제1장 상수도(上水道) 시설계획 (5) 지수함수법(베기함수법)에 의한 방법 구예측경향이 잘 맞아 많은 도시에 적용가능

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1 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (5) 지수함수법(베기함수법)에 의한 방법 구예측경향이 잘 맞아 많은 도시에 적용가능
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (5) 지수함수법(베기함수법)에 의한 방법 구예측경향이 잘 맞아 많은 도시에 적용가능      Pn = Po + A na      여기서, Pn: 기준년으로부터 n년 후의 인구     Po: 현재인구를 100으로 했을 때 초년도의 인구(기준년의 인구)    n : 실적 초년도부터 계획년도까지 경과 년수     A, a : 상수로 최소 자승법에서 구함 (6) 도식해법 : 과거의 인구통계로부터 인구~연도 관계를 도상에 plot하고 인구증가 조건과 유사한 타도시의 비교      

2 제1장 상수도(上水道) 시설계획 그림 1-6 지수함수 경향곡선

3 제1장 상수도(上水道) 시설계획 2-3 계획 급수량
제1장 상수도(上水道) 시설계획 2-3 계획 급수량 현재 급수량은 총 인구를 기초로 해서 계산하며 통상 lpcd(litters per capita per day) 단위로 표시되며, 우리 나라의 도시의 평균 급수량은 300~500lpcd 정도이다.   (1) 계획급수인구의 추정      ① 계획급수 인구 = 추정인구 × 급수보급률      ② 급수보급률 = × 100 %          연평균 급수율은 과거의 통계치를 이용하여 Goodrich 공식으로 추정한다.            P=180t-0.10 (%)       여기서, P: 급수보급률 t: 일(day)   (2) 급수량의 종류   ① 1인 1일 평균급수량 = 1년간 총급수량 /급수인구×365일 ② 1시간 평균 급수량 = 1일 평균 급수량 /24     ③ 1일 최대급수량 = (1일 평균 급수량)×1.5

4 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ④ 1시간최 대 급수량 = 1일 최대 급수량 /24 ×1.5
제1장 상수도(上水道) 시설계획 ④ 1시간최 대 급수량 = 1일 최대 급수량 /24 ×1.5   ⑤ 1일 최소급수량 = (1일 평균 급수량)× 60/100 ⑥ 월 최대사용수량 = (1일당 평균 사용수량)×30일×1.25   ⑦ 계획 1일 최대급수량 = 계획 1인 1일 최대급수량 × 계획 급수인구 ⑧ 계획 1일 평균급수량=(계획 1일 최대급수량)×{0.7 (중․소도시) /0.8 (대도시,공업도시) ⑨ 계획 1일 최대급수량=(계획 1일 평균급수량)×{1.5 (중․소시) /1.3 (대도시,공업도시) ⑩ 급수 보급률 = 급수인구 /총 인구 ×100%

5 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (3) 계획시간 최대급수량(計劃時間最大給水量:사용 수량)의 변동
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (3) 계획시간 최대급수량(計劃時間最大給水量:사용 수량)의 변동 ① 연간을 통하여 1시간 급수량 중에 최대가 되는 것으로서, 1일 최대급수량의 1시간 분의 130%(대도시․공업도시)~150%(중․소도시)로 보면 좋다.   ② 급수량은 1일 중에도 시시각각으로 변화하며, 보통 조석(朝夕)의 식사시간에 최대부 하(peak load)를 나타내고 있다   ③ 1일간에 시간 변동량이 최대가 될 때의 1시간당 급수량을 시간 최대 급수량이라함 (4) 계획년차 : 수도시설이 완성된 후 즉시 인구의 도시집중, 도시개발 등으로 급수구역의 확장과 인구의 증가로 인하여 수도시설의 확장이 필요하게 되므로 도시의 성격, 규모, 장래의 발전성 등을 고려해야 한다.     ① 정수시설, 배수시설(배수지관): 10~15년     ② 수원지시설, 송수관, 배수본관, 펌프장: 20~30년

