2. PEC 하수관의 설계 일반지침
2-1 관경산정
하수관의 관경산정은 관거의 최소관경의 유속을 고려하여 결정한다.
●하수관거의 최소관경
배수면적이 작아지면 계획하수량도 적게 되어 관경이 적은 관거로도 충분히 배수 할 수 있다.
그러나 관경이 너무 작으면 배수설비의 연결 및 유지관리 작업이 불편하므로 경험상 최소관경으로
제한하고 있다. 따라서 하수도 시설기준에서는 대 · 중하수도, 소규모하수도, 마을하수도로
구분하며 각각의 최소관경은 다음과 같다.
|
하수도 시설규모 |
하수도분류방법 |
최소관경 |
비고 |
|
대 · 중 |
오수관거 |
250 |
|
|
우수관거 |
300 |
||
|
합류식관거 |
300 |
||
|
소 |
오수관거 |
150 |
시공비가 차지하는 비율이 높고,급격한 사회변동의 가능성이 작기 때문에 대 · 중규모 하수도의 최소관경과 구별 |
|
마을 |
오수관거 |
150 |
농어촌에 설치하는 하수도시설의 총체를 말한다. |
|
우수관거 |
200 |
주) 하수도 시설규모 분류
○ 대 · 중규모 하수도 시설 : 일반적인 하수도 시설
○ 소규모 하수도 시설 : 읍 · 면급의 소도시 하수도와 농어촌지역의 공공하수도로서 계획 인구 약
1000명 이하의 하수도 시설
○ 마을 하수도시설 : 농 · 어촌 마으 단위의 하수도 시설
주) 용어정의
○ 관거 : 암거 및 개거를 총칭해서 말함
○ 암거(Culvert) : 지중에 매설한 관거 또는 밀폐용 덮개가 있는 관거를 말함
○ 개거(Open ditch) : 자유수면을 갖고 흐르는 수로단면으로 뚜꺼이 없는 수로
○ 오수(Waste Water) : 일반가정, 사무실, 사업장(경작사업은 제외), 공장 등에서 생활, 영업 및
생산 활동에 의한 폐수를 말함
○ 오수관거(Sanitary Sewer) : 오수룰 배세하기 위한 관거
○ 합류식 관거(Combined Sewer) : 오수와 우수를 동시에 배제하기 위한 관거
●하수관거의 유속
하수관거의 유속은 곤거의 저부에 오물이 침전되지 않을 정도의 유속과 빠른 유슉으로 인한 관거의
손상을 고려하여 하수도 시설 기준에서는 다음과 같이 규정하고 있다.
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하수도시설규모 |
하수도분류방법 |
최소유속 |
최대유속 |
이상적인 유속 |
|
대 · 중 |
오수관거 |
0.6m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
|
우수관거 |
0.8m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
|
|
합류식관거 |
0.8m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
|
|
소 |
오수관거 |
0.8m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
|
마을 |
오수관거 |
0.6m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
|
우수관거 |
0.8m/sec |
3.0m/sec |
1.0~1.8m/sec |
2-2 유량산출공식
하수는 보통의 물에 비하여 부유물이 많이 포함되어 있으나 수리계산에 지장을 줄 정도는 아니므로 보통의
물에서돠 같은 방버으로 수리계산을 한다.
따라서 하수에서도 일반적으로 사용하는 수리계산은 자연유하에서 MANNING식 또는 GANGUILIET-KUTTER
식을 사용하고 압송의 경우에는 HAZEN · WILLIAMS 식을 사용하며 MANNING공식, GANGUILIET-KUTTER공식,
HAZEN · WILLIAMS공식에서는 각 계산인자에 대하여 다음 사항을 고려한다.
-경사는 이론적으로 수면의 경사값을 사용하나 배수 등의 영향이 없는 것으로 간주하고 관저경사를 사용한다.
-관거의 단면적은 유량과 경사가 결정되면 MANNING식, GANGUILIET-KUTTER식, HAZEN · WILLIAMS식의
수리계산식으로 구할 수 있다.
여기에서 수심을 결정할 때 원형관거는 만류로 하여 정해진 계획유량을 충분히 유하시킬 수 있도록 단면을
결정한다.
