도·송수관로 관경 결정

관경 결정이란

도·송수관로의 관경은 설계유량과 허용 유속 범위 안에서 정한다.

관경은 공사비와 운영비를 함께 좌우하므로 상수도 설계의 핵심 결정이다.

관경을 정하는 원리부터 차례로 본다.

연속방정식으로 관경 구하기

관경 계산의 기본은 연속방정식이다. 유량은 단면적과 평균 유속의 곱이다.

관경 D가 커지면 유속 V가 줄고, 마찰손실도 줄어든다.

관이 가늘면 유속이 빨라져 손실과 펌프 동력이 커진다. 관경은 두 요구의 교점에서 정한다.

관경 결정 절차

관경 결정 절차는 설계유량을 정하는 데서 시작한다.

허용 유속 범위 안에서 유속을 가정하고 관경을 계산한다.

표준 관경을 고른 뒤 유속과 마찰손실을 확인한다.

마지막으로 자연유하식과 펌프 압송식에 따라 수두를 검토한다.

도수관로와 송수관로

도수관로와 송수관로는 운반하는 물에 따라 관 형식이 다르다.

도수관로는 원수를 운반하므로 도중 약간의 오염을 허용해 개거도 쓸 수 있다.

송수관로는 정수를 운반하므로 오염을 허용하지 않아 관수로와 암거가 원칙이다.

두 관을 같은 기준으로 다루면 감점이 크므로 구분해서 쓴다.

계산 예제

가정 조건에서 관경을 구해 보자. 먼저 연속식으로 단면적을 구한다.

최대 유속 2.0 m/s를 넣으면 단면적은 0.25 m²가 된다.

이 단면적에서 관경은 약 0.564 m이며, 표준 관경으로 0.6 m를 택한다.

0.6 m 관의 실제 유속은 약 1.77 m/s다. 0.3~3.0m/s 범위 안이므로 타당하다.

정리와 직접 풀기

이제 핵심을 정리한다. 관경은 설계유량과 허용 유속으로 먼저 정한다.

손실수두는 Hazen-Williams식이나 Manning식으로 확인한다.

관이 가늘면 손실이 커지고, 굵으면 건설비와 재료비가 늘어난다.

직접 풀어 보자.

정답 확인

정답은 0.25 m²다. 0.5를 2.0으로 나눈 값이다.

같은 순서로 관경과 유속을 차례로 계산하면 된다.