6 [표 1-2 수도구조물에 따른 수도사용량 비율변화표 ]
제1장 상수도(上水道) 시설계획 [표 1-2 수도구조물에 따른 수도사용량 비율변화표 ] 시  설 연평균 1일 사용수량에 대한 100분비 설계기간(년) 1일 평균 급수량 100 수원지, 저수지, 유역면적결정 1일 최대평균급수량 125 보조저수지, 보조 용수 펌프의 용량결정 1일 최대급수량 150 취수, 도수, 정수, 배수시설(여과지 면적, 송수관구경, 배수지)결정 시간 최대급수량 장기적으로 필요한 크기로 시설한다. 배수본관의 구경결정, 배수펌프

7 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (5) 평균 사용수량의 특징 ① 대도시는 소도시에 비하여 사용 수량이 많다.
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (5) 평균 사용수량의 특징   ① 대도시는 소도시에 비하여 사용 수량이 많다      ② 공업도시는 사용수량이 많다. ③ 문화수준이 높은 도시는 낮은 도시 보다 많은 경향이 있다.     ④ 온도 높은 지방은 한랭지방보다 많다.   ⑤ 급수방식에 따라 차이가 있다(정액급수의 수도는 계량급수의 수도보다 현저하게 소비량이 많다.) (6) 급수량의 종류    ① 가정용수: 가정에서 사용되는 음료, 취사, 세탁, 목욕, 청소 등에 사용되는 물로, 1인 1일당 급수량은 100ℓ 이상    ② 공업용수: 수돗물을 공업용으로 사용하는 곳은 비교적 소규모 공장이며, 대규모 공장은 공업용수를 별개의 전용수도로 한다.

8 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ③ 영업용수: 음식점, 여관, 호텔, 유흥장, 백화점 등 영업용으로 사용되는 물
제1장 상수도(上水道) 시설계획     ③ 영업용수: 음식점, 여관, 호텔, 유흥장, 백화점 등 영업용으로 사용되는 물     ④ 공공용수: 관공서, 학교, 병원, 군대, 도로의 살수, 소화용수 등     ⑤ 불명수량: 접합부분에서 누수, 시공의 불량, 유지관리의 불완전, 관내 수압 상승으로 인한 누수 등으로 총급수량의 10~30 %     ⑥ 소화용수       평소에는 사용이 전무하나, 화재가 발생하면 한꺼번에 물을 많이 사용 소화용수를 추정하는 방법은 다음과 같다.       ㉮ National Board of Fire Underwriters(NBFU) : 미국 화재보험위원회 공식

9 제1장 상수도(上水道) 시설계획 3. 수원과 취수 3-1 수원의 구비조건 상수도의 수원은 장래의 인구증가를 감안한
제1장 상수도(上水道) 시설계획 3. 수원과 취수 3-1 수원의 구비조건   상수도의 수원은 장래의 인구증가를 감안한 장래성, 위생성, 수원 개발에 대한 경제성을 검토하여 선정   ① 계획량을 충분히 확보할 수 있는 풍부한 양   ② 음료수로 사용할 수 있는 양질의 수질   ③ 오염의 염려가 없을 것   ④ 장래의 계획량 증가에 문제가 없을 것   ⑤ 급수지에 가까울 것   ⑥ 자연유하로 도수할 수 있을 것(충분한 수두)   ⑦ 계절적으로 수량 및 수질의 변동이 적은 곳 BOD상수원수 등급기준 상수원수 1급수(1ppm이하)  : 여과 등에 의한 간이 정수 처리 후 사용 상수원수 2급수(3ppm이하) : 침전 여과 등에 의한 일반적 정수처리 후 사용 상수원수 3급수(6ppm이하) : 전처리 등을 거친 고도의