-조도계수는 MANNING식, GANGUILIET-KUTTER식에서 고밀도 폴리에틸렌관은 0.01을 표준으로 한다
●MANNING공식
주) 상기식은 자연유하방법, 원형관거 만류일 경우 적용한다.
●GANGUILIET-KUTTER공식
주)용어정의
○ 조도계수(ROUGHNESS COEFFICIENT) : 유수가 접하는 수로 벽면의 거친 정도를 표시하는 계수
○ 윤변(Wetted Perimeter) : 수로에 있어서 물이 수로면관 맞닿는 길이
○ 경심(Hydrailic Radius) : 유수 단면적을 윤변으로 나눈 값
●HAZEN · WILLIAMS식(압송의 경우)
2-3 유량계산
MANNING 공식을 이용하여 유량을 계산할 때 관에 흐르는 높이에 따라서 다음과 같이 계산한다.
2-4 원형관거와 수리특성 곡선(MANNING 공식)
각 수심별로 유속 및 유량 등은 수리특성 곡선을 통해 알 수 있으며 원형관거에서의 유속은 수심이
81%일 때 최대이며, 유량은 수심이 93%일 때 최대가 된다.
<원형관거의 만류시 수리특성곡선(MANNING 공식)>
<수리특성곡선>
<유수단면제 계수>
|
h/D(수심비%) |
θ(度) |
θ(rad) |
sinθ |
유수단면비 |
경심비 |
유속비 |
유량비 |
|
1.0 |
360.0 |
6.2832 |
0.0000 |
1.0000 |
1.0000 |
1.0000 |
1.0000 |
|
0.95 |
308.3 |
5.3811 |
-0.7846 |
0.9813 |
1.0950 |
1.0950 |
1.0745 |
|
0.90 |
286.3 |
4.9962 |
-0.9600 |
0.9479 |
1.1243 |
1.1243 |
1.0657 |
|
0.85 |
268.9 |
4.6924 |
-0.9998 |
0.9059 |
1.1374 |
1.1374 |
1.0304 |
|
0.80 |
253.7 |
4.4286 |
-0.9600 |
0.8577 |
1.1397 |
1.1397 |
0.9755 |
|
0.70 |
227.2 |
3.9646 |
-0.7332 |
0.7476 |
1.1197 |
1.1197 |
0.8371 |
|
0.60 |
203.1 |
3.5443 |
-0.3919 |
0.6264 |
1.0724 |
1.0724 |
0.6718 |
|
0.50 |
180.0 |
3.1416 |
0.0000 |
0.5000 |
1.0000 |
1.0000 |
0.5000 |
|
0.40 |
156.9 |
2.7389 |
0.3919 |
0.3736 |
0.9019 |
0.9019 |
0.3370 |
|
0.30 |
132.8 |
2.3186 |
0.7332 |
0.2524 |
0.7759 |
0.7759 |
0.1958 |
|
0.20 |
106.3 |
1.8546 |
0.9600 |
0.1424 |
0.6148 |
0.6148 |
0.0876 |
|
0.15 |
91.1 |
1.5899 |
0.9998 |
0.0940 |
0.5163 |
0.5163 |
0.0485 |
|
0.10 |
73.7 |
1.2870 |
0.9600 |
0.0521 |
0.4008 |
0.4008 |
0.0209 |
|
0.05 |
51.7 |
0.9021 |
0.7846 |
0.0187 |
0.2569 |
0.2569 |
0.0048 |
주) 용어정의
○수리특성곡선(Hydrualic Chatacteristic Curve) : 관거 내의 흐름 상태는 단면의 형상이나
수심정도에 따라서 유속 및 유량이 변하며 이 관계를 나타낸 곡선을 말한다.
2-5 유량계산의 예
가. 고밀도 폴리에틸렌 이중벽 하수관의 관경이 600mm이며 동수경사가 2/1000, 만류인 경우
유량산출은?
MANNING 공식
나. 고밀도 폴리에틸렌 이중벽 하수관의 관경이 600mm이며 동수경사가 2/1000, 관내 하수가 95%
정도 흘러 갈 때 유량산출은?
