본문내용
1. 상하수도 개요
1.1. 상수도의 구성 및 계통
상수도의 구성 및 계통은 다음과 같다.
상수도 시설은 크게 수원, 취수시설, 도수관로, 정수장, 배수관로, 배수시설 등으로 구성된다. 수원은 지표수, 지하수, 해수 등이 있으며, 취수시설은 저수지, 강, 하천, 지하수 관정을 통해 원수를 끌어온다. 도수관로는 수원에서 정수장까지 원수를 이송하는 역할을 한다. 정수장에서는 원수를 정수 처리하여 안전한 수돗물을 생산한다. 배수관로는 정수장에서 생산된 수돗물을 가정과 기관에 공급하는 시설이며, 배수시설에는 배수펌프장과 배수지가 포함된다. 이를 통해 수원에서 수돗물의 공급까지 일련의 체계적인 상수도 서비스가 이루어진다. 이처럼 상수도의 구성 및 계통은 깨끗한 수돗물 공급을 위한 필수적인 요소라고 할 수 있다.
1.2. 수원 및 취수시설
수원 및 취수시설은 상수도 공급을 위해 매우 중요한 시설이다. 수원은 원수를 공급받는 근원이 되며, 취수시설은 이 원수를 정수장으로 공급하는 역할을 한다.
수원은 크게 지표수와 지하수로 구분된다. 지표수는 하천이나 호수 등의 수자원을 의미하며, 지하수는 땅속 깊은 곳에 있는 물을 말한다. 수원의 종류와 특성에 따라 취수방법이 달라지는데, 일반적으로 지표수의 경우 굴정호(천정호) 또는 복류수 취수방식을, 지하수의 경우 관정호(심층수) 또는 자유수면 우물 취수방식을 사용한다.
굴정호(천정호) 방식은 강이나 저수지의 얕은 수심에서 물을 취수하는 것으로, 물의 유입속도를 3cm/sec 이하로 유지하여 퇴적물이 유입되는 것을 방지한다. 관정호(심층수) 방식은 지하수의 깊은 곳에 위치한 관정에서 물을 취수하는 것으로, 이 경우에도 유입속도를 3cm/sec 이하로 유지한다. 자유수면 우물은 지하수가 자유롭게 솟아오르는 우물을 활용하는 방식이며, 피압수 우물은 불투수층 아래의 수압에 의해 물이 솟아오르는 우물을 이용한다.
이처럼 수원의 특성에 맞는 취수방식을 선택하여 안정적이고 효율적인 원수 공급이 가능하도록 해야 한다. 또한 수원 및 취수시설의 용량을 적절히 산정하여 수요에 대응할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해서는 수원의 유역면적, 저수량, 취수능력 등을 종합적으로 검토하여 결정해야 한다.
1.3. 수질기준
상수도 수질기준은 "수돗물의 안전성과 건강성을 확보하기 위해 법적으로 정해둔 기준"이다. 이 기준은 「수도법」에 따라 설정되며, 주요 내용은 다음과 같다.
먼저, 일반세균 수는 1cc당 100개 이하여야 하며, 대장균군은 50cc 중 검출되지 않아야 한다. 이는 수돗물 내의 병원성 세균 오염 여부를 판단하는 지표다.
페놀은 0.005mg/L 이하, 암모니아성 질소는 0.5mg/L 이하로 규제되는데, 이는 물의 맛·냄새 및 위생 수준을 나타낸다.
또한 불소는 1mg/L 이하, 과망간산칼륨소비량은 10mg/L 이하여야 하며, 이는 각각 치아 보건과 유기물 함량을 확인하기 위한 기준이다.
염소이온은 150mg/L 이하, 황산이온은 200mg/L 이하로 정해져 있는데, 이는 물의 부식성과 관련이 깊다.
경도는 300mg/L 이하로 제한되는데, 이는 물의 경도가 지나치게 높으면 생활용수로 사용하기 어렵기 때문이다.
증발잔류물 기준은 500mg/L 이하이며, 이는 수돗물 내 고형물질의 양을 제한하는 것이다.
마지막으로 색도는 5도 이하, 탁도는 2도 이하여야 한다. 이는 수돗물의 외관상 깨끗함을 나타내는 기준이다.
그 외 수은, 시안, 유기인, PCB 등 유해물질은 검출되지 않아야 한다. 이상의 수질기준은 수돗물의 안전성과 공중보건을 확보하기 위해 엄격히 관리되고 있다.
2. 상수도 시설 설계
2.1. 도수 및 송수계획
도수 및 송수계획"은 정수장에서 처리한 깨끗한 물을 공급하기 위한 중요한 상수도 시설 설계 과정이다. 이를 위해서는 수원 및 취수시설에서 정수장까지의 도수와 정수장에서 배수지까지의 송수에 대한 계획이 필요하다.
먼저, 도수계획의 경우 Chezy의 유속공식을 이용하여 관로의 유속을 결정한다. 이때 수리학적으로 가장 유리한 단면 형태는 원형이다. 또한 관내 수압에 의한 관두께를 결정하는 공식을 통해 적정한 관 두께를 산정한다. 이러한 도수 설계를 통해 정수장까지 물을 안정적으로 공급할 수 있다.
송수계획에서는 배수지의 용량을 결정하는 것이 핵심이다. 배수지의 용량은 일최대급수량과 가중치, 그리고 12시간 이상의 공급이 가능한 수준으로 결정된다. 일최대급수량은 일평균 급수량의 1.5배 수준이며, 가중치는 지역 규모에 따라 대도시 1.3, 중도시 1.5, 소도시 2.0으로 적용한다. 이를 통해 배수지 용량을 결정하여 배수 및 급수 계획을 수립한다.
이 외에도 도수 및 송수계획에서는 관로의 수리학적 특성을 고려하여 정수장 송수 펌프장의 전양정과 동력을 산정하는 작업도 이루어진다. 이는 정수장에서 생산된 물을 최종적으로 사용자에게 안정적으로 공급하기 위한 필수적인 요소이다.
종합적으로 도수 및 송수계획은 정수처리 과정과 연계되어 깨끗한 물을 안정적으로 공급하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이를 통해 사용자들이 안전하고 편리하게 수돗물을 사용할 수 있도록 하는 것이 상수도 시설 설계의 주요 목표라고 할 수 있다."
2.2. 배수 및 급수계획
배수 및 급수계획은 상수도 시설 설계의 핵심적인 부분으로, 급수구역 및 급수계통을 결정하고 배수시설을 계획하여 안정적인 급수체계를 구축하는 것을 말한다. 이를 위해 일최대급수량, 일평균급수량, 시간최대급수량 등 급수량 산정과 배수지 용량 산정, 그리고 관경 및 관로 구배 등을 결정해야 한다.
먼저 급수량 산정은 상수도 시설 설계의 기초가 된다. 일최대급수량은 일평균급수량의 약 1.5배로 설정하며, 일평균급수량은 일최대급수량의 70~80% 수준이다. 시간최대급수량은 일최대급수량의 1.5배로 산정한다. 이러한 급수량 지표를 바탕으로 향후 예상되는 최대 수요량을 정확히 파악할 수 있다.
배수지는 안정적인 급수를 위해 필수적인 시설로, 배수지 용량은 시간최대급수량을 기준으로 산정한다. 배수지의 용량은 급수량 변동에 따른 수요 변동을 완충하고 정수장 가동 중단에 대비하는 것이 주요 목적이다. 실제 배수지 용량은 일최대급수량 또는 시간최대급수량의 약 30~40% 수준으로 결정된다.
배수시설 계획에서는 배수관과 배수펌...
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