상하수도 공학/상수도 계획
상수도 목적 달성을 위한 기술적인 3요소
[편집]♣♣♣
- 수압
- 수량
- 수질
상수도 계통
[편집]지표수가 수원인 경우
♣♣♣ 순서(자세한 건 일단 제외)
- 수원
- 취수 : 취수문, 취수탑, 취수틀, 취수관거 사용 가능
- 도수 : 침사지, 착수정을 거침.
- 정수
- 송수
- 배수
- 급수
계획 기간
[편집]♣♣♣ 밑줄 내용이 ppt임. 우선!!
- 일반적인 정수, 배수시설 : 10-15년(확장 쉬움)[1]
- 수원지, 송수관, 배수본관 등 : 20-30년(확장 어려움)[1]
- 새로운 수도 시설 혹은 기존 시설에 대한 확장 시설을 하려는 경우 장래 10-15년 또는 20-30년을 고려하여 결정(수업 ppt에서 예제로 나옴. 그냥 위에처럼 확장 난이도에 따라 답하면 될 듯.... 5-20년이라는 책 있음.[1])
그냥 참고
[편집]- 전망을 세우기 어려운 경우 기본계획 결정시점에서 10년정도가 표준. 그러나 단기는 비경제적이기 때문에 표준연차 이상으로 전망할 필요가 있기도 하다.[2]
- "계획년도는 (...) 우리나라에서는 그간의 실적을 근거로 10-15년 후를 목표로 하는 것이 보통이다."[3]
유수율
[편집]정수장에서 생산된 수돗물이 시민에게 얼마나 갔는지의 비율. 중간의 누수 등으로 생산된 물에서 손실량이 발생한다. 이러한 손실 때문에 수도요금을 100% 받을 수 없음.
계획 급수인구의 추정
[편집]- 급수인구는 급수구역 내 상주인구만을 고려
- ♣♣♣ 계획급수인구 : 상수도 물을 공급받는 인구( = 급수구역 내 총 인구 × 상수도 보급율(%))[4]
- 계획 급수인구 추정 시 과거 20년의 인구 증감을 고려하여 결정(ppt 예제 내용. 교수님은 10-15년이라는데... 뭐가 맞지?)
- 상수도 기본계획 시 계획급수인구 결정에 있어 계획(목표)년도는 15-20년을 표준으로 함[5][6]
등차급수 방법
[편집]= 연평균 인구증가수에 의한 방법
- 연평균 인구증가수가 일정하다는 가정 하에 장래인구를 추정하는 방법.
- 느린 발전의 도시에 적합.
- 추정인구가 과소평가될 수 있다. ♣♣♣
등비급수 방법
[편집]= 연평균 인구증가율에 의한 방법
- 연평균 인구증가율이 일정하다는 가정 하에 장래 인구를 추정하는 방법
- 상당히 긴 시간동안 같은 인구증가율을 가진 발전가능성 있는 도시에 적용 가능.
- 인구증가율이 실제로 감소하는 도시에는 과대추정할 우려가 있다. ♣♣♣
1. 99, 04, 19-2 기사
1995년 10900명, 1999년 12200명이었다고 할 때 인구증가율은?
그냥 원리를 생각해본다. 에서 r 구하면 되겠지.
답은 0.028570
최소자승법에 의한 방법
[편집]최소자승법 이하 방법들 소수점 왕창 쓰자. 그게 속편한 듯.
♣♣♣
n개 년의 인구 수 y의 표가 있다고 할 때, 기준년을 계열 중앙에 놓고 Y = aX + b를 구한다.
정규방정식(normal equation)
구한 Y = aX + b의 X에 기준년으로부터 예측하고자 하는 년도까지의 년수를 넣으면 인구수 Y를 구할 수 있다.
예를 들어 1990년부터 1996년까지 기록된 인구 자료가 다음과 같다고 하자.
연도 | 인구(Y) |
---|---|
1990 | 177800 |
1991 | 182500 |
1992 | 187000 |
1993 | 192300 |
1994 | 194500 |
1995 | 199200 |
1996 | 203700 |
계산의 편의를 위해 연도를 다음과 같이 치환한다.
