2014-09-02

1

생태환경공학

Part 1: 상수도공학

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

1) 상수도시설계획1-1) 상수도의총론

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

2

상수도의정의

□수도법상의정의- 배관및그밖의공작물로써물을정수하여시, 읍, 면 주민의수요에응하여공급하는시설의총체

□사회통념상의정의- 생활, 산업, 도시활동및 방화등에필요한수질과수량을관로등 공급체계를통하여수압을유지 공급하는공공시설

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

□수도법에사용되는용어- 원수: 음용, 공업용등에제공되는자연상태의물- 상수원: 음용, 공업용등에제공하기위하여취수시설을설치한지역의

하천, 호수, 지하수등- 광역상수원: 둘이상의지방자치단체에제공되는상수원- 정수: 원수를음용, 공업용등의용도에적합하게처리한물- 수도: 도관, 기타의공작물을사용하여원수또는정수를공급하는시설의

총체로서일반수도, 공업용수도, 전용수도로구분- 일반수도: 광역상수도, 지방상수도및 간이상수도를말함- 광역상수도: 국가, 지방자치단체, 한국수자원공사또는건설교통부장관이

인정하는자가둘 이상의지방자치단체에원수또는정수를공급하는일반수도

- 지방상수도: 지방자치단체가관할지역주민, 인근지방자치단체또는그주민에게원수또는정수를공급하는일반수도로서광역상수도및간이상수도외의수도

- 간이상수도: 지방자치단체가대통령이정하는간이수도시설에의하여급수인구 5,000인이내에게정수를공급하는일반수도로서1일공급량이 1,000m3 미만인수도

상수도의정의

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

3

상수도의정의

- 공업용수도: 공업용수도사업자가원수또는정수를공업용에적합하게처리하여공급하는수도

- 전용수도: 전용상수도와전용공업용수도를말함- 전용상수도: 100인이상을수용하는기숙사, 사택, 요양소, 기타의시설에서

사용되는자가용의수도와수도사업에제공되는수도외의수도로서급수인구 100인이상 5,000인이내에게원수또는정수를공급하는수도

- 전용공업용수도: 수도사업에제공되는수도외의수도로서원수또는정수를공업용에적합하게처리하여사용하는수도

- 중수도: 사용한수돗물을생활용수, 공업용수등으로재활용할수있도록다시처리하는시설

- 수도시설: 원수또는정수를공급하기위한취수, 정수, 도수, 송수, 배수시설,

급수장치, 기타수도에관련된시설을말함- 급수장치: 수도사업자가일반의수요자에게원수또는정수를공급하기위하여

설치한배수관으로부터분기하여설치된급수관, 계량기, 저수조,

수도전, 기타의급수에관련된기구를말함- 수도사업: 수도시설을신설, 증설또는개조하는공사

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

□상수도의목적- 합리적인건설비와유지관리비를투자하여수요자에게질적으로안전하고양적으로충분하며요구되는수압의물을공급하는데있음

□상수도의효과1) 보건위생상의효과

- 위생적으로안전한물공급위생적인환경조성수인성전염병예방

- 인간생활개선및 건강과문화적인생활향유2) 생산성증가효과

- 먼곳으로부터물을운반해오는데필요한시간과노력의절약도시발전및각종산업발전의원동력

3) 소방상의효과- 도시의고층화, 밀집화경향에따른소방능력의부족상수도시설의이용을통한소방기능의향상

상수도의목적및효과

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

4

상수도의구성

□ 상수도의구성- 수원취수도수정수송수배수급수- 최근원수 수질이 악화됨에 따라고도정수처리시설추가

□ 상수도의구성요소1) 수원 (water source)

- 수돗물의 원료가 되는 물인원수의 공급원- 지표수, 지하수가 수원의 대부분

2) 취수 (intake)

- 수원으로부터 필요한 수량을 취입하는것3) 도수 (conveyance of water)

- 수원에서 취수한 원수를 정수처리하기위하여 정수장으로 이송하는 것4) 정수 (purification)

- 원수의 수질을 사용 목적에적합하도록 개선하는 것- 침사침전모래여과소독

5) 송수 (transmission)

- 정수처리시설로부터 정수된 물을 배수시설 (배수지)까지 보내는 것- 외부로부터 오염을 차단하기 위해 개수로로할 수 없음

6) 배수 (distribution)

- 정수장에서 정화처리된 청정수를 소요 수압으로소요 수량을 배수관을통하여 급수지역에 보내는 것

7) 급수 (service)

- 배수관에서 분산하여 온 물을사용자에게급수관에 의하여 공급하는 것Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

1장 상수도 시설계획

상수도의구성

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

5

상수도처리계통도

□일반적인상수도의계통도

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

상수도처리계통도

□표류수를수원으로하는경우

□지하수를수원으로하는경우

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

6

1) 상수도시설계획1-2) 상수도의계획

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

기본계획

□상수도의기본계획- 장래에어떤도시에서의상수도가충분히그기능을발휘하고정상적인발전을이루게할 목적으로급수의범위와시설능력을결정

□기초자료- 급수량의현황과추정- 상수원에대한조사- 주변의자연조건조사- 환경조건조사- 관련각종계획조사

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

7

기본계획

□계획년차- 계획년차: 장래의어느연차를선정해서그연차에서처음으로시설의공급

능력이충만되도록미리과대한능력을시설해주는경우의연차를계획년차라고함.