10 제1장 상수도(上水道) 시설계획 3-2 수원의 종류 및 특성 (1) 천수(meteoric water) (대기수)
제1장 상수도(上水道) 시설계획 3-2 수원의 종류 및 특성   (1) 천수(meteoric water) (대기수)      ① 비, 눈, 우박 등의 강수의 총칭      ② 낙도와 같은 지표수나 지하수가 부족한 곳에서 수원으로 사용     ③ 기상학적 순환에 의하여 육수나 해수로부터 증발한 수증기가 응결된 것으로 실질적으로는 증류수이지만 지상에 낙하하는 동안에 공기중의 SO2, CO2, 먼지, 세균 등과 같은 불순물을 함유하여 상수원으로서는 부적합. 지하수에 비해 광물 질을 적게 함유하므로 연수.

11 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (2) 지표수(surface water)
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (2) 지표수(surface water)      지표수에는 하천수, 호소수, 저수지수가 있다. 상수원으로는 대부분 지표수를 이용 하고 있으며, 지표수는 취수가 간편한 대신 오염의 염려가 있기 때문에 상수원 보호 및 관리에 많은 신경을 써야 된다. 하천수를 수원으로 할 때 수원의 선정기준은 갈수 량을 기준으로 하며, 지표수의 특징은 다음과 같다.       - 부유성 유기물이 풍부 공기성분이 많이 용해되어있음 - 경도가 작다   - 하천수는 상수원수로 가장 많이 사용되고 있다     ① 하천수(river water) : 수질은 기상, 기후의 연향을 받기 쉬우며, 수온은 계절적 변화 차가 크며, 수질은 보통 호소수나 저수지수보다 나쁘다.

12 제1장 상수도(上水道) 시설계획 [ 표 1-3 하천의 수질기준 ] 구 분 등 급 이용 목적별 적용대상 기 준 수소이온농도
제1장 상수도(上水道) 시설계획 [ 표 하천의 수질기준 ] 구 분 등 급      이용      목적별 적용대상 기   준 수소이온농도 (pH) 생화학적 산소요구량 (BOD) (mg/ℓ) 화학적 산소요구량 (COD) 부유물질량 (SS) 용존산소량 (DO) 대장균 군수 (MPN/ 100mℓ) 생 활 환 경 Ⅰ 상수원수 1급 6.5～8.5 1이하 25이하 7.5이상 50 이하 Ⅱ 상수원수 2급 3이하 1,000 이하 Ⅲ 상수원수 3급 6이하 5.0이상 5,000 이하 사람의 건강 보호 전    수 역 ․카드뮴(Cd) : 0.01mg/ℓ이하         ․비소(As) 0.05mg/ℓ이하 ․시안(CN) : 검출되어서는 안됨.      ․수은(Hg) : 검출되어서는 안됨. ․유기인 : 검출되어서는 안됨 ․납(pb) : 0.1mg/ℓ이하  ․크롬(Ⅵ)(Cr6+): 0.05mg/ℓ이하 ․폴리염화비페닐( PCB) : 검출되어서는 안됨 ․음이온계면확성제(ABS) : 0.5mg/ℓ이하

13 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ② 호소수(lake water): 침전에 의한 자정작용이 크고, 수온이 호소의 정체 순환현상을지배하는 최대 요인 [표 1-4 호소의 수질기준 ] 구 분 등 급      이용      목적별 적용대상 기   준 수소이온농도 (pH) 생화학적 산소요구량 (BOD) (mg/ℓ) 부유물질량(SS) 용존산소량(DO) 대장균 군수(MPN/ 100mℓ) 총 인 T-P 총질소 T-N 생 활 환 경 Ⅰ 상수원수 1급 6.5～8.5 1이하 25이하 7.5이상 50 이하 0.01 이하 0.2 이하 Ⅱ 2급 3이하 1,000 이하 0.03 이하 0.4 이하 Ⅲ 3급 6이하 5.0이상 5,000 이하 0.05 이하 0.6 이하 사람의 건강 보호 전  수 역 ․가드뮴(Cd) : 0.01mg/ℓ이하         ․비소(As) : 0.05mg/ℓ이하 ․시안(CN) : 검출되어서는 안됨.     ․수은(Hg) : 검출되어서는 안됨. ․유기인 : 검출되어서느 안됨 ․납(pb) : 0.1mg/ℓ이하  ․크롬(Ⅵ)(Cr6+): 0.05mg/ℓ이하 ․폴리염화비페닐( PCB) : 검출되어서는 안됨 ․음이온계면확성제(ABS) : 0.5mg/ℓ이하 ③ 저수지수(reservoir water)

