상하수도 공학/수원, 취수 문서 원본 보기

== 수원 종류 ==
* 천수(meteoric water)
* 지표수(surface water)
** 하천수
** 호소수
* 지하수(ground water, subsurface water)
** 천층수(shallow water)
** 심층수(deep water)
** 용천수(spring water)
* 복류수(river bed water) = 강변여과수
* 기타

=== 천수 ===
* 지면 강하→증발, 침투, 유출
* 집수에 저수조 사용.

저수조 연 저수량

<math>Q = CHA</math>

* C : 유출계수(증발, 침투능에 반비례. 강우 횟수에 비례)
* H : 연 강우량(깊이)
* A : 집수면적

=== 지표수 ===
* 대한민국에서 대규모 상수원으로 가장 많이 이용.
*<u>간편한 취수</u> 가능
* 오염 가능성 큼.
*<u>부유성 유기물(SS)</u> 많다.
*<u>작은 경도</u>
*<u>공기가 용해</u>되어 있음.

==== 수량, 수위 ====
♣♣♣
{| class="wikitable"
|홍수위
| colspan="3" |홍수기간 중 <u>지속되는</u> 하천 수위. 수공구조물 설계의 기준
|-
|풍수위
| rowspan="4" |1년 중
|95일
| rowspan="4" |동안은 이 수위 이하로
내려가지 않는 경우의 수위
|-
|평수위
|185일
|-
|저수위
|275일
|-
|갈수위
|355일
|}
( ~ )수량은 위에서 '수위'만 바꿔주면 됨.

==== 자정작용 ====
[[파일:DO sag curve.png|thumb|왼쪽|700픽셀|용존산소 부족곡선. "재포기 없는 <s>DO</s> 산소부족량"임|대체글=]]

{{-}}

Whipple의 4 지대 ♣♣♣ : 분해지대 - 부패지대 - 회복지대 - 청수지대

# 분해지대 : 오염유입지점 근거리.

♣♣♣

자정계수가 1보다 크면 자정작용이 유지되고 있는 것이고, 1보다 작으면 자정작용이 일어나지 않아 수질 오염이 가속화된다.

<math>f=\frac{\text{재 폭 기  계 수}}{\text{탈 산 소  계 수}}=\frac{k_2(day^{-1})}{k_1(day^{-1})}</math>

*<u>여름</u>, <u>수심 얕고</u> <u>급류</u>, <u>하상이 돌, 모래질</u>인 경우 활발
* 물리적 자정 : 오염물 <u>운반</u>, <u>희석</u>, <u>확산</u>, 혼합, <u>침전(침전이 가장 큼)</u>
* 화학적 자정 : 산화, <u>환원</u>, 흡착, 중화
* 생물학적 자정 : 미생물, 조균류 등에 의한 <u>호기성 분해(산화</u>), <u>혐기성 분해(환원</u>)

==== 적조현상 ====
♣♣♣

<u>상업폐수</u>가 <u>도시하수 유입</u>→<u>부영양화</u>→<u>식물성 플랑크톤</u> 대번식→<u>해수</u>가 <u>적색 또는 녹색</u>으로 변화

==== 하천수 ====
* 지표, 지중, 천수 중 물질 함유
* 수질과 유량은 관계있다.

==== 호소수 ====

===== 성층현상 =====
♣♣♣

수심에 따른 <u>온도차</u>, 물의 <u>밀도 변화</u>로 인해 <u>순환대</u>, <u>변천대</u>, <u>정체대</u>로 구분되는 현상.(명칭 기억 안 나네 ㅋㅋ)

* <u>여름, 겨울</u> 발생

* <u>여름</u>이 겨울보다 수심에 따른 수온차이가 더 크다.

===== 전도현상 =====

* 깊은 호수에서는 <u>봄 가을</u>에 물의 <u>수직운동</u>에 의해 바닥 침전물이 수중으로 다시 떠올라 수질이 나빠질 수 있다.
* 전도현상 없으면 비교적 깨끗한 물 취수 가능.

===== 부영양화 =====
특징 ♣♣♣

* <u>유기물 증가</u>로 <u>DO</u>, <u>투명도</u> 감소, <u>COD</u> 증가
* <u>수심 낮은</u> 곳 발생.
* 한번 발생 시 <u>회복 힘듦</u>. <u>상수원으로 사용 어려움</u>.

====== 부영양화 대책 ======
♣♣♣

* <u>활성탄</u>, <u>황산동</u>(CuSO<sub>4</sub>)
* <u>유기성 하수</u> 유입 방지
* 하수 배출과정에 <u>인, 질소 고도처리</u> 추가
* <u>인 사용 합성세제</u> 사용량 감소, 억제

=== 지하수 ===
♣♣♣
* 천층수 : 지표면 침투하여 <u>1불투수층 윗면</u>을 흐르는 <u>자유수면</u> 지하수
* 심층수 : 지하 <u>1 불투수층</u>과 <u>2불투수층</u> <u>사이</u> <u>피압면</u> 지하수

== 취수 ==
♣♣♣
* 계획취수량은 계획 <u>1일 최대급수량</u> 기준(배수, 급수시설 손실 고려)
* 계획취수량은 계획 1일 최대급수량보다 <u>5-10% 커야</u>함(도수, 송수시설 손실, 작업용수 고려)
** 급속여과지 역세척수로 5% 쓰임.
=== 호소수 취수 ===
♣♣♣ <u>갈수기</u> 계획<u>저수위</u>(보통 <u>재현기간 10년</u>)에도 취수량 확보 가능해야 함.

