하수관로 유량계산 공식

정의와 두 방식

하수관로 유량계산은 관로의 단면, 경사, 조도로 설계유량을 구하는 식이다.

자연유하방식은 개수로 흐름이므로 Manning 식을 쓴다.

압송방식은 관 전체가 찬 관수로 흐름이므로 마찰손실식을 쓴다.

두 방식의 차이

두 방식은 흐름을 만드는 힘과 단면 상태가 다르다.

자연유하는 자유수면 흐름이므로 Manning 식으로 유량을 구한다.

압송은 관수로 흐름이므로 Hazen-Williams 식 또는 Darcy-Weisbach 식으로 마찰손실을 구한다.

Manning 식과 유량식

평균유속 V는 Manning 식으로 구하며 조도계수 n, 경심 R, 동수경사 I가 쓰인다.

유량은 통수 단면적 A에 평균유속을 곱해 Q = A·V로 구한다.

원형 관이 만관이면 경심은 지름의 1/4이 된다.

계산 예제

직경 0.5m, 경사 1/500, 조도계수 0.013인 원형 만관을 계산한다.

경심은 0.5를 4로 나눈 0.125m이다.

Manning 식에 대입하면 유속은 약 0.86m/s이다.

유량은 단면적 0.196㎡를 곱해 약 0.169㎥/s이다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

앞 문제의 답은 1/4이다. 원형 만관의 경심은 지름의 1/4이다.

흔한 실수는 자연유하 관로에 Hazen-Williams 식을 그대로 쓰는 것이다.

유속은 최소와 최대 범위를 함께 검토한다. 최소는 고형물 부유, 최대는 관벽 마모 방지가 목적이다.

하수는 점도가 물과 달라 정밀 계산에서는 Darcy-Weisbach 식이 선호된다.

정리와 직접 풀기

정리하면 자연유하는 Manning 식, 압송은 관수로 마찰손실식으로 계산한다.

유속은 최소와 최대 범위도 함께 검토해야 한다.

방금 배운 식을 직접 적용해 보자.