농업용 관수로 부대시설 설계

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용어의 정의

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기호의 정의

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조사 및 계획

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재료

(1) 관수로 부대시설에 필요한 재료는 구조적 안전성, 경제성, 내식성 및 내구성 등을 검토하여 결정한다.

(2) 관수로 부대시설에 필요한 재료의 선정은 구조물의 결함발생 원인을 분석하여 적절하게 결정한다.

(1) 관수로 부대시설의 재료 특성은 관수로 부대시설의 요구성능을 만족하도록 결정한다.

(1) 관수로 부대시설에 적용되는 재료의 품질 및 성능시험은 한국산업표준(KS)의 기준을 따른다.

(2) 한국산업표준(KS)에 명시되지 않은 재료의 품질 및 성능시험은 국내·외적으로 검증되거나 유지관리 분야에서 통용되는 시험법을 적용한다.

설계

부대시설의 정의

(1) 부대시설은 농업용 관수로 시설을 계획하고 설계함에 있어 전체 관수로의 기능을 유지하는데 중요한 절대적인 영향을 주는 시설이며, 용수의 분배와 조절, 압력 조절 및 관리에 필요한 시설을 의미한다.

(2) 지하에 매설되는 부대시설은 시설보호나 유지관리를 위하여 구조물 외측 벽을 방수 처리한다.

(3) 관수로는 대부분 지하에 매설되므로 부대시설은 물론 관 매설 위치를 표시하는 표식을 설치해야 하며, 모든 자료는 데이터베이스(Database)화하여 관리하여야 한다.

(4) 제수변, 공기변, 유량계 등을 설치할 때는 시설관리나 물 관리를 위하여 압력계를 병설해야 한다.

(5) 매설되는 관의 상부에는 관 매설을 표시하는 관 경고용 적색 테이프를 관 상단 20~50cm에 매설하여 건설장비 등에 의한 관 파손을 예방해야 한다.

(6) 제수변 등 각종 밸브의 개폐시설은 향후 물관리 자동화시설의 도입 등을 고려하여 전동화하는 것을 원칙으로 하며 이는 원격제어 및 모니터링 시스템 구축을 전제로 한다. 특별한 사유로 전동화되지 않은 때는 스핀들에 조작장치를 부착하여 인력으로 개폐가 용이하도록 해야 한다.

분수공

(1) 분수공은 관수로 설계에 있어서 간선에서 지선으로 용수를 분배하는 분수구조물로서 관수로 형태 및 설치 위치에 따라 구조가 다양하다.

분수공의 기능

(1) 분수공은 관수로 설계에서 있어서 용수 간선에서 용수지선으로 용수를 분배하는 분수구조물로서 수로 형태 및 설치 위치에 따라 구조가 다양하다.

(2) 분수공은 수조형과 폐쇄형이 있으며, 수조형 분수공은 수문수조형, 월류수조형, 플로트밸브형으로 구분된다.

수조형 분수공

수문 수조(Gate Stand)형

(1) 수문 수조형 분수공은 주로 개방형 관수로의 분수공으로 사용되는 형식이다.

(2) 수조 본체는 보통 철근콘크리트 박스형 구조이며 분수기능을 확보하기 위해 분수되는 관로의 유입구에 수위와 수량 조절을 위한 수문을 설치한다.

(3) 상류로부터의 유량 변동에 따라 즉각적으로 수문을 조절할 수 없기 때문에 상류에서 유량이 증가하여도 수조를 넘쳐흐르지 않도록 여수로를 설치한다.

월류(Overflow) 수조형

(1) 월류 수조형 분수공은 개방형 관수로의 분수공으로 사용되는 형식이다.

(2) 수조 본체는 보통 철근콘크리트 박스형 구조이며 수조 중앙부 부근에 월류벽을 설치한다. 분수위 및 분수량의 조절은 월류벽에 설치된 수문 및 분수되는 관로의 유입구에 설치된 수문으로 한다.

(3) 월류벽은 계획최고수위보다 낮게 설치하여 적정 수위를 확보하고 유량 변동 시에 월류벽을 통하여 하류에 유하시켜 수조가 월류되는 경우가 없도록 한다.

(4) 분수측 수문의 직하류에 수문 수조형 분수공과 같이 통기공을 설치한다.

플로트 밸브(Float Valve) 수조형

(1) 플로트 밸브 수조형 분수공은 주로 반폐쇄형의 관수로에 사용되는 형식이다. 개방형 관수로에서도 관로의 오목하게 들어간 부분에서 분수할 때 관내 수압이 커서 수문 수조형, 월류 수조형의 분수공이 부적당하거나 비경제적일 때 사용한다.

