상수관로시설

박윤식parkyounshik@gmail.com

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도수 및 송수 시설

• 계획 도수량계획 취수량을 기준으로 하며, 장래 취수 증가 가능성 및 확장 고려

• 계획 송수량계획 1일 최대 급수량을 기준으로 하며, 손실량(누수) 고려

• 원수 조정지갈수기 시 취수 불가능을 대비, 도수 시설의 일부취수 시설과 정수 시설의 사이필요 시 펌프나 오염방지 등의 설비

도수 및 송수 시설

• 도수 및 송수 관로가급적 단거리완만한 경사 (수평 · 수직 모두 45˚ 이하의 경사)이상 수압은 피함관내 마찰 손실 수두 최소화낮은 공사비안정적인 지반비탈이나 붕괴 위험 지역 피함노선은 가급적 공공도로최소 동수경사선 보다 낮게

• 최소 동수경사선 보다 높을 경우 à 상류의 압력을 낮춤상류측 관경을 크게접합정 설치감압 밸브 설치

도수 및 송수 시설 – 도수 및 송수 방식

• 자연 유하식

장점 도수 · 송수가 안전하고 확실유지 관리가 용이, 낮은 유지비수원의 위치가 높고 도수로의 길이가 길 때 적당

단점 수로가 길 때, 높은 건설비급수 구역의 선택에 제한오염될 위험

도수 및 송수 시설 – 도수 및 송수 방식

• 펌프 압송식

장점 수원과 급수 지역이 가까울 때도수로가 짧기 때문에, 낮은 건설비지하수를 수원으로 할 경우

단점 전력 등 높은 유지 관리비정전 · 펌프의 고장 등으로 송수의 낮은 안정성관수로만 적용 가능, 수압에 의한 누수 위험성

도수 및 송수 시설 – 개수로와 도수로의 비교

개수로식 관수로식

자유 수면이 있는 흐름 자유 수면이 없는 흐름

중력에 의한 흐름 압력에 의한 흐름

수면 경사와 대등한 경사 수로

수량이 많을 경우 (과비용 필요할 경우) 내압 강도가 큰 재질의 관 사용

뚜껑 등과 같은 하수 유입 방지 필요 오염 방지

• 도수 및 송수관에서의 유속은최소 0.3m/s (침전방지), 최대 3m/s (관마모 방지)

도수 및 송수 시설 – 개수로의 분류

• 개거 (open conduit)원수 송수높은 오염 가능성, 미생물의 번식, 수온 상승, 증발, 동결 à 상수도로는 부적합

• 암거 (close conduit)뚜껑

도수 및 송수 시설 – 개수로의 유량 산정 공식

• Manning V = 1 ∙ / ∙ /• Ganguilet-Kutter = 23 + 1 + 0.001551 + 23 + 0.00155 ∙ ∙ ∙ • Chezy = ∙ • Forchheimer V = 1 ∙ / ∙ /V: 평균유속 (m/s), Rh: 동수반경(경심), I: 수면 경사, n: Manning의 조도계수

도수 및 송수 시설 – 관로의 손실수두

• 관 마찰 손실수두 ℎ = ∙ ∙ 2hl: 마찰 손실수두 (m), f : 마찰 손실계수,l : 관 길이 (m), D: 관 직경, V: 평균 유속 (m/s)

• 관로의 길이가 460m이고, 관경이 90mm인 관수로에 물이 4m/s의 유속으로 흐를 때관수로 내에서의 손실수두는? (단, 마찰계수 f 는=0.03이다.)

ℎ = 0.03 ∙ 4600.09 ∙ 42 ∙ 9.8 = 125

도수 및 송수 시설 – 개수로의 부속설비

• 스크린개거에서 낙엽 등의 유입 방지

• 신축 이음개수로에서 30-50m 마다, 온도 변화 때문에

• 여수토구비상 시 물의 흐름을 차단하기 위해

도수 및 송수 시설 – 관수로의 부속설비

• 제수 밸브 (gate valve)유지 관리 및 사고 시, 통수량 조절

• 공기 밸브 (air valve)관 내의 부압 발생 방지, 공기 배출

• 역지 밸브 (check valve)물의 역류를 방지하는 장치 (펌프 압송 중 정전)

도수 및 송수 시설 – 관수로의 부속설비

• 안전 밸브 (safety valve)관수로 내 이상 수압 시, 관의 파열 방지를 위해 자동으로 물을 배출

• 배슬러지 밸브 (이토 밸브, drain valve)관로 내 퇴적하는 찌꺼기 배출

• 감압 밸브관로가 최소 동수경사선 위에 있을 경우, 상류부의 압력을 낮춤

도수 및 송수 시설 – 상수도관의 종류

• 강관 (steel pipe)인장강도가 큼, 관 두께를 얇게 할 수 있음

• 주철관 (cast iron pipe)대다수의 수도관에 사용되어 옴, 강도와 내구성이 크며 강과에 비해 경제적

• 덕타일 주철관 (ductile cast iron pipe)주철관에 선철을 사용한 고급 주철관

도수 및 송수 시설 – 상수도관의 종류

• 경질 염화비닐관 (polyvinyl chloride pipe)일명 PVC

• 원심력 철근 콘크리트관 (흄관, hume pipe)원심력으로 제작한 관

도수 및 송수 시설 – 상수도관의 이음

• 소켓 이음 (socket joint)철근 콘크리트, PVC 관의 이음, 연약 지반에서는 누수

• 칼라 이음 (collar joint)흄관의 접합, 수밀성 부족 및 균열 가능성

• 미케니컬 이음 (mechanical joint)덕타일 주철관의 이음, 소켓 이음과 유사하나 플렌지가 있음

도수 및 송수 시설 – 상수도관의 이음

• 타이튼 이음 (tyton joint)주로 250mm 이하의 소구경관에 이용, 패킹부에 먼지 유입 시 누수

• 플랜지 이음 (flange joint)주로 펌프의 주위 배관이나 밸브에 이용, 미케니털 이음과 유사하나 소켓이 없음

• 내면 이음관경 1,000mm 이상의 대구경에 이용.

