관로시설 설계기준 1장 총설

관로시설은 관로(管路), 맨홀(manhole), 펌프장, 우수토실(雨水吐室, 차집유량조정시설), 토구(吐 口, 방류구), 물받이(오수, 우수 및 집수받이) 및 연결관 등을 포함한 시설의 총칭이며, 주택, 상업 및 공업지역 등에서 배출되는 오수나 우수를 모아서 처리시설 또는 방류수역까지 이송 또는 유출시키는 역할을 합니다.

 

계획하수량

각 관로 별 계획하수량은 다음 사항을 고려하여 정합니다.

 

(1) 오수관로에서는 오수량의 시간적 변화에 대응할 수 있도록 계획시간최대오수량으로 합니다. 오수관로는 오수량의 시간적 변화에 충분히 대응하고 오수를 지체 없이 이송 또는 유출시킬 수 있어야 합니다. 계획시간최대오수량의 산출은 각 지역의 실정을 고려하여 정합니다.

 

• 계획시간최대오수량 : 계획1일 최대오수량의 1시간당 1.3 ~ 1.8배

 

(2) 우수관로에서는 해당지역의 적합한 강우강도, 유출계수 및 유역면적을 반영한 계획우수량으로 합니다. 계획우수량은 다른 하수량에 비해 발생량이 매우 많으므로 사용하는 강우강도, 유출계수 및 유출량 산출공식에 따라 결과에 차이가 큽니다. 따라서 각 지역의 실정에 적합한 강우강도 산출공식을 유도합니다.

 

(3) 합류식 관로에서는 계획시간최대오수량에 계획우수량을 합한 것으로 합니다. 관로단면결정의 중요한 요소는 계획우수량입니다.

 

(4) 차집관로는 각 지역의 실정, 차집･이송･처리에 따른 오염부하량 저감효과 및 그에 따른 필요한 비용 등을 고려한 우천 시 계획오수량으로 합니다. 합류식배수구역에서는 우천시 하수량의 일부를 우천시 계획오수량으로 하여 차집관로로 유하시켜야합니다. 우천시 계획오수량은  각 지역의 실정, 차집·이송·처리에 따른 오염부하량 저감효과 및 그에 따른 필요한 비용 등을 검토하여 정합니다.

 

(5) 계획하수량과 실제 발생하수량 간에 큰 차이가 있을 수 있으므로 이에 대응하기 위하여 지역실 정에 따라 오수관로의 관경결정 시 계획하수량에 여유율을 둘 수 있습니다. 여유율은 일반적으로 관경증가에 따른 비용부담, 배수구역의 유하시간 차이로 인한 여유율 등을 감안하여 정합니다. 계획하수량과 실제 발생하수량 간에는 큰 차이가 있을 수 있기 때문에 각 지역의 실정에 따라 계획하수량에 여유율을 두는 것이 좋습니다. 그러나 여유율에 따른 관경의 증가로 인한 경제적 부담, 간선관로 및 대구경 관로는 지선에서 하수의 유하시간 차이로 인한 여유율의 증가 등을 감안하여 결정합니다.

 

따라서 일반적인 여유율로서 오수관로인 경우 계획시간최대오수량에 대해 소구경관로(200～600 mm) 에서는 약 100%, 중구경관로(700～1,500 mm)에서는 약 50～100%, 대구경관로(1,650～3,000 mm)에서는 약 25～50% 정도 여유율을 갖도록 하는 것이 좋습니다.

 

 

유량의 계산

유량은 자연유하일 경우 매닝(Manning)공식 또는 쿠터(Kutter)공식을 사용하고, 압송식일 경우 하젠윌리암스(Hazen-Williams)공식을 사용하여 산출합니다.

 

(1) 유량계산 공식

$$ Q = A\times V $$

 

Manning 공식

$$ V=\frac{1}{n}\times R^{2/3}\times I^{1/2} $$

 

여기서, Q : 유량(m 3 /s) A : 유수의 단면적(m 2 ) V : 유속(m/s) n : 조도계수 R : 경심(m) (=A / P) P : 유수의 윤변(m) I : 동수경사(분수 또는 소수)

 

Kutter 공식

 

Kutter 공식

 

하젠윌리암스(Hazen-Williams)공식

$$ V=0.84935\times C\times R^{0.63}\times I^{0.54} $$

여기서, V : 평균유속(m/s) C : 유속계수 I : 동수경사(h/L) h : 길이 L에 대한 마찰손실수두(m)

 

(2) 관로의 유량계산 인자

① 경사는 관저경사를 사용합니다.

② 조도계수는 Manning식 또는 Kutter식에서 철근콘크리트관 및 도관의 경우 각각 0.013, 경질 염화비닐관 및 강화플라스틱복합관의 경우는 0.011을 표준으로 합니다.

③ Hazen･Williams식에서 유속계수 C 값은 110을 표준으로 하고, 직선부(굴곡손실 등은 별도 계산한다)만의 경우는 130을 표준으로 합니다.

④ 관로 단면적은 유량과 경사의 결정으로 주어진 식에 따라 구하며, 수심을 결정할때 원형거는 만류, 직사각형거는 높이의 90%, 말굽형거는 높이의 80%로 합니다.

 

(3) 개거의 유량계산 인자

① 유량은 등류(等流) 혹은 부등류(不等流)를 고려하여 계산합니다.

② 평균유속은 일반적으로 Manning식을 사용하여 구하고, 조도계수는 미국상하수도협회(Water Environment Federation, WEF)에서 제공하는 설계매뉴얼 MOP FD-20 등의 자료에서 제시하는 범위로 합니다.

③ 적당한 여유고를 갖도록 단면을 결정합니다.

 

(4) 관로의 단면

각 단면형의 수심에 따른 유속 및 유량 수리특성을 고려하여 정합니다.

 

 

유속과 경사

유속은 저유속인 경우 관로내 입자물질 침전과 이로 인한 통수능 부족과 준설 등의 유지관리가 요구되고, 고유속인 경우 관로손상, 내용연수 감소 등을 유발하므로 중력식인 경우 하류방향 흐름에 따라 관경이 점차 커지고, 관로경사는 점차 작아지도록 다음사항을 고려하고 유속과 경사를 결정합니다.

 

(1) 오수관로

① 계획시간최대오수량에 대하여 유속을 최소 0.6 m/s, 최대 3.0 m/s로 합니다.

② 지표경사로 관로경사가 급하게 되어 최대유속이 3.0 m/s를 넘게 될 때에는 단차(段差)를 설치하여 유속을 감소시키거나 단차설치가 곤란한 경우에는 감세공(減勢工) 설치, 관경이나 맨홀의 종별 상향 또는 수격(水擊)에 의한 맨홀파손 방지조치를 고려합니다.

③ 오수관로의 시점부에서 다른 지선관로에 접합하지 않는 구간에 설치된 관로의 계획하수량이 적어 최소유속 확보가 불가능한 경우는 현장여건을 반영하여 최소경사 5‰이상을 확보 합니다.

 

(2) 우수관로 및 합류식관로

① 계획우수량에 대하여 유속을 최소 0.8 m/s, 최대 3.0 m/s로 합니다.

② 우수관로 및 합류식관로에서는 비중이 상대적으로 큰 토사류의 침전방지가 필요하며, 급경 사지 등에서 과유속에 따른 관로손상, 유달시간 단축에 따른 하류지점 유량집중을 방지하기 위하여 단차 및 계단을 두어 경사를 완만하게 하여야 합니다.

 

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