연도(X) | 인구(Y) |
-3 | 177800 |
-2 | 182500 |
-1 | 187000 |
0 | 192300 |
1 | 194500 |
2 | 199200 |
3 | 203700 |
정규방정식에 필요한 값들을 계산하면
정규방정식에 이 값들을 대입하면 a, b를 알 수 있다.
93년도가 0년으로 되었으므로 2000년은 X = 7을 대입하여 계산한다. 따라서 2000년의 인구 수는 220,650명으로 예측할 수 있다.
로지스틱 커브 방법
[편집]로지스틱 커브 방법(Logistic Curve, 논리 곡선법)은 먼저 포화 인구를 추정한 후에 인구 증가 곡선을 그리는 방법이다. 포화 인구를 K라 하고, a, b는 상수라고 할 때,.
♣♣♣ 밑 e임... 한번 까먹었다.
- 장기간 인구 추정엔 로지스틱 커브 방법이 가장 정확
최소자승법을 이용해 b, c 계산
최소자승법에서 사용한 통계표를 이용해 2000년의 인구를 추정해보자. 포화인구 K = 350,000명이라고 예상했다고 하자.
연도(n) | 인구(y) |
---|---|
1990 | 177800 |
1991 | 182500 |
1992 | 187000 |
1993 | 192300 |
1994 | 194500 |
1995 | 199200 |
1996 | 203700 |
로지스틱 곡선식은
최소제곱법을 쓰기 위해 식을 정리하면
여기에 대한 정규방정식은
계산의 편의를 위해 연도를 치환하고, 필요한 값들을 표로 만들어둔다.
연도(n) | 인구(y) | K - y |
-3 | 177800 | 172200 |
-2 | 182500 | 167500 |
-1 | 187000 | 163000 |
0 | 192300 | 157700 |
1 | 194500 | 155500 |
2 | 199200 | 150800 |
3 | 203700 | 146300 |
정규방정식의 미지수 b, c를 계산하기 위한 값들을 구한다.
정규방정식은 다음과 같이 간단해진다.
b, c를 계산하면
2000년은 n = 7이므로 대입하면 219,988명이 됨을 예측할 수 있다.
지수곡선식법
[편집]♣♣♣
여기서 최소자승법을 이용해 a, b 계산
위에서 사용한 같은 예시를 가지고 지수곡선식으로 인구예측을 해보자.
연도 | 인구(Pn) |
---|---|
1990 | 177800 |
1991 | 182500 |
1992 | 187000 |
1993 | 192300 |
1994 | 194500 |
1995 | 199200 |
1996 | 203700 |
1990년을 0으로 치환하고, 지수곡선식에 필요한 계산을 위해 를 나열한다.
연도(n) | Pn - P0 |
0 | 0 |
1 | 4700 |
2 | 9200 |
3 | 14500 |
4 | 16700 |
5 | 21400 |
6 | 25900 |
정규방정식은
미지수 계산을 위해,
이것을 정규방정식에 대입하면 다음과 같은 연립 이차방정식이 된다. 두번째 식에서 n = 6이다. log 0은 정의되지 않으므로 제외하기 때문이다.
따라서
명
기타 추정 방법
[편집]- 감소 증가율법
- 비상관법(Ratio and Correlation method) : 위성도시
- 타 도시와의 비교법
계획급수량의 산정
[편집]- 시간 최대급수량 또는 화재시 수량을 계획 기준수량으로 하여 결정되는 것은? 배수관망
- 정수를 위한 약품, 전력 등 산정이나 유지관리비, 수도요금 산정 등 수도재정 계획의 기준이 되는 급수량은? 1일 평균 급수량
- 상수도 정수시설 규모 결정 시 사용되는 설계정수량은? 계획 1일 최대급수량 상수시설 계획 송수량도 계획 1일 최대급수량을 기준으로 정함
답 작성 시 /day 와 같이 단위 써줄 것. 이렇게 안 하고 m3만 쓰니까 오답처리됨...