(2) 수조 본체는 일반적으로 철근콘크리트 구조이다.

(3) 플로트 밸브에 의해서 관수로의 유수를 자유수면을 갖는 수조에 저류하여 지선으로 분수하는 형식이다.

(4) 하류 측에서 물을 사용하면 수조 내 수위가 내려가 토출구에 설치한 플로트 밸브가 열려 수조 내로 물이 유입되고, 하류 측에서 물을 사용하지 않으면 수조 내 계획 수위에 도달한 후 플로트 밸브가 완전히 닫혀 흐름이 멈춘다.

(5) 플로트 밸브는 플로트의 부력을 이용해서 개폐되기 때문에 상류 파이프라인과 상당한 수위차를 필요로 하고 수위의 변동에 따라 분수량이 변동한다.

폐쇄형 분수공

(1) 폐쇄형 분수공은 폐쇄형 관수로의 모든 분수공에 사용되는 형식으로 개방형 및 반폐쇄형 관수로 저위부의 분수공으로 사용할 수 있다.

(2) 관수로의 본선에 정T자형 이형관을 부착하여 지선의 관수로를 연결한 구조이다.

(3) 분수위(압)의 확보나 분수량을 조절할 필요가 있는 지점은 제수밸브(슬루스 밸브, 버터플라이 밸브)를 지선과 본선의 분기점에 모두 설치하나 지선 혹은 본선의 어느 한쪽에 설치한 구조도 있다.

(4) 제수밸브는 밸브의 보호와 보수점검 및 조작관리를 위하여 밸브실에 설치한다.

급수전

(1) 관수로 조직의 말단에서 포장으로 용수를 공급하여 급수하기 위한 장치로서 유량을 조절할 수 있는 밸브를 주로 사용하며 수동, 자동, 전동으로 개폐할 수 있도록 되어 있는 시설이다.

급수전의 기능

(1) 관수로 말단의 포장지점에는 관수로에서 포장으로 용수를 급수하기 위한 장치(급수전)가 필요하며, 수동이나 전동으로 개폐할 수 있도록 되어 있는 밸브와 급수를 자동으로 제어할 수 있는 자동급수장치 (자동물꼬 등) 등이 주로 사용된다.

(2) 자동급수장치(자동물꼬 등) 설치시 관개면적, 설계유량, 공급수두 조건 등을 검토한다.

급수전의 종류와 구조

(1) 관수로의 물을 지상으로 끌어내는 급수전은 관로에 정T관(말단에서는 곡관)을 설치하고, 그 위에 라이져(Riser)관을 세워서 상부에 급수전을 설치한 구조이다.

(2) 급수전은 지상으로 나와 있는 구조와 지하에 설치된 철근콘크리트관 등의 보호틀 내에 격납된 구조가 있다.

(3) 급수전 본체는 압력수가 유출되므로 내압강도가 큰 청동제나 알루미늄 합금제의 앵글밸브가 사용되고 있다.

(4) 토출구는 관이나 호스를 접속할 수 있도록 조인트가 달려 있고, 회전이 가능한 회전 앵글밸브도 사용한다.

(5) 급수전은 수동, 자동, 전동으로 개폐 조작할 수 있는 구조이다.

급수전(급수장치)의 선정

(1) 관수로 급수전은 물관리 효율이 높으며, 물관리 노동력을 절감할 수 있는 자동급수장치 (자동물꼬 등) 등을 선정한다.

(2) 자동급수장치(자동물꼬 등) 설치 시 자동급수 상황을 실시간 제공할 수 있는 모바일 정보제공시스템을 추가 할수 있다

조절시설

(1) 조절시설은 관개지역이 넓거나 용수체계상 취수량, 통수량 및 수요량을 시기적으로 조절하기 위하여 관수로 용수계통 중간 또는 포장 근처에 용수를 저류하여 물을 적기에 용수를 공급하고 용수의 효율을 높이기 위하여 설치한다.

조절시설의 종류

(1) 조절시설에는 취수량, 통수량 및 수요량을 1일에서 수일간 조정할 목적으로 설치하는 조절지와 1일 이내의 공급량과 수요량의 시간적인 차를 조정하는 것을 주목적으로 하는 팜폰드나 배수조가 있다.

(2) 관수로 시스템의 설계에서는 조절시설의 설치위치, 규모 등의 결정이 매우 중요하므로 물 이용계획, 송․배수방식, 물 관리방식 등을 고려하여 관수로의 조정기능이 발휘되도록 검토해야 한다.

