 채택 사업(adopt-a-highway initiatives)이 있음.

ㅇ 최적 관리 사례에 있는 소스 통제: 이 사업은 소스가 도로 유출수에 혼입되기 전에 오염물질을 줄이고자 하는 것임. 이러한 프로그램에는 길가 도로의 식물을 통제하기 위한 적절한 제초제의 이용과 인프라 재료와 관련한 도로 빌딩의 선택, 또는 눈에 보이는 조치로는 도로 쓰레기 청소, 도로 물청소, 그리고 도로 집수조(catch basin) 스탠실과 같은 조치가 있음.

ㅇ 처리와 흐름 제어에 대한 최적 관리 사례: 유출수가 다른 물로 배출되지 전에 오염물질을 제거하거나 유출수 자체의 양을 제어 또는 줄이는 구조적으로 설계된 편의시설. 일반적인 방법에는 길가 습지대, 필터 스트립(filter strips), 유수지(detention basins), 침투 시스템, 그리고 오수를 모으는 집수구가 있음. 최적 관리 사례에 있는 처리에는 보통 고속도로 프로젝트 중 건설과 건설 후 단계, 두 단계 모두에서 요구되었음. 유출수 통제는 일반적으로 건설후 단계에서 완성됨.

최적 관리 사례에서 건설 후 처리와 흐름처리에 대한 것은 교통부의 우수(stormwater) 프로그램과 규제 감독에 종종 초점이 맞추어져 있음. 환경과 자원 관련 부서는 의무적으로 수자원을 보호해야 함. 따라서 환경과 자원 관련 부서는 최적 관리 사례 선택, 크기, 설계와 유지 보수와 같은 요소들을 포함한 최적 관리 사례 처리의 효율적에 초점을 맞출 필요가 있음. 이러한 기준은 또한 교통부의 우수 프로그램의 성공에 중요하지만, 교통부는 최적 관리 사례의 건설에 드는 비용과 건설 후 유지보수에 들어가는 비용을 추가적으로 우려하고 있음. 비용은 주어진 교통부의 예산에서 특히 중요함. 비용은 종종 경제적인 환경과 정치적인 상황에 영향을 받는 입법 할당(legislative allocation)의 의존성에 의해 제약을 받음.

최적 관리 사례 처리를 위한 규제 요구 사항은 역사적으로 새로운 고속도로 편의 시설 건설과 관련이 있음. 그러나 환경적인 규제는 지속적으로 진화하고 있음. 최근에는 더욱, 이전에 건설된 고속도로 편의시설에 대한 최적 관리 사례 처리를 위한 개량에 대한 환경적인 규제가 증가하고 있음. 고속도로 개량에 대한 몇 가지 예는 다음과 같음:

ㅇ 국가 오염물질 배출 금지 시스템 허가 요구(워싱턴 교통부, 노스 캐롤라이나 교통부);
ㅇ 일일 최대 부하량 할당(캘리포니아 교통부, 메릴랜드 교통부, 그 밖의 많은 주의 교통부);
ㅇ 멸종 위기 동물 보호(오레곤 주 교통부, 워싱턴 주 교통부);
ㅇ 수변 보호(Chesapeake Bay Watershed에 있는 주들의 교통부).

최적 관리 사례 처리를 위한 고속도로 개조는 공간, 수두(hydraulic head), 그리고 예산이 적절하다면 상대적으로 간단함. 그러나 고속도로 편의시설이 밀도 높은 도시 지역에 위치해 있거나, "울트라-도시 지역"에 위치해 있다면 이런 경우는 특별히 힘들고, 비용이 많이 듦. 그 이유는 개조를 하고자 할 때, 발생하는 공간적 제약과, 높은 오염물질 양, 수압 제약, 그리고 편의시설들 간의 충돌 때문임. 게다가, 울트라-도시 환경은 전형적으로 유출수가 흘러 들어가게 될 수질과 하류 흐름의 안정성 이슈로 인해 더욱 개조에 어려움을 겪을 수 있음. 결과적으로, 교통부는 울트라-도시 지역의 최적 사례 개조 요구 사항에 도전을 받고 비용적인 어려움에 잠재적으로 직면할 것임.

울트라-도시 지역의 개조 의무와 관련한 어려움과 높은 비용을 인식하여, 국립 협동 고속도로 연구 프로그램(National Cooperative Highway Research Program)에서는 프로젝트 25-31을 실시하였음. 이 프로젝트의 목표는 기존의 배수 인프라를 선택하여 수정하고 개조 과정을 평가하는 안내서를 개발하는 것임. 이 보고서는 이러한 사항에 관련하여 자세한 안내와 기초를 제공함. 이 안내서의 목적은 최적 관리 사례 선택에 대한 기술적 이슈와 울트라-도시 개조에 대해 적용한 설계에 대한 기초적인 이해를 계획자, 설계자, 그리고 엔지니어에게 제공함. 이 안내서는 개조 프로젝트를 위한 출발점으로 인식됨. 이 안내서는 자세한 위치에 대한 설계, 허가, 엔지니어링 분석, 설계, 비용 측정, 건설, 사후 비용 운영, 유지보수, 관리감독에 대하여 대체할 수 없음. 그 이유는 개조의 성격상 특정 지역마다 그 특색이 강하기 때문임.
 