14 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (3) 지하수(ground water) 지하수의 특징은 다음과 같다.
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (3) 지하수(ground water)    지하수의 특징은 다음과 같다.    ● 용해성 무기질 풍부   ● 경도가 높다    ● 지표수보다 깨끗  ① 천층수(shallow water)    ● 지하로 침투한 물이 제1 불투수층 위에 고인 물로 자유수면 지하수 층의 비피압 지하수를 말한다.     ● 지층이 얕아서 정화가 아직 부족한 상태의 물이며, 대장균이 나타나는 경우도 있다. 공기의 투과가 양호하여 산화작용이 활발하다.  ② 심층수(deep water)     ● 제1 불투수층과 제2 불투수층 사이의 피압면 지하수(압력수)를 말하며, 정화작용이 왕성하여 무균 또는 이에 가까운 상태.

15 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ● 연간 수온이 거의 일정하며, 물의 성분변화도 적으나, 산소가 부족하기 때문에 환원
제1장 상수도(上水道) 시설계획    ● 연간 수온이 거의 일정하며, 물의 성분변화도 적으나, 산소가 부족하기 때문에 환원 작용을 받을 수가 있다.     ● 각종의 지층을 통과하면서 철분, 망간, 수산화암모니아, 염소 등 광물질을 함유하는 경우가 많으며, 정확한 수량측정이 곤란하다  ③ 용천수(spring water)     ● 피압대수층에서 압력수가 지각의 균열틈을 통하여 지표로 용출되는 물.    ● 천연적으로 여과된 물이므로 청정하고 세균도 적으나, 다량의 물을 얻을 수 없으 므로 상수원으로는 부적합하며, 제주도에서 많이 볼 수 있다.  ④ 복류수(river-bed water)      ● 하천이나 호수의 저부 또는 측부의 모래, 자갈층 중에 포함되는 물을 말한다.     ● 심층수와 같이 철분, 망간 등의 광물질 함유량이 적고 수원으로 가장 적합하다. 채수방법은 집수매거나 천정호로 한다.

16 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ● 복류수 질은 하천에서 물이 유하하면서 포기, 일광, 자정작용에 의해 어느 정도 양호
제1장 상수도(上水道) 시설계획   ● 복류수 질은 하천에서 물이 유하하면서 포기, 일광, 자정작용에 의해 어느 정도 양호    ● 지층의 지질은 자갈, 모래 또는 양자의 혼합층으로 된 것이 좋다    ● 하상변동이 적고, 유로의 변동이 적어야 한다 (4) 해수(Sea water)      해수는 지구상에 존재하는 물의 약 97 %를 차지하고 있으며, 해수의 담수화는 금후의 수자원 개발상, 특히 건조지역에서는 큰 성과가 기대된다. 해수의 담수화방식에는 역삼투법, 전기투석법과 같은 특수한 막의 성질을 이용하여 해수 중의 염분을 제거 하는 방법, 증발법 등이 있다. 

