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상수관망의 맞춤형 부정류해석 및 부정류피해 최소화 방안
Customized unsteady analysis and minimization of damage due to unsteady flow in water distribution system 원문보기

한국수자원학회 2015년도 학술발표회, 2015 May 28, 2015년, pp.287 - 291  

권혁재 (청주대학교 이공대학 토목공학과) ,  유민규 (청주대학교 이공대학 토목공학과)

초록
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본 연구에서는 두 지역의 실제 상수관망에 대해서 부정류해석을 수행하였고 각각의 상수관망에 필요한 부정류피해 최소화방안을 제시하였다. 첫 번째 대상지역은 베트남 호치민으로 148개 절점과 162개의 파이프로 이루어진 소블럭 상수관망이며 두 번째 대상지역은 파주시 광탄면으로 512개 절점과 527개의 파이프로 이루어진 세 개의 소블럭 상수관망이다. 두지역의 상수관망은 지형적면이나 규모면에서 다른 모습을 하고 있기 때문에 부정류해석 시 발생가능한 피해유형이 틀린 것으로 나타났다. 호치민의 경우 배수지의 높이가 낮고 도시 내 표고차가 없어서 관망 내 평균수압이 $1kg/cm^2$을 약간 상회하는 수준으로 수압이 낮고 수압차 역시 작다. 따라서 상수관망에서 일어날 수 있는 소요수량의 변화나 소화전 사용과 같은 작은 변화에도 역류발생이 빈번히 일어나는 것으로 나타났으며 역류발생이 잦은 파이프를 선정할 수 있었다. 상당히 많은 파이프에서 단기간 역류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 짧은 기간에 발생하는 변화에 대한 단기간 역류는 교차연결(Cross-Connection)의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 역류발생이 빈번히 일어나는 파이프 주위에 check valve나 역지밸브등의 설치를 통해 역류로 인한 피해를 최소화할 수 있다. 파주시 광탄면 지역의 소블럭 집합으로써 고저차가 많은 지역이다. 배수지 밸브개폐 시 발생 가능한 수충격에 대한 시뮬레이션과 펌프장정지로 인해 발생할 수 있는 수충격에 발생 시뮬레이션을 수행하였고 관망내에서 자주 발생하는 밸브개폐로 인한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 광탄의 경우 수충격 발생위험 지점은 배수지 근처로 나타났고 수격압이 최대 $2.5kg/cm^2$에서 $3.0kg/cm^2$까지 발생 가능한 것으로 나타났고 밸브개폐시간이 1-2초 지연되어도 상당히 큰 수격압을 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 수충격압이 크게 발생할 수 있는 지역에 수충격피해 최소화를 위해 surge tank와 같은 장치를 설치해야 한다. 또한 발생가능한 수격압의 크기를 통계적기법을 통해 확률밀도함수로 나타낼 수 있었다. 이 결과는 앞으로 상수관망의 설계나 운영에서 수충격피해 방지 장치 및 설비를 시공할 때 장치의 규모나 용량을 결정할 때 유용한 정보가 될 것으로 판단된다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 베트남 호치민 상수관망과 광탄 GT1-1블럭 상수관망에 대해 부정류해석을 통한 피해 취약지점을 찾을 수 있었다. 호치민시 소블럭의 경우 표고가 낮은 관계로 위압수두가 낮고 압력차가 매우 작다.

가설 설정

  • 부정류해석의 시나리오는 배수지에서 나오는 유량이 밸브를 통하여 0.5초 동안 서서히 선형적으로 닫혔다가 0.5∼1초 동안 다시 밸브가 서서히 선형적으로 열려 1초 후에는 밸브가 완전 개방되어 정류흐름이 되는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.
  • 첫 번째는 배수지에서 나토는 유량이 밸브를 통해 3초 동안 서서히 선형적으로 닫혔다가 3∼6초 동안 다시 밸브가 서서히 선형적으로 열려 6초 후에는 밸브가 완전 개방되어 정류흐름이 되는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.
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