상하수도 공학/하수관로 시설 문서 원본 보기

== 최적수리단면 ==
♣♣♣ 공식 유도 반드시 냄!!! 하수도에서 배점 큼.
[[파일:SectionCanalCercle.png|오른쪽|프레임없음|300x300픽셀]]
우측 원형수로에서 최대유량, 최대유속일 때의 θ 계산과정 유도하기

=== 최대유량단면 ===
<math>\begin{align} A & = \frac \pi 4 D^2 \times \frac{\theta}{2\pi} + \frac 12 \left( \frac D2 \right)^2 \sin (2\pi - \theta) \\
                & = \frac{D^2}{8}\theta - \frac{D^2}{8} \sin \theta \\
                & = \frac{D^2}{8} (\theta - \sin \theta) \end{align}</math>

<math>\begin{align} R = \frac AP & = \frac{ \frac{D^2}{8} (\theta - \sin \theta) }{ \frac D2 \theta } \\
                           & = \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \\ \end{align}</math>

Manning 공식으로부터

<math>\begin{align} V & = \frac 1n R^\frac 23 I^\frac 12 \\
                & = \frac 1n \left[ \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \right]^\frac 23 I^\frac 12 \\
                & = k \times \left[ \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \right]^\frac 23 \end{align}</math>

<math>Q = AV = k \times \frac{D^2}{8} (\theta - \sin \theta) \left[ \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \right]^\frac 23</math>

만관일 때 유량<math>(\theta = 2\pi)</math>

<math>Q_F = k \times \frac{D^2}{8} \times 2\pi \left( \frac D4 \right)^\frac 23</math>

<math>\begin{align} \frac{Q}{Q_F} & = \frac{ (\theta - \sin \theta) \left[ \cancel \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \right]^\frac 23 }{ 2\pi \left( \cancel \frac D4 \right)^\frac 23 } \\
                            & = \frac{1}{2\pi} (\theta - \sin \theta) \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right)^\frac 23 \\ \end{align}</math>

최대유량일 때의 θ는 이 식을 θ에 대해 미분하여 0이 되는 값이다.

<math>\left( \frac{d}{d \theta} \left( \frac{Q}{Q_F} \right) = 0 \text{인 } \ \theta \text{에 서  최 대 유 량 } \right)</math>

여기까지만 해도 정답 인정.

=== 최대유속단면 ===
만관 유속<math>(\theta = 2\pi)</math>

<math>V_F = k \left( \frac D4 \right)^\frac 23</math>

<math>\frac {V}{V_F} = \frac{ \left[ \cancel \frac D4 \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right) \right]^\frac 23 }{ \left( \cancel \frac D4 \right)^\frac 23 } = \left( 1 - \frac{\sin \theta}{\theta} \right)^\frac 23</math>

최대유속일 때의 θ는 이 식을 θ에 대해 미분하여 0이 되는 값이다.

<math>\left( \frac{d}{d \theta} \left( \frac{V}{V_F} \right) = 0 \text{인 } \ \theta \text{에 서  최 대 유 속 } \right)</math>

여기까지만 해도 정답 인정.

== 관로 계획 ==
♣♣♣ 15-1, 15-2, 16-1, 17-1, 18-1, 19-1, 19-2 기사, 과제로도 나온 문제
* 오수관의 설계 : 계획 시간 최대 오수량을 기준으로 한다.
* 우수관의 설계 : 계획 우수량을 기준으로 한다. 경험식 또는 합리식으로 구함
* 합류식 관거의 설계 : [계획 시간 최대 오수량 + 계획 우수량]을 기준으로 한다.
** 합류식에서 처리장내 연결관거는 계획시간최대오수량을 기준으로 함.
** 합류식에서 오수의 송수관거는 우천시 계획오수량을 기준으로 함.
** ♣♣♣<u>'''합류식'''</u>에서 <u>'''우천 시 계획오수량'''</u>은 계획 시간최대오수량의 3배 이상으로 한다.<ref>KDS 61 10 00 :2017 하수도설계 일반사항 1.7.2 계획오수량</ref>
*[[wikt:차집관|차집 관거]] : 우천 시 계획오수량(계획 시간 최대 오수량의 3배)을 기준. 여기저기서 나오는 오수, 우수를 모아서 가는거라 오수관보다 큼.