"울트라-도시 환경"은 매우 도시화가 된 지역으로서, 새로운 개발을 할 공간이 전혀 없거나, 거의 없는 상황이며 대지의 비용이 일반적으로 높음. 처음으로 이 용어가 사용된 지역은 버지니아(Virginia) 주의 알렉산드리아(Alexandria) 시 주변이었음(Shoemaker et al., 2002). 울트라-도시 환경은, 최적 관리 사례의 전통적인 처리인 유수지(detention basins)와 습지를 적용할 수 있는 공간이 부족함. 따라서 "울트라-도시 최적 관리 사례"는 이러한 울트라-도시 상황에 맞는 독점적인 최적 관리 사례를 의미함.

"울트라-도시 고속도로"는 더 이상 고속도로 인프라 확장을 위한 공간이 거의 남아있지 않은 매우 도시화된 지역의 고속도로 구간으로 정의되며, 이 고속도로 구간의 인근 토지 비용은 매우 비싸고 토지를 사용할 수 없는 경우가 많음. 울트라-도시 고속도로는 다음과 같은 특징을 가지고 있음:

ㅇ 통행권(right-of-way)의 제한: 울트라-도시 고속도로의 분명하고 가장 흔한 특징은 최적 관리 사례 개조를 위한 통행권 통로를 만들 수 있는 공간이 부족하다는 것임. 
ㅇ 높은 토지 비용: 매우 도시화된 지역의 높은 토지 비용은 추가적인 통행권을 얻을 수 있는 능력을 제한시킴.
ㅇ 대량의 교통량: 울트라-도시 고속도로는 많은 일일 통행량을 고려하여 다차선으로 설계되어 있음. 전형적으로 하루에 30,000대를 초과하고 많은 경우 100,000대 이상의 차량이 이동함.
ㅇ 많은 지역이 불침투성 커버로 덮혀 있음: 울트라-도시 고속도로는 일반적으로 75-100 퍼센트의 표면이 불침투성임. 
ㅇ 기존의 편의 시설과의 상충 가능성: 매우 도시화된 지역은 많은 수의 기존의 버려진 지하 시설 있음. 
ㅇ 압축된 토양 또는 알 수 없는 지반 조건: 도시 환경의 토양 밀도는 침투가 잘 되지 않는 특성이 있음. 또한 보통은 압축이 되어 있음. 오래된 고속도로는 또한 알 수 없는 충전제를 이용했을 수 있음. 
ㅇ 지하의 배수 시스템: 전형적으로 배수 시스템은 지상의 통행권(right-of-way)의 부족으로 인해 연석(curb)과 지하파이프 빗물 배출 하수구의 유입구를 포함하고 있음.
 

고속도로 수질 개조(또는 "최적 관리 사례 개조")는 기존의 고속도로 편의시설로부터 나오는 유출수의 영향을 줄이는 최적 관리 사례 처리에 의한 건설과 유지 보수로 정의함. 최적 관리 사례 개조는 다음을 수반할 수 있음:

ㅇ 기존의 최적 관리 사례와 인프라를 보강하고 수정함;
ㅇ 기존의 고속도로 편의시설을 위한 최적 관리 사례의 흐름 제어와 독립-실행 처리의 구축;
ㅇ 고속도로 향상 프로젝트와 연계하여 최적 관리 사례 개조의 구축, 예를 들어, 고속도로 확장 프로젝트를 실행할 때 기존의

고속도로 상황에서 최적 관리 사례 처리를 하고 이동 차선을 추가하는 것을 포함하여 프로젝트를 실시할 수 있음.
울트라-도시 고속도로 상황에서는, 최적 관리 사례 개조는 고속도로 향상 프로젝트와 대부분 일반적으로 관련이 있음. 개조만을 독립적으로 실행하는 것보다 고속도로 향상 프로젝트와 함께 실행하는 경우 더 비용 효율적이고 더 유연한 자금 운용을 할 수 있음. 공간이 매우 제약적인 도시 고속도로의 상황에서 단독적으로 개조를 하는 것은 일일 최대 부하량(TMDL)과 멸종 위기 동물 보호법(ESA) 요구에 의해 실행 될 수 있으나, 높은 비용, 도전, 그리고 지역적 이익 때문에 단독적인 개조가 덜 이루어 지게 됨. 게다가, 현장에서 벗어난 지역(off-site)에서의 대안은 더 비용 효율적이고 유출수가 합류되어지는 수질에 더 큰 이익을 제공할 수 도 있음. 앞으로는, 수질과 수량의 규제에 대한 진보는 더욱 엄격해질 필요성이 증가하고 단독으로 개조하는 프로젝트의 비용도 더 증가하게 될 것임.