월 최대급수량
[편집]1인 1일 평균급수량 X 30 X 1.25
1일 최소급수량
[편집]1일 평균급수량 X 0.6
계획 1일 평균 급수량
[편집]
생활 수준이 높고 공업도시일수록 1인 1일 평균급수량이 증가한다. 수도 요금을 정액제로 할 때가 종량제로 할 때보다 1인 1일 평균급수량이 커진다. 수압이 높을수록 수량이 증가하기 때문에 평균 급수량 역시 증가한다.
계획 1일 최대 급수량
[편집]상수도 시설 규모, 1일 계획 취수량 결정의 기준이 되는 급수량이다. 계획 1일 평균 급수량에 첨두율인 1.5나 1.3을 곱하여 구한다.
계획 시간 최대 급수량
[편집]1일 중 사용 수량이 최대가 될 때의 1시간 당 급수량이다. 배수본관의 설계 시 이용된다.(평상 시 계획배수량)
화재시 계획배수량
= 계획 1일 최대급수량의 1시간 당 수량 + 소화용수량
수질오염지표
[편집]pH
[편집]수소 이온 농도가 이면 몇 pH인가?
DO
[편집]용존산소량 ♣♣♣
- 온도가 낮을수록 증가
- 용존염류 농도 클수록 감소
- 기압 크면 증가
- BOD 크면 감소
BOD
[편집]♣♣♣
물속의 호기성 미생물이 유기물을 분해하여 안정화시키는 데 필요한 산소량. 수중 유기물 함량을 간접적으로 나타낸다. 20°C 온도 암실에 5일간 놔둔 시료수의 소비 DO량이다. 일반적으로 BOD라 함은 5일 BOD 소비량(BOD5)를 의미!
BOD 잔존량
[편집]t일 후 잔존하는 BOD(mg/L)를
-
- : 최초 BOD(mg/L) 또는 최종 BOD(=BODu)
- : 탈산소 계수(day-1)
- t : 경과 시간(day)
BOD 소비량
[편집]t일 동안 소비된 BOD(mg/L)를 Y(예 : )라 하면,
15-3, 16-2 기사문제
탈산소계수 0.1/day. 어느 폐수의 5일 BOD = 300mg/L. 이 폐수의 3일 후 남아있는 BOD? (밑 10인 지수함수 사용)
5일 BOD = BOD 소비량 = Y = 300mg/L
3일 후 잔존 BOD 계산
2. 96, 03, 06 기사문제
최종 BOD가 5일 BOD의 1.8배. 밑 10인 상용대수를 쓸 때 탈산소계수?
BOD 소비량 공식
- 일
예제
도시 하수 처리장에서 2차 처리수를 하천에 방류하고 있다. 폐수 최대 유량은 0.17m3/s, BOD 40mg/L이다. 하천(폐수배출지점으로부터 상류) 최소유량은 0.5m3/s, BOD는 3mg/L이다. 폐수와 하천수는 순간적으로 혼합되며, 혼합 후 유속은 0.2m/s이다. 혼합된 물의 BOD는? (DO, 수온도 있는데 그건 그냥 똑같이 혼합물 특성 변화 공식으로 구하면 되고...)
이 문제 좀 이상한데 일단 다른 문제는 위에처럼 정상적으로 풀고 이것만 따로 풀이과정을 외워두자.
혼합된 BOD 구하면 끝인가 싶어서 봤더니 혼합 후 유속을 줬다. 근데 혼합 지점에서 얼마 떨어진 곳에서 BOD를 재는지는 안 알려줬다. 그럼 유속을 가지고 뭘 하라는거지? 기사문제에서는 원래 유속, 거리를 주고 흐른만큼 시간을 계산해서 BOD 잔존량 공식에 넣어서 구하잖아. 지수함수 뭐 쓰라는 얘기도 안 주고...
아무튼 풀이는 이렇게 함.
혼합된 BOD농도는 쉽게 구할 수 있고. 12.4mg/L 나온다.
일반적으로 BOD라 함은 BOD5를 의미하기 때문에 12.4mg/L를 BOD5로 보고 최종 BOD를 계산. 밑 e인 식으로 가정하고 풀어서 La = 18.2mg/L
하천 합류 시 혼합물 특성 변화
[편집]♣♣♣
여기서 C는 BOD, DO, 수온 등이 될 수 있음. 꼭 오염물 농도만 넣는 게 아님
COD
[편집]♣♣♣
- 유기물이 화학적으로 산화하는 데 필요한 산소량.
