하수관거 단면형상

단면형상의 정의

하수관거 단면형상은 유량·유속·매설 조건에 맞춰 관거 횡단면의 모양을 정한 것이다.

같은 단면적이라도 모양에 따라 물이 차오르는 높이와 흐름의 안정성이 달라진다.

원형, 난형, 박스형, 마제형 등이 대표적인 단면이다.

단면의 종류와 특징

관거 단면은 원형, 난형, 박스형, 마제형 등으로 나뉜다.

원형은 제품 규격이 많아 가장 널리 쓰이고 수리 효율이 좋다.

난형은 소유량 때 수심을 높여 유속과 자정작용에 유리하다.

마제형은 상부가 아치, 하부가 평평하며 대구경 터널 공법에 쓰인다.

만관 유량 계산식

유량은 Manning 식으로 계산한다. 하수관거는 대부분 자유수면 흐름이라 A와 R이 유량을 정한다.

여기서 경심 R은 A를 윤변 P로 나눈 값이다. 원형 만관이면 R은 D/4가 된다.

따라서 같은 단면적에서는 윤변이 작아 R이 큰 단면이 유리하다.

계산 예제

계획 유량 0.15㎥/s인 오수관을 원형관으로 검토한다. 경사는 0.002로 가정한다.

먼저 만관 단면적을 구한다. 관경 0.5m이면 A는 약 0.196㎡다.

경심은 R=D/4이므로 0.125m다. 이를 Manning 식에 대입한다.

계산하면 만관 유량은 약 0.168㎥/s다. 계획 유량 0.15㎥/s를 수용하고 유속은 약 0.86m/s다.

유속 기준

오수관은 0.6~3.0m/s, 우수관과 합류관은 0.8~3.0m/s다.

자기세정을 위해 최소 유속은 0.6m/s 이상으로 확보한다.

하류로 갈수록 경사는 완만하게, 유속은 크게 설계하는 것이 원칙이다.

정리와 직접 풀기

단면형상은 유량, 유속, 매설 조건을 함께 보고 정한다.

원형은 수리 효율과 제품 공급에, 난형은 소유량 때 유속 확보에 강점이 있다.

대구경이나 깊은 매설에서는 박스형이나 마제형을 검토한다.

답안에는 단면 종류별 수리 특성과 시공 특성을 한 쌍으로 쓴다.