상수도

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상수도

상수도(上水道)는 먹는 이나 생활 용수 따위를 보내 주는 배관이다. 도시나 마을에 깨끗한 을 제공하는 과학은 현대 위생공학과 마찬가지로 토목공학의 주요 하위분야이다.

현대 사회에서 깨끗한 상수도를 제공하는 것은 정수 시설, 용수로, 우물, 지상이나 지하의 물 저장 탱크나 급수탑, 지하 터널, 배관, 펌프와 같은 토목 기사와 토목 기사를 관리하는 건설 회사에 의해 고안되고 건설되는 시설들을 포함하는 거대한 체계로 이루어진다. 깨끗한 상수도의 유용성은 공중 위생 혜택을 가져다주며, 보통 폐수를 제거하거나 정제하는 것은 상수도를 제공하는 것을 관리하는, '정부 기관'에 책임이 있다.

성분[편집]

세계 여러 지역에서 공중 치아 위생을 향상시키기 위하여 상수도에 불소를 포함한 화학 약품이 첨가되며, 몇몇 국가에서는 시민들의 주요 논쟁의 쟁점으로 남아있다. 상수도에는 다양한 종류의 천연 성분이 포함되어 있지만, 경수탄산 칼슘과 같은 이물질 제거 물질, 마그네슘이나 과 같은 금속 이온, 황화 수소와 같은 악취 가스 등의 비교적 해로운 오염 물질 또한 포함되기도 한다. 지하수에 영향을 미치는 지질 상태가 물에 포함되는 물질을 결정하는 요인이 된다. 가끔 생물학적으로 위험한 화학 물질급수장으로의 누출과 같은 위생에 영향을 미치는 문제가 발생하게 되면, 정부에서는 상수도를 이용하는 대신 생수를 마시도록 권고한다.

계통[편집]

상수도의 계통은 수원-취수-도수-정수-송수-배수-급수로 구분된다.[1]

수원[편집]

수원지(Water source)란 수돗물의 원료가 되는 물이 있는 곳이다.

취수[편집]

취수(Intake)란 수원지로부터 필요한 수량을 취입하는 과정을 말한다.

도수[편집]

도수(Conveyance of water)란 취수한 물을 정수지로 이동시키는 과정이다.

정수[편집]

정수(Purification)란 취수한 물을 사용 목적에 맞게 수질 개선하는 과정이다. 정수지로 도수되어 온 원수(原水)를 물리적, 화학적 처리를 통해 정수하게 된다. 보통의 공공 수도에서는 착수정→응집→약품 침전→급속 여과→소독(염소, 오존)의 순서를 거쳐 정수가 진행된다. 완속 여과 시에는 착수정→보통 침전→완속 여과→소독의 순서로 정수가 진행된다.[1]

송수[편집]

송수(Transmission)란 정수된 물을 배수지까지 보내는 과정이다.

배수[편집]

배수(Distribution)란 정수된 물을 급수 지역까지 보내는 과정이다.

급수[편집]

급수(Service)란 배수관을 통해 운반된 물을 사용자에게 공급하는 과정이다. 급수 방식은 대표적으로 두 가지가 있다. 첫번째는 직결식 급수 방식으로, 관로 내 수압이 충분한 경우 사용한다. 두번째는 탱크식(저수조식) 급수방식으로, 관로 내 수압이 부족한 경우 적용하며, 재해 시, 단수 시, 물 확보가 필요한 경우에 유리하다는 장점이 있다.[2]

상수도의 설계[편집]

상수도 기본계획시 계획년도(목표 년도)는 15-20년을 표준으로 한다.[3]

계획 급수 인구[편집]

계획 급수 인구란 상수도의 물을 공급받는 인구를 말한다.[4]

계획 급수 인구 = 급수 구역 내 총 인구 × 상수도 보급율(%)

계획 급수 인구 추정[편집]

계획 급수 인구를 추정하는 방법은 아래와 같은 방법들이 있다.[5]

등차급수 방법[편집]
등차급수법 인구 추정

매년 일정한 숫자만큼 인구가 증가한다고 가정하는 방법이다. Pn을 n년 후 인구, P0를 현재 인구, Pt를 t년 전 인구, a를 연 평균 인구 증가량이라 하면,