(3) 조절시설의 규모 결정 등 세부사항은 KDS 67 20 00 용배수로를 참고한다.

조절지

조절지 규모

(1) 송․배수 대상이 광역이고 물 이용 목적이 다양하면 용수량의 시간적 변동이 크고 복잡해진다.

(2) 수로 조직 내에 있어서 조절지까지의 관수로 조직을 점검·보수하고자 할 때 조절지 이하의 수요량을 확보함으로써 물 이용 조건을 충족시키고 수로계를 유기적이고 탄력적으로 운영하기 위하여 설치한다.

(3) 조절지 규모는 수원 용량에서부터 말단의 물 이용 시스템까지 전체 조직의 관련성을 고려하여 종합적으로 검토하여 결정한다.

(4) 시설기능 유지, 물 관리 편의, 사고 대비 등을 위하여 조절지를 통하지 않고 우회하여 하류에 직접 관개용수 공급이 가능한 바이패스관(By-pass)을 설치할 수 있다.

조절지의 구조

(1) 조절지의 구조는 저수용량이 큰 댐을 축조하여 저수하는 대규모 조절지, 아스팔트 라이닝이나 콘크리트 라이닝 또는 철근콘크리트 등으로 만든 소규모 조절지 등이 있다. 조절지 구조는 기술적인 면과 경제성을 충분히 고려하여 결정해야 한다.

(2) 조절지에는 적당한 방류시설을 설치하여 하천이나 계곡에 방류할 수 있도록 하여야 한다. 또한 관수로에 토사나 오염물이 유입되지 않는 구조로 한다.

팜폰드(Farm Pond)

팜폰드의 설치 목적

(1) 팜폰드는 하나의 관개 블록을 대상으로 원칙적으로 1일 이내의 용수 수급관계를 조정하는 것을 목적으로 설치하는 용수 저류시설이다.

(2) 관개 기간 중에 관개용수를 일시 저류하여 간선수로의 조직용량(최대 통수량)을 줄이고, 용수관리 손실을 감소시켜 상류측 간선수로의 송수 관리 효율을 높이기 위하여 설치한다.

팜폰드의 기능과 역할

(1) 말단에서의 관개 작업시간과 간선수로의 통수시간 사이의 시간차를 조정한다.

(2) 시설 원예작물 재배 지역에서 특정시간에 용수 수요가 집중되는 것을 완화한다.

(3) 관개 이외에 약제 살포, 시비, 동상해 방지, 풍해 방지 등 용수의 다목적 활용이 가능하다.

(4) 펌프에 의한 취수나 간선수로에서 분수시설의 제어가 원활하지 못할 경우 팜폰드를 통해 조절한다.

(5) 연장이 긴 간선수로에서는 유량조절 시 취수지점과 분수지점 사이에 응답 지연이 발생하는데 팜폰드를 설치하여 관리손실수량을 절감시키고 물관리 조작을 용이하게 할 수 있다.

팜폰드의 위치

(1) 팜폰드는 지선의 지배구역에 대하여 통수량과 용수량의 시간적 변동을 조정하는 시설로 지선의 분수점 아래에 지선수로 최상부의 지형상 유리한 지점에 설치한다.

팜폰드의 용량

(1) 평상시 1일 조용수량과 관개시간을 각각 (㎜/d), (h), 피크 시의 1일 조용수량과 관개시간을 각각 (㎜/d), (h)라고 하면 다음 식이 성립된다.

(2) 관개면적을 (㏊)라면 1일 조정용량 (㎥/d)는 다음과 같다.

이 식에서 최대 1일 조정용량은 = 12일 때 발생하며 이다.

피크 시, 24시간 동안 관개를 한다면 위 식에서 를 대입하면 가 된다.

팜폰드의 설치 시 검토사항

(1) 지형적 또는 경제적 제약 때문에 팜폰드의 설치가 부적당한 경우에는 각 지선의 유량제어를 고도화하여 기능을 보완할 수 있다.

(2) 일반적인 관개시설에서는 계획시점에서 구상한 물 이용 상황이 그대로 재현되지 않으며 시간이 경과함에 따라 변화하는 경우가 있으므로 부득이한 경우를 제외하고는 생략하지 않는 것이 좋으며 부득이 생략하는 경우에도 안전성에 대해서는 충분히 검토해야 한다.

팜폰드의 구조

(1) 팜폰드의 구조는 설계조건, 현지 지형조건, 경제성 등을 고려하여 방수시트, 아스팔트라이닝, 콘크리트라이닝, 철근콘크리트 구조 등을 선정한다.

