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문제 정의
- 연결관을 배치할 경우 단수 위치에 따라 물의 흐름 패턴이 달라지게 되며, 이는 토출부 수두에 영향을 주게 된다. 따라서 연결관의 배치 조건에 대한 모의에 앞서 단수위치가 토출부 수압에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구에서는 Fig.
- 본 연구에서는 노후화 정도가 구간 단수 시 관의 통수능력에 미치는 영향 정도를 검토하고자 C계수를 달리하며 연구를 진행하였다. Fig.
- 상수도시설기준에 따르면 도 · 송수관로에서는 제수밸브를 1 ~ 3 km 간격으로 설치하여야 한다. 본 연구에서는 시스템의 안정성을 고려하여 제수밸브를 1 km 간격으로 설치하는 것을 기본으로 하고, 추가적으로 필요한 밸브 수를 검토하였다(Ministry of Environment, 2010). Fig.
- 본 연구에서는 이를 만족시키는 조건 하에서 이중 송수관로의 연결관 유무에 따른 용량을 결정하고 통수능력과 경제성을 비교하고자 하였다. Fig.
- 본 연구에서는 이중 송수관로에서 사고가 발생하거나 유지보수를 위해 일부구간을 폐쇄할 경우 발생하는 단수와 수압저하로 인한 통수량 감소를 최소화하기 위하여 효율적인 연결관 배치조건을 결정하고자 한다. 또한 연결관의 효율적인 배치를 통해 이중송수관로의 안정성과 경제성을 높일 수 있을 것으로 보인다.
- 송수관로에서 사고나 재해, 점검 등에 의한 구간 단수 발생시 수요가로의 원활한 물공급을 위하여 이중송수관로에 연결관을 배치하였으며 최적의 연결관 배치조건을 결정하고자 본 연구를 진행하였다. 이를 위해 가상의 송수관로를 설계하고 연결관의 배치에 따른 물공급 특성을 연구하였다.
- 단수위치, 연결관 배치간격, 길이, 관경 등의 조건을 달리하여 구간 단수 시 물 공급의 안정성을 분석하였다. 안정성은 통수율(구간 단수 시 유량과 초기설계유량의 백분율) 80 % 이상의 조건과 관내 최대유속 3.0 m/s 이하의 조건을 만족하는 지 검토하였다. 각 연구에서 영향요소들의 가정조건과 범위를 Table2 에 나타내었다.
가설 설정
- Table3에서 Case A와 B 모두 50 % 지점에서 단수가 발생하였을 때 10 %와 90 % 지점보다 토출부 수두가 5 %정도 더 낮게 나타났으며, 이 경우 다른 지점에 비해 통수에 미치는 영향이 더 클 것으로 판단하였다. 따라서 연결관 설치조건 연구에서는 50 %지점에서 구간 단수가 발생하는 상황으로 가정하여 연구를 진행하였다.
- 정수지와 배수지의 높이를 가정한 뒤 그에 따라 송수관로의 총 길이를 결정하는 순서로 연구를 진행하였다. 먼저 정수지의 상대적 높이는 정수지의 수위를 포함하여 Case A에서 50 m, Case B에서 45 m로 하였으며, 배수지 저수위 (L.W.L)의 상대적 높이를 0 m로 가정하였다. 여기에 배수지의 유효수심과 송수본관에서의 손실수두를 고려하여 총 길이를 결정하였다.
- 본 연구에서는 배수지의 시설용량을 고려하여, 비상 시 배수지로 공급되어야 하는 송수량을 결정하였다. 상수도시설기준에 명시된 배수지의 수리학적 체류시간(12 ~ 36시간)과 국내 배수지의 평균체류시간(11.8시간)을 고려하여 시간은 12시간으로 하고, 안정성을 위해 운영수심을 50 %로 가정하였다. 배수지에서의 조건이 Fig.
- 정수지와 배수지의 높이를 가정한 뒤 그에 따라 송수관로의 총 길이를 결정하는 순서로 연구를 진행하였다. 먼저 정수지의 상대적 높이는 정수지의 수위를 포함하여 Case A에서 50 m, Case B에서 45 m로 하였으며, 배수지 저수위 (L.
- 연결관 유무에 따라 안정성과 경제성을 비교하기 위하여, 상기 조건을 만족하면서 손실수두, 유량, 유속이 유사하도록 용량을 결정하여야 한다. 초기 유속은 1m/s, C계수는 100으로 가정하였으며, Hazen-Williams 공식을 상용관경에 적용하여 본관의 용량을 결정하고 Table 1에 나타내었다. 연결관이 없는 이중관로에서는 본관 1열이 폐쇄되었을 때 요구되는 용량을 다른 열에서 모두 수용하게 된다.
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