등비급수 방법[편집]
등비급수법 인구추정

매년 일정한 비율만큼 인구가 증가한다고 가정하는 방법이다. r을 연 평균 인구 증가율이라 하면,

로지스틱 커브 방법[편집]
로지스틱 커브. 인구가 일정 한도 이상으로 증가하지 않는 것을 볼 수 있다

로지스틱 커브 방법(Logistic Curve, 논리 곡선법)은 먼저 포화 인구를 추정한 후에 인구 증가 곡선을 그리는 방법이다. 포화 인구를 K라 하고, a, b는 상수라고 할 때,

기타[편집]
  • 최소자승법
  • 지수곡선식에 의한 방법(Peggy 함수식법)
  • 감소 증가율법
  • 비상관법(Ratio and Correlation method)
  • 타 도시와의 비교법

계획 급수량 산정[편집]

계획 급수량의 종류[편집]

계획 1일 평균 급수량[편집]

정수 약품, 전력 사용량 산정, 유지관리비, 상수도 요금 산정에 필요한 급수량으로, 수도 재정 계획에 필요하다. 계획 1일 평균 급수량은 계획 1일 최대 급수량의 70-85%를 표준으로 한다.

[6]
계획 1일 최대 급수량[편집]

상수도 시설 규모 결정의 기준이 되는 급수량이다. 계획 1인 1일 최대 급수량에 첨두율인 1.5나 1.3을 곱하여 구한다.

[6]
계획 시간 최대 급수량[편집]

1일 중 사용 수량이 최대가 될 때의 1시간 당 급수량이다. 배수본관의 설계 시 이용된다.

[7]

상수관로의 설계[편집]

수로 내의 평균 유속[편집]

도수, 송수관 설계[편집]

도수, 송수관의 유속은 0.3 ~ 3.0m/s로 한다. 최소 유속이 있는 이유는 관로 내에 이물질이 퇴적되는 것을 방지하기 위해서이고, 최대 유속이 있는 이유는 관로의 마모를 방지하기 위해서이다.

도수, 송수 방식은 자연 유하식과 펌프 압송식이 있다. 자연 유하식은 낙차를 이용하여 물을 보내는 방식으로, 개수로식과 관수로식으로 구분된다. 수원이 높은 곳에 위치하고 도수로가 긴 경우에 적당한 방식이다. 유지 관리가 용이하고 관리비가 적게 소모되어 경제적이라는 장점이 있다. 단점으로는 오수가 침입할 염려가 있다.

펌프 압송식은 수원지와 배수지의 고저차 때문에 자연 유하식을 사용할 수 없을 때 쓰는 방법이다. 관수로식밖에 없다. 펌프를 가동하는 데 전력비와 유지관리비가 들기 때문에 수원지와 가까운 경우 설치하는 것이 좋다. 단점으로는 수압으로 인한 누수의 위험이 있다.

도수, 송수 방식 선정에서 특히 유의해야할 점은 송수관의 경우 정수된 물을 운반해야 하므로 오염방지를 위해 원칙적으로 관수로로 해야 한다는 점, 동수구배선 이하가 되도록 해야한다는 점, 수평, 수직의 급격한 굴곡은 피해야 한다는 점이 있다.[8]

배수관망의 계산[편집]

등치관법[편집]

등치관(等値管)이란 손실 수두가 같으면서 직경이 다른 관을 말한다. 등치관법은 Hardy-Cross 법을 적용하기 전에 복잡한 관망을 간단한 관망으로 골격화시키기 위한 예비작업에 쓰는 방법이다. 1번 관의 길이, 직경, 유량을 각각 L1, D1, Q1이라 하고, 2번 관의 길이, 직경, 유량을 각각 L2, D2, Q2라 한다면, 이들의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다.[9]

Hardy-Cross 법[편집]

관망이 복잡한 경우 사용하는 반복 근사해법이다. Hazen-Williams 공식를 이용하여 배수관망의 유량을 계산한다. Hardy-Cross 법에는 세 가지 기본 가정이 있다. 첫째는 배수관에 들어온 유입 유량은 정지하지 않는다는 것이고, 두번째는 각 폐합 관의 마찰손실수두의 합은 0이라는 것, 세번째는 마찰 이외의 손실은 무시한다는 것이다.[9]

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 15쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  2. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 135쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  3. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 19쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  4. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 20쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  5. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 23-25쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  6. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 30쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  7. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 31쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  8. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 112-113쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 
  9. 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 131쪽. ISBN 979-11-5656-234-4. 

외부 링크[편집]