(2) 토사나 오염물 외에도 바람에 의한 이물질의 유입을 방지할 수 있어야 한다.

(3) 팜폰드의 유효저수용량을 유지하기 위한 퇴적물 배출시설 등을 설치할 수 있다

(4) 팜폰드의 유지관리를 위한 수위계, CCTV 등을 설치할 수 있다

설계수위의 결정

(1) 설계수위는 유효수심, 사수위, 여유고를 고려한 최고수위를 원칙으로 한다. 팜폰드의 유효저수용량을 결정하는 수심은 송

(2) 유효수심은 만수위(FWL)부터 저수위(LWL)까지의 수심을 말하며, 만수위는 상류측 동수 경사선 이하, 하류측 말단 동수경사선 이상이 되도록 결정하고, 팜폰드 관개구역 말단의 압력변동, 설치용지 규모, 경제성 등을 고려한다.

제어방식

(1) 유압 제어방식은 팜폰드의 수위에 따라 무동력으로 작동하는 방식이 구조가 단순하고 경제적이다.

(2) 무동력 형식은 수위의 변동에 연동하여 작동하는 플로트식 밸브가 적절하다.

(3) 플로트식 밸브는 팜폰드의 수위가 일정치에 도달하면 밸브가 수압에 의하여 폐쇄되고, 수위가 저하하면 수압에 의하여 서서히 개방되는 무동력식 밸브로 무효방류를 방지할 수 있다.

(4) 플로트식 밸브는 지수는 가능하나 수량조절은 불가능하기 때문에 필요에 따라 유량제어장치를 계획한다.

배수조

일반사항

(1) 배수조를 사용하는 송수방식은 펌프송수방식에서 가장 바람직한 방법이며, 스프링클러 관개에서도 유리한 방식이다.

(2) 배수조는 주로 펌프의 운전과 정지시간 동안의 송·배수 차이를 조정하는 것이 목적이므로 적정한 용량으로 계획한다.

(3) 정전 시 또는 재해방지를 목적으로 하는 경우에는 필요수량의 전부를 배수조에 저류할 수 있도록 계획한다.

배수조의 용량

(1) 배수조의 규모가 클수록 펌프설비의 유지보수 또는 용수의 원활한 배수관리에 유리하므로 시설비가 허용하는 한 크게 하는 것이 바람직하다.

(2) 배수조의 최소용적은 배수조 내의 설정수위에 따라 펌프가 자동운전 하는 경우에는 펌프 On-Off의 허용빈도를 고려하여 결정한다.

조압시설

(1) 조압시설은 관수로에서 수위나 수압을 조절하여 관수로 내에 적정압력을 유지하여 용수 배분을 원활하게 하고 관체의 손상을 방지하기 위한 시설이다.

(2) 조압시설에는 감압수조형, 플로트 밸브 수조형, 감압밸브형, 수위 검지기형 등이 있다.

조압시설의 기능

(1) 조압시설은 용수의 원활한 배분을 위해서 필요한 수압 조건을 유지하기 위해 수위나 수압을 조절하거나, 잉여압력을 감압시켜 하류 관수로의 압력을 적정하게 유지하기 위하여 사용되는 부대시설이다.

조압시설의 종류

(1) 조압시설은 용수의 원활한 배분을 위해서 필요한 수위 조건을 유지할 수 있는 수위조절형과, 잉여압력을 감압시켜 하류 관수로의 압력을 적정하게 유지하는 감압형의 2종류로 분류할 수 있다.

(2) 수위조절형은 자유수면을 갖는 수조형(수문 수조형 및 월류 수조형)과 제수밸브를 이용한 밸브조절형이 있다. 감압형은 감압 수조형, 플로트밸브 수조형, 감압밸브형 등이 있다. 수위(수압)조절형을 감압형으로 사용할 수 있다.

수위조절형 조압시설

(1) 수조형

① 수문 수조형 개방형 관수로에 사용하며 대개의 경우 분수공을 겸하고 있다.

② 월류 수조형 중․소규모의 개방형 관수로에 사용하며 분수공을 겸하고 있다. 폐쇄형 분수공이나 급수전에 필요수위(수압)를 유지할 경우에도 사용한다.

(2) 밸브 조절형 폐쇄형 관수로에 이용하며 분수공을 겸하고 있다.

감압시설

감압 수조형

(1) 감압수조형은 개방형 관수로에서 잉여압력을 감압할 때 적용한다.

(2) 상부가 개방된 철근콘크리트 상자형 구조로 수조 내 수면적은 통수단면보다 크고, 관수로의 유수를 자유수면을 가진 수조 내로 방출하여 잉여압력을 감압(공중 방출, 수중 확산이나 유체마찰)하는 기능을 가지고 있다.