배수 시설 – 배수 방식

• 배수 계획 배수량평상 시: 계획 시간 최대 급수량 기준화재 시: 계획 1일 최대 급수량 + 소화용수량

• 배수 방식급수 구역 내에 가깝고 적당한 높이에 있으면 자연 유하식그렇지 않으면 펌프 가압식 (펌프 압송식)

배수 시설 – 배수 방식

• 자연 유하식

• 펌프 가압식

장점 양수 장치의 설치 및 동력비가 없음운전요원 등의 인건비 없음정전 시 단수 위험 없음

단점 평상 시 수압 및 수질 조절이 어려움배수관 파열 시 다량의 물 누출 위험야간 등에 이상 수압 발생 시 배 · 급수관 파열 위험

장점 평상 시 급수 구역의 필요 수압 조절 용이간선 파열 시, 단수 및 감압 등 조치 용이배수 시설의 위치 선택이 용이

단점 정전 시 단수 위험수압에 의한 파열 위험펌프 설치 등의 비용

배수 시설 – 배수지

• 정수를 저장하였다가 배수량의 시간적 변화를 조절하는 곳

배수 시설 – 배수지

• 위치가능한 배수 구역의 중앙, 50-60m의 수두를 얻을 수 있는 곳

• 높이자연 유하식이 좋으나, 관말에서 1.5kgf/cm2의 동수압을 갖도록 함

• 구조정수 후의 물 저장소이기 때문에 수밀성 구조

• 유효 용량계획 1일 최대 급수량의 8-12시간분을 표준, 최소 6시간 이상

• 유효 수심고수위와 저수위의 차이가 3-6m를 표준

• 여유고고수위로부터 슬래브까지 30cm 이상

배수 시설 – 배수탑

• 배수지의 적당한 위치가 없을 경우

• 용량배수지에 준하나, 계획 1일 최대 급수량의 1-3시간분 (공사비)

• 수심20m 기준, 고가 탱크는 3-6m

배수 시설 – 배수관

• 송수관은 계획 1일 최대 급수량배수관은 계획 시간 최대 급수량

• 배수관의 동수압은 1.5kgf/cm2 – 4.0kgf/cm2

유속은 1-2.5m/s

• 매설도로의 중앙에 매설을 원칙, 도로의 편측에 설치 가능다른 지하 매설물과 30cm 이상 간격오수관과 인접할 경우 수도관이 오수관의 위에

배수 시설 – 배수관의 배치

• 격자식(grid iron system)은 망처럼수지상식(branching system)은 나뭇가지처럼

장 점 단 점

격자식 물이 정체하지 않음수압 유지가 쉬움단수 구역이 좁음화재 시 등의 사용량 변화에 대처

관망의 수리계산이 어려움건설비가 높음

수지상식 관망의 수리계산이 간단제수 밸브가 적음시공이 쉬움

수량을 서로 보충할 수 없음관 말단에 물이 정체관경이 커야 함

배수 시설 – 배수관망 해석

• 등가길이관법 (등치관법, equivalent pipe method)관 내부로 일정한 유량이 흐를 때, 관망이 비교적 간단할 때

• Hardy-Cross 방법관망이 복잡한 격자식 관망 해석시시산법

급수 시설

• 급수란 배수관으로부터 분기하여 각 가정까지 물을 보내는 것급수관, 계량기, 저수조, 수도전 (수도꼭지)

• 조건수압 · 토압 · 부등침하에 안전할 것유지관리 용이, 위생상 무해할 것정체수를 배출할 수 있을 것오염이나 역류 위험이 없는 것손실이 적을 것

급수 시설 – 급수방식

급수 방식

직결식

저수조식

직결 저수조 병용식

직압식

가압식

• 탱크식 급수 방식배수관의 수압이 낮은 경우상시 일정한 수량과 수압이 필요한 경우일시에 많은 수량이 필요한 경우단수 시에도 급수가 필요한 경우재해 등의 단수시에도 반드시 물을 확보해야 할 경우

급수 시설 – 교차연결

• 정의음용수를 공급하는 수도와 음용수가 아닌 수도가 물리적으로 연결압력 저하(진공 포함) 등으로 오수의 관이나 용기로부터 상수도로의 유입

• 원인물의 사용 변화가 심할 때소화전을 열었을 때배수관의 수리 · 청소를 위해 니토관을 열었을 때상수도관과 하수도관이 함께 매설되었을 때상 · 하류 배수관내 압력 변화가 일어날 때

• 대책상수도관관 하수도관의 매설 위치를 다르게압력 조절을 위해 공기 밸브 설치제수 · 역지 밸브 설치오염된 물의 유출구의 위치는 상수도관보다 낮게