- 상수도시설의신설이나확장은장래 5~15년간의경제성등을고려하여계획- 정수시설, 배수시설등은확장이용이하므로 10~15년을기준수원지시설, 송수관, 배수본관및펌프설비등은확장이어려우므로20~30년을기준

항 목 내 용 계획기간(년)

큰댐및대구경관로 확장이어렵고비싸다 25~50

정호, 배수관로및여과지확장이쉬우나1) 이자율이 3% 이하인경우2) 이자율이 3% 이상인경우

20~25

10~15

직경 30cm 이상인관 장기적으로볼때대체비율이비싸다 20~25

직경 30cm 이하인관 장기적으로필요한크기로시설한다

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

기본계획

□계획급수인구- 계획급수인구 = 급수구역내총인구×급수보급률- 급수인구는급수구역내상주인구에한하며유동인구 (여행자나주야유입인구)

경우제외- 계획급수인구는과거약 20년간의인구증감을고려하여결정

□급수보급률- 급수보급률: 급수구역내총인구에대한급수인구의비율- 신설수도의경우 10~15년후에 70~80% 정도임- 급수보급률의특징

1) 급수보급률은일반적으로대도시가소도시에비하여크다2) 항만도시와공업도시또는지하수의수질이불량한도시는보통도시보다급수보급률이크다

3) 급수보급률은과거의통계수치를이용하거나 Goodrich 공식을사용하여추정한다

P: 급수보급률 (%)

t: 시간 (day)Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

8

장래인구의추정

□등차급수방법- 연평균인구증가가일정하다고보고추정하는방법- 추정인구가과소평가될우려발전이거의끝난도시또는발전할가능성이

없는도시에적용

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

장래인구의추정

□등비급수방법- 매년의인구증가율이일정하다고보고연평균인구증가율을기준으로추정하는방법

- 상당히긴 기간동안같은인구증가율을가진발전적인도시에적용- 발전이둔화하여인구증가율이감소되는도시에는과대한추정이되는단점

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

9

장래인구의추정

□감소증가율법- 포화인구를먼저추정하고장래 인구를예측하는방법- 인구가매년감소하는비율로증가한다는가정에기초를두고장래인구추정

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

장래인구의추정

□최소자승법에의한방법- 연평균증가인구수를기본으로하고몇개의자료에서최소자승법을이용하여인구를추정하는방법

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

10

장래인구의추정

□지수곡선식에의한방법

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

장래인구의추정

□로지스틱곡선방법- 인구가무한년전에 0이고경과년수에따라점증하여중간기에는증가율이가장크고그후 증가율이점증하여무한년후에포화된다는이론에기초

- 인구증가율이포화인구와현재인구의차에비례한다고전제

y

인구증가

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

11

1) 상수도시설계획1-3) 상수도의수량

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

급수량의종류

□급수량의종류1) 가정용수

- 가정에서사용되는음료, 취사, 세탁, 목욕, 청소, 수세식화장실등에사용되는물

- 보통생활정도의표준사용량은 80~100L

수세식화장실을사용할경우대체로 1인당 30~50L/day 증가2) 영업용수

- 음식점, 여관, 호텔, 유흥장, 오락장, 백화점, 이발관, 미용원등영업용으로사용되는물

3) 공업용수- 소규모공장에서는수돗물을공업용에사용- 대규모공장의경우별개의전용수도를사용- 공업용수는공업의종류, 공장의규모, 공업용수사용유무등에따라크게달라짐

4) 공공용수- 관공서, 일반사무소, 학교, 병원, 군대의급수, 도로의살수, 하수관세척용,

소화용수등에사용되는물- 일반적으로 1인 1일당사용수량은 20~30L 정도 Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

12

급수량의종류

5) 불명수량- 배수관이나급수관의접합부분에서의누수, 시공의불량, 유지관리의불완전,

관내수압상승으로인한누수및소화전누수, 그밖의공공시설에서의누수등으로인한수량

- 총급수량의 10~30% 비율차지

6) 소화용수- 급수량이외에화재시를고려한용수- 소화용수량은시간최대급수량과배수시설의규모결정과밀접한관계가있음- 소화용수의추정방법

a) NBFU (National Board of Fire Underwriter) 공식

b) Kuichling 공식 c) Preeman 공식

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

계획급수량

□계획 1인 1일평균급수량

□계획 1일평균급수량- 계획 1인 1일평균급수량에급수인구를곱한수량

□계획 1인 1일최대급수량- 1인 1일최대급수량: 연간에최대사용수량이나타나는날의 1인당급수량- 계획 1인 1일최대급수량은도시의성격, 발전사항이흡사한다른도시의실적을참고로하고, 결정할때에는과거의실측자료를기초로하여결정함.

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

2014-09-02

13

계획급수량

□계획 1일최대급수량- 계획 1인 1일최대급수량에급수인구를곱한것- 계획 1일최대급수량은 1일평균수량의 1.5배정도

□계획시간최대급수량- 시간최대급수량: 1일간에서시간변동량이최대로될 때의 1시간당급수량- 계획시간최대급수량: 계획년차의계획 1일최대급수량이출현하는날의

시간최대급수량

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획

급수량의설계용도

□계획 1일최대급수량- 상수도는계획 1일최대급수량을기준으로설계- 취수, 도수, 정수, 송수시설의수도설계기준

□계획 1일평균급수량- 정수를위한약품, 전력사용량의산정, 유지관리비나수도요금의산정에사용- 수원지와저수시설에서의계획급수량

□시간최대급수량- 배수관의구경결정에사용되는수량

Kim, Sungwon, Ph.D./P.E.

Ecological Environmental Engineering 1장 상수도 시설계획