- 무기물은 COD 증가요인(NaNO2, SO2- 등)
- 단시간 측정 가능(1-3시간)
경도
[편집]♣♣♣
- 물의 거센 정도. 수중 용해 금속 양이온에 의한 지표
- 주 요인 : (그 외 : )
- 경도가 높은 물을 쓰면 보일러 관에 slime 또는 scale이 생길 수 있다.
트리할로메탄(THM)
[편집]♣♣♣
- 간, 심장, 신장에 해롭고 발암물질.
- 첨가하는 염소와 물 속의 휴믹산(Humic acid)이 반응하여 생성.
대장균
[편집]♣♣♣
- 대장균은 소화기계 전염병균보다 저항력이 강함. 대장균 유무로 병원성 균 존재 여부 추정.
- 그 자체로 해로운 균은 아니나, 분변의 오염지표로 쓰임. 검출 방법이 간편, 정확.
- 강의자료엔 50ml라고 되어있으나... 먹는물 수질기준에서 100ml 중 불검출[8][9][10]
최적확수(MPN)
[편집]Most Probable Number
- 대장균군의 정량법으로 일정량 시료 내에 존재하는 대장균의 수. 분석결과를 통계적으로 환산한 값. = 최확수, 최적수
- 통상 100ml 시료 내에 존재하는 대장균의 수를 말함. MPN표를 이용.
부유 고형물(SS)
[편집]Suspended Solids.
♣♣♣
총 고형물(TS) = 휘발성 고형물(VS) + 강열잔류 고형물(FS)
시료를 105 - 110도에서 2시간 가열, 증발했을 때 남는 물질(증발 잔류물)
- 휘발성 고형물(VS, Volatile Solid) : 500-550도의 온도로 가열했을 때 분해되는 물질. 주로 유기물
- 강열잔류 고형물(FS, Fixed Solid) : 500-550도의 온도로 가열해도 분해되지 않는 물질. 주로 무기물
수질검사
[편집]- 광역, 지방상수도 정수장 먹는물 매일 검사 항목 6가지 : 냄새, 맛, 색도, 탁도, pH, 잔류염소[11][12], (+알칼리도)
- 광역, 지방상수도 수도꼭지 매월검사 항목 : 일반세균, 총 대장균군, 잔류염소[11][13]
잔류염소
[편집]♣♣♣
유리잔류염소
|
결합잔류염소
| |
---|---|---|
평소 | 0.2mg/L 이상 | 1.5mg/L 이상 |
|
0.4mg/L 이상 | 1.8mg/L 이상 |
기타
[편집]- 불명수 : 관의 노후화, 누수 등으로 수도관 내로 들어오는 예상하지 못한 물.
각주
[편집]- ↑ 1.0 1.1 1.2 백창식 외 (2004). 《상하수도 공학》. 기문당. 20쪽.
- ↑ 조봉연 (2015). 《상수도 공학》. 씨아이알. 25쪽.
- ↑ 이정수 외 (2005). 《상하수도 공학》. 신광문화사. 61쪽.
- ↑ 국가수자원관리종합정보시스템 - 상수도 이용 현황
- ↑ KDS 57 10 00 :2017 상수도설계 일반사항. 2.5 기본사항의 결정
- ↑ 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 16쪽.
- ↑ 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 30쪽.
- ↑ 국가수자원관리종합정보시스템 - 수질환경기준
- ↑ 찾기쉬운 생활법령정보 - 먹는 물 수질기준
- ↑ 먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙 [시행 2019. 1. 1.] [환경부령 제792호, 2018. 12. 26., 일부개정]
- ↑ 11.0 11.1 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 471쪽.
- ↑ 먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙[시행 2019. 1. 1.] [환경부령 제792호, 2018. 12. 26., 일부개정] 제 4조 1. 가. 정수장에서의 검사
- ↑ 먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙[시행 2019. 1. 1.] [환경부령 제792호, 2018. 12. 26., 일부개정] 제 4조 1. 나. 수도꼭지에서의 검사