{| class="wikitable"
|+관 종류별 설계기준
! colspan="2" |관 종류
!계획 시간 최대오수량
!계획우수량
!우천 시 계획오수량
(계획 시간최대 오수량의 3배)
|-
| rowspan="2" |분류식
|오수관
|O
|
|
|-
|우수관
|
|O
|
|-
| colspan="2" |합류식 관
|O
|O
|
|-
| colspan="2" |차집관거
|
|
|O
|}

참고자료
* {{서적인용|제목=상하수도 공학|성=노재식 외|이름=|날짜=2019|판=|출판사=한솔아카데미|쪽=|장=하수관로 시설}}
* KDS 61 40 00 :2017 관로시설 설계기준 1.1 계획하수량

== 하수관 유속 ==
♣♣♣
{| class="wikitable"
|+
!
!최소유속
!최대유속
|-
|오수관
|0.6m/s
| rowspan="2" |3.0m/s
|-
|우수, 합류관
|0.8m/s
|}
이상적인 유속 : 1.0 - 1.8m/s

== 최소관경 ==
토사, 부유물 퇴적 시 용이한 유지관리를 위해 제한

♣♣♣
* 오수관 : 200mm 이상
* 우수, 합류관 : 250mm 이상

== 관정부식 ==
♣♣♣

# 관 내 혐기성 상태에서 혐기성 균이 하수 중 황을 환원시켜 황화수소<chem>(H2S)</chem> 발생.
# <chem>H2S</chem>가 호기성 미생물에 의해 <chem>SO2, SO3</chem>로 변환.
# 관정부 물방울에 녹아 황산<chem>(H2SO4)</chem>이 되어 콘크리트 관 부식

대책

* 하수 유속 증가
* 용존산소 증가
* 관 내 호기성 상태 유지하여 황화수소 발생 억제
* 콘크리트 관 내부 PVC 등으로 피복. 이음부 합성수지 사용(내산성 관)

== 관거 접합 ==
♣

상, 하류 관 수위가 일치하도록 접합하는 방법. 수리학적으로 가장 좋은 방법은?

* 수면접합

접속 관의 내면 상부를 일치시키는 방법. 공사비 많이 소요. 펌프 배수 시 양정 커지는 방법은?

* 관정접합

관 중심을 일치시키는 방법. 수면접합, 관저접합의 중간적인 방법은? 계획하수량에 대응하는 수위를 산출할 필요 없음.

* 관중심접합

관거 내면 바닥이 일치하도록 접합. 공사비 적게 들며 펌프 배수지역에 적합한 방법은?

* 관저접합

지표 경사 급한 경우 사용. 관 경사, 토공량 줄일 수 있다.

* 단차접합

지표경사 급한 경우 대구경 관거, 현장타설 관거 설치 시 관 경사, 토공량 줄일 수 있는 방법은?

* 계단접합

== 우수조정지 ==
우수 유출량 제어, 저지대 침수 방지 위해 우수 일시 저류하는 시설

♣♣♣ 구조형식
* 댐식 : 자연방류식이 일반적
* 굴착식 : 자연방류식, 펌프배수, 수문배수
* 지하식 : 저류 수심 크지 않아 펌프배수가 일반적

♣♣♣설치 장소
* 하수관 유하기능 부족한 곳
* 방류수역 유하능력 부족한 곳
* 하류지역 펌프장 능력 부족한 곳

== 맨홀 설치간격 ==
♣♣♣

{| class="wikitable"
|-
| 관로 내경(mm) || 300 이하 ||'''600''' 이하 || 1000 이하 || 1500 이하 || 1650 이상
|-
| 최대 간격(m) ||'''50'''||'''75'''|| 100 || 150 || 200
|}

참고 자료
* {{서적인용|제목=상하수도 공학|성=이종형 외|이름=|날짜=|판=5|출판사=구미서관|쪽=321|장=}}
* KDS 61 40 00 :2017 관로시설 설계기준 7. 맨홀

== 우수토실 ==
우수월류량은?♣♣♣
* 계획하수량 - 우천시 계획오수량(계획 시간 최대오수량의 3배)

== 각주 ==