==== 저수지 용량 결정방법 ====
♣♣♣ 종류 : <u>강우자료</u>에 의한 방법, <u>가정법</u>, <u>이론법</u>

===== 가정법 =====
용량(1일 계획급수량의 배수) ♣♣♣

<math>C = \frac{5000}{\sqrt{0.8R} }</math>

* R : 연평균 강우량(mm)

답은 C일 분으로 나온다.

===== 이론법 =====
♣♣♣ 유출량 누가곡선법(Ripple's method)

[[파일:Ripple's method.png|섬네일|500px|OA는 하천 유출량 누가곡선, OB는 계획 취수량 누가직선이다. '''<u>L : 저수시점, C : 만수위, D : 저수위, G : 만수위</u>''' ♣♣♣|대체글=]]

# 기록 자료를 토대로 하천 유출량 누가곡선(저수지로의 유입 누가수량) OA를 그린다.
# 계획 취수량 누가직선(월별 소요수량 누가직선, 저수지로부터의 유출 수량) OB를 그린다.
# 하천 유량 누가곡선에서 증가세가 감소하는 부분(CD, EF)가 있는데, 이 부분은 저수지로 유입되는 수량보다 유출되는 수량이 더 많아 수위가 감소하는 구간이다. 실제로는 이 구간들이 여러 개로 나타날 수 있다. 이 구간의 시작점인 C와 E점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선 CG, EH를 긋는다.
# 직선 CG와 EH와, 하천 유출량 누가곡선 OA와의 차이가 최대가 되는 지점 DI와 FJ를 선정한다. 이때의 차이값을 '''부족수량'''(유효 저수량)이라고 한다.
# DI와 FJ 중 더 큰값이 '''소요 저수지 용량'''이 된다.
#* 단위 : <math>m^3/s \cdot month</math>
#* m<sup>3</sup>으로 바꿔주어야 함. <math>m^3/s \times 30 \times 24 \times 60^2 s = m^3</math> ♣♣♣
#* 실제 저수량은 <u>20-30% 더</u> 함.
# 그래프에서 DI가 소요 저수지 용량으로 채택되었다고 할 때, D점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선을 그어 하천 유출량 누가 곡선과 만나는 점 K를 찾을 수 있고, K점에서 시간축에 수선을 내리면 저수를 시작하는 날('''저수시점''' ♣♣♣) L을 구할 수 있다.

----예제 - 유효 저수량 계산
{| class="wikitable"
|월
|유입량
|취수량
|-
|1
|10
|10
|-
|2
|10
|10
|-
|3
|10
|10
|-
|4
|20
|10
|-
|5
|20
|10
|-
|6
|30
|10
|-
|7
|40
|10
|-
|8
|50
|10
|-
|9
|40
|10
|-
|10
|5
|10
|-
|11
|4
|10
|-
|12
|20
|10
|}
----누가량 계산
{| class="wikitable"
|월
|유입량
|취수량
|누가 유입량
|누가 유출량
|-
|1
|10
|10
|10
|10
|-
|2
|10
|10
|20
|20
|-
|3
|10
|10
|30
|30
|-
|4
|20
|10
|50
|40
|-
|5
|20
|10
|70
|50
|-
|6
|30
|10
|100
|60
|-
|7
|40
|10
|140
|70
|-
|8
|50
|10
|190
|80
|-
|9
|40
|10
|230
|90
|-
|10
|5
|10
|235
|100
|-
|11
|4
|10
|239
|110
|-
|12
|20
|10
|259
|120
|}
그래프 그리기
<gallery widths="500" heights="300">
파일:Ripple's method1.png
파일:Ripple's method2.png
</gallery>9월에서 누가유출량 곡선과 평행하게 그으면 누가 유입량의 최저점인 11월엔 원래 230(9월 누가유입량) + 10 + 10 = 250이 되어야 한다.

그런데 11월 누가유입량은 239이다. 250 - 239 = 11만큼 부족하다. 유효저수량은

<math>\begin{align} 11m^3/s \cdot month & = 11 \times 30 \times 24 \times 60^2 \\
                                  & = 28,512,000 m^3 \\
                                  & = 2851 \text{만 } \ t \end{align}</math>

유입량, 취수량 그래프의 10, 11월 값의 차이를 통해 검산이 가능하다.

10월 : 10 - 5 = 5

11월 : 10 - 4 = 6

<math>5 + 6 = 11m^3/s \cdot month</math><br />

== 취수시설 ==
♣♣♣
* 하천수 : 취수<u>관</u>, 취수<u>탑</u>, 취수<u>문</u>, 취수<u>틀</u>