토목기사 요약/상하수도 공학/하수관로 시설

출제기준

2019-2021

• 하수관로 계획
• 펌프장 계획
• 우수조정지 계획

관로 계획

하수관거는 원칙적으로 암거(暗渠, culvert)로 한다. 관거의 역사이펀은 가능한 피한다.(98)

♣♣♣ 15-1, 15-2, 16-1, 17-1, 18-1, 19-1, 19-2, 19-3

• 오수관의 설계 : 계획 시간 최대 오수량을 기준으로 한다.
• 우수관의 설계 : 계획 우수량을 기준으로 한다. 경험식 또는 합리식으로 구함
• 합류식 관거의 설계 : [계획 시간 최대 오수량 + 계획 우수량]을 기준으로 한다.
  • 합류식에서 처리장내 연결관거는 계획시간최대오수량을 기준으로 함.
  • 합류식에서 오수의 송수관거는 우천시 계획오수량을 기준으로 함.
• 차집 관거 : 우천 시 계획오수량(계획 시간 최대 오수량의 3배)을 기준. 여기저기서 나오는 오수, 우수를 모아서 가는거라 오수관보다 큼.

관 종류별 설계기준

관 종류		계획 시간 최대오수량	계획우수량	우천 시 계획오수량 (계획 시간최대 오수량의 3배)
분류식	오수관	O
	우수관		O
합류식 관		O	O
차집관거				O

하수관 유속

♣♣♣06, 07, 13, 14-2, 16-1, 18-1, 18-2, 19-3

하수관은 하류로 갈수록 유속은 빠르게, 경사는 완만하게 한다. 유속을 빨리 하는 이유는 관 내 고형물이 퇴적되는 것을 방지하기 위함이다. 하류로 갈수록 경사를 완만하게 해도 되는 이유는 이미 유속을 하류에서 빠르게 나오도록 해놨기 때문이다.

• 우수관, 합류식 관거 : 0.8~3.0m/s
• 오수관, 차집 관거 : 0.6~3.0m/s
• 두 경우 모두에 해당하는 이상적인 유속 : 1.0~1.8m/s

하수관 최소 직경

♣14-2, 15-2, 18-3, 19-3

• 우수관, 합류식 관거 : 250mm
• 오수관 : 200mm

우수의 양이 오수보다 많다. 왜냐하면 오수는 개발된 구역에서만 나오지만 우수는 개발된 구역 외에 산지 등의 유역에서 나오는 물을 다 합산하는 것이기 때문.

하수관 단면 형상

13-1

원형, 직사각형 표준. 소규모 하수도는 원형 또는 계란형 표준.

말굽형

04

말굽형 단면

• 장점
  • 수리학적으로 유리
  • 대구경 관거에 유리, 경제적
  • 상반부 아치작용에 의해 역학적으로 유리

• 단점
  • 단면 복잡, 시공 어려움.
  • 현장 타설 시 시공기간 길어짐.

원형

원형

• 유량이 최대일 때는 수심이 92-94% 차서 흐를 때(05, 07, 09, 11, 15-1)

관이 받는 외압

Marston 공식 (99, 00 / 실기 ♣00-2, 02-3, 07-1, 22-3)

$W=C_{1}\gamma \cdot B^{2}$

• W: 관이 받는 하중(kN/m, t/m)
• γ : 매설토 단위중량(kN/m³, t/m³)
• C₁: 상수
• $B={\frac {3}{2}}d+30(cm)$. B를 폭요소라고 하고 관 상부 90도 부분에서 관 매설을 위해 굴착한 도랑의 폭을 의미. d(cm)는 관 내경

하수관의 접합 및 시공

접합

• 관거 합류 시 접합은 60도 이하로(04, 08)

---

95, 00, 01, 03, 09, 15-2, 15-3

• 수위 접합(수면접합) : 관내의 수위를 일치시키는 방법. 수리학적으로 가장 유리. 단점은 수리계산이 복잡.
• 관정접합: 관의 상부를 일치시키는 방식. 유수는 원활, 굴착깊이 크게 증가, 공사비 증대, 펌프배수 시 펌프양정 증가
• 관저접합: 수리학적으로 가장 좋지 않음. 관 매설 깊이가 얕아 공사비 적어지고 펌프 배수에도 유리
• 단차접합: 급경사지. 관내 유속 조정, 최소 토피 유지하며 상류측 굴착 깊이 줄일 수 있음.
• 칼라연결: 하수관 연결방법 중 하나. 이음부 강도는 크나, 수밀성 부족함.

시공

• 하수관 매설 시 최소 흙 두께 1m 이상(12, 19-2)
• 하수관 매설 시 터널공법(20-1+2): 실드 공법, 추진 공법, 보통터널공법

관정 부식 및 우수량 조절시설

관정 부식

관정(管頂) 부식(Crown Corrosion)이란 하수관 내에 황 화합물이 환원되면서 황화 수소(H₂S)를 형성(15-2)하게 되고, 이것이 공기중으로 올라가 호기성 미생물에 의해 SO₂, SO₃로 산화된 후, 관정부의 물방울에 녹아 황산(H₂SO₄)를 형성하면서 콘크리트 관을 부식시키는 현상을 말한다. 관정 부식의 대책으로는 하수관 유속을 빠르게 하는 것(18-2)과 하수관 내에 PVC 등으로 피복을 입히는 방법이 있다.

유수지(우수 조정지)

01, 13-1, 13-2, 14-3

홍수조절용 소규모 저수지

• 우수조정지 용량 결정: Ripple's Method 사용 가능하나 특별한 경우 제외하곤 합리식 또는 수정합리식으로 설계 원칙. 유역 강우강도식 필요.

구조형식

• 댐식(제방 높이 15M 이하), 굴착식, 지하식, 현지 저류식

기타 부대 시설

맨홀 설치 간격

12-3

관로 내경(mm)	300 이하	600 이하	1000 이하	1500 이하	1650 이상
최대 간격(m)	30(특례)	75	100	150	200

참고 자료

• 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 321쪽. 
• KDS 61 40 00 :2017 관로시설 설계기준 7. 맨홀

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맨홀 설치 위치(04)

• 관거 기점, 방향 또는 구배 변화하는 곳
• 관이 합류하는 곳
• 유지관리 상 필요한 곳

맨홀 인버트

• invert (16-2) : 맨홀 내 퇴적물이 쌓이지 않게 하고, 맨홀 내 물기가 없도록 하며 퇴적물 부패로 인한 악취가 나지 않도록 하기 위해 설치하는 반원형 수로. 환기랑은 관계없다.

기타

우수받이

• 우수받이 : 우수에 의해 토사, 유기물 등이 하수관거 내로 유입되는 걸 방지하기 위해 설치된 시설.

역사이펀. 사이펀을 뒤집어놓은 모양이라서 역사이펀이라 함.

• 역사이펀(Invert Siphon) : 하수관거가 하천, 지하철, 기타 이설 불가한 지하매설물을 횡단하는 경우 사용(16-1)
• 역사이펀 설계 시 주의사항(99)
  • 상류관거 유속보다 증가시켜야 함.
  • 상하류 복월실에는 깊이 0.5m 이상 진흙받이를 설치
  • 양끝측 복월실에는 물막이용 수문, 각락공 설비를 함
  • 역사이펀 입구, 출구는 손실수두를 적게 하기 위해 Bell Mouth형으로 함.

Bell mouth는 이런 형태. 물론 이게 하수도 사진은 아님...

• 위어: 합류식 하수관거 우수토실에 사용