17 제1장 상수도(上水道) 시설계획 그림 지하수층

18 제1장 상수도(上水道) 시설계획 3-3 취수 ● 취수시설은 적정한 수질의 수량을 집수하여 취수하는 시설
제1장 상수도(上水道) 시설계획 3-3 취수    ● 취수시설은 적정한 수질의 수량을 집수하여 취수하는 시설   ● 계획취수량은 계획 1일 최대 급수량을 기준으로 하며, 도수, 송수 시설 등에서의 손실량과 정수장에서 슬러지 배출수, 세척수 등을 고려하여 계획 1일 최대 급수량에 5~10%를 가산하여 산정. (1) 수원의 취수지점 선정조건    ① 수원으로서의 필요한 요건을 구비    ② 계획취수량이 최대갈수기에 있어서도 확보될 것    ③ 수질이 경제적으로 처리될 수 있는 양질    ④ 수리권의 확보    ⑤ 수도시설의 건설 또는 유지관리가 용이하고 안전이 확실하여야 한다.    ⑥ 장래확장에 대해서도 유리하여야 한다.

19 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (2) 취수지점으로서 적합하지 않는 장소 ① 오수와 공장폐수, 농지로부터의 농약유입지점
제1장 상수도(上水道) 시설계획 (2) 취수지점으로서 적합하지 않는 장소    ① 오수와 공장폐수, 농지로부터의 농약유입지점    ② 하구 부근에서 해수의 침투나 만조시 해수의 역류 등의 영향을 받는 지점    ③ 수상생활자에 의한 하천수가 오염될 염려가 있는 지점    ④ 수심의 변화, 하상의 상승 또는 저하의 염려가 있는 지점    ⑤ 한랭지에 있어서는 결빙의 염려가 있는 지점 (3) 수원별 취수지점의 선정     ① 하천 표류수 취수지점       ㉮ 장래 수심의 변화, 하상의 상승 및 하강에 대비해 유속이 완만한 지점       ㉯ 주변지역의 지질이 완고하고 홍수나 산사태로 취수에 지장이 없는 곳       ㉰ 하수에 의한 오염을 받지 않고 해수의 역류가 없는 곳       ㉱ 장래 하천 개수계획에 지장이 없는 곳

20 제1장 상수도(上水道) 시설계획 ② 호소의 취수지점
제1장 상수도(上水道) 시설계획    ② 호소의 취수지점       ㉮ 하수의 유입지점을 피하고, 바람이나 흐름에 의해 침전물의 교란 가능성이 적은 지점(호안에서 멀리 떨어진 지점)       ㉯ 항로에 가까운 지점, 호저에서 취수는 피할 것       ㉰ 취수시설의 축조를 위해 지초지반이 야호한 곳       ㉱ 온도변화, 파도 및 결빙장애를 피하기 위하여 수면에서 3~4m에서 취수, 대호수 에서는 10m이상의 깊은 곳에서 취수   ③ 지하수의 취수지점       ㉮ 해수의 영향을 받지 않는 지점       ㉯ 부근의 우물이나 집수매거에 적은 영향을 미치는 지점       ㉰ 복류수의 경우에는 장래 하천개수계획에 지장이 없는 지점       ㉱ 천층수나 복류수의 경우 오염원으로부터 15m 이상 떨어져 장래에도 오염의 영향을 받지 않는 지점

21 제1장 상수도(上水道) 시설계획 (4) 취수하는 방법
제1장 상수도(上水道) 시설계획  (4) 취수하는 방법     ① 취수관(intake) pipe)에 의한 방법: 수위변화에 영향을 받지 않는 지점에 설치하고 취수구에 스크린을 설치하여 부유물이나 물고기등이 유입되지 않도록 한다.      ㉮ 취수관을 하천 바닥에 설치      ㉯ 수위변동이 적은 하천수 취수에 적합      ㉰ 하천의 흐름에 지장을 초래하지 않음      ㉱ 중규모 취수에 적용      ㉲ 하상변화가 심한 곳에 사용할 때는 지장초래 가능      ㉳ 취수구 유입속도 : 15~30cm/s      ㉴ 취수관거 내 유속 : 0.6~1m/s

22 제1장 상수도(上水道) 시설계획 그림 1-8 취수관거