(3) 수조 높이는 일반적으로 수조 내 계획최고수위로부터 0.5∼1.0m의 여유고를 두어야 한다.

(4) 일반적으로 분수시설, 통기시설, 감시시설 등의 기능을 통합하여 설치한다.

플로트 밸브 수조형

(1) 플로트 밸브 수조형은 반폐쇄형 관수로에서 잉여압력을 감압할 필요가 있는 경우에 설치한다.

(2) 플로트의 부력을 이용해서 밸브를 자동으로 개폐하며, 구조는 선택하는 플로트 밸브의 종류에 따라서 다르다.

(3) 철근콘크리트 박스형 수조 내에 디스크형의 플로트 밸브를 설치한 구조와 평형 볼밸브를 설치한 구조 등이 있다. 지하수 등 깨끗한 물을 이용하는 경우는 주밸브를 수조 바깥에 설치하여 주밸브를 작동시키는 파이롯밸브(플로트 밸브)를 수조 내에 설치한 구조를 택할 수 있다.

감압밸브형

(1) 감압밸브는 폐쇄형 관수로에 설치한다.

(2) 관수로에 자동 감압밸브를 설치하여 상류부 압력변동에 상관없이 하류부 수압을 일정하게 유지하기 위한 시설이다.

(3) 감압밸브 전후에는 제수밸브(슬루스 밸브나 버터플라이 밸브) 및 압력계를 각각 설치하고, 밸브 여과기 및 제수밸브가 달린 바이패스관도 설치한다.

(4) 감압밸브는 상하류의 압력차에 따라 자동으로 작동하며, 관경 50 ~ 1,500㎜, 적용압력(내수압) 범위는 1차측 수압 0.98MPa이다.

수위 검지기형

(1) 수위 검지기형은 반폐쇄형 관수로에 사용한다.

(2) 수위 검지기와 전동밸브를 설치하여 하류 수조의 수위를 자동으로 제어한다.

통기시설

(1) 통기시설은 관로 안의 공기를 배출하여 물의 흐름을 원활하게 하거나, 관로에 공기를 공급하여 부압이나 수격작용, 캐비테이션 등을 방지하기 위한 시설이다.

통기시설의 기능

(1) 통기시설은 관수로 운영 중에 발생하는 관로 안의 공기를 관로 밖으로 배출하여 물의 흐름을 원활하게 하거나, 관로 안에 공기를 공급하여 관수로에 손상을 줄 수 있는 부압이나 수격작용, 캐비테이션 등을 방지하기 위한 관로 보호시설이다.

통기시설의 위치

(1) 관로의 유입구 취수문 직하류에 설치한다.

(2) 평탄한 경사에서 하향 경사로 급격하게 변화되는 지점에 설치한다.

(3) 경사 관로에 설치된 제수밸브의 직하류에 설치한다.

(4) 관로의 고위부에 설치한다.

(5) 하향 경사 구간에서 관로 경사가 변화하는 등 필요하다고 판단되는 지점에 설치한다.

(6) 관로의 기복이 없는 연장이 긴 직선구간에서는 400~500m에 1개소 정도로 설치하도록 한다.

통기시설의 종류

(1) 통기시설은 통기공, 통기스탠드, 공기밸브로 분류한다.

통기공

(1) 관로의 공기 배제 및 공급을 위해 관로 유입구의 분수문 또는 밸브 후방에 설치한다.

통기스탠드

스트레이트밴드형 및 박스밴드형

(1) 수격압 완화, 감압 등을 위해 설치한다.

(2) 스트레이트밴드형은 원심력 철근콘크리트관을 사용하는 관로에서 관로와 같은 관경의 관을 부착시킨 구조이다.

(3) 박스밴드형은 관로 관경 이상의 크기를 가진 철근콘크리트 박스 스탠드를 설치한 구조이다.

(4) 스탠드 높이는 관로의 최대허용압력과 주변환경을 종합적으로 고려하여 결정하며, 일반적으로 지상 1.0 ~ 5.0m로 한다.

(5) 스탠드 높이가 낮은 경우는 보호선반 등의 위험방지 시설을 설치한다.

압축형

(1) 압축형은 통기시설의 대표적인 형식이며, 정수두선이나 동수두선 중 큰 쪽의 수두선에서 지표까지 차이가 5.0m 이하인 경우에 사용한다.

(2) 관경은 일반적으로 50∼125㎜의 관을 사용하고, 끝 부분은 180° 곡관을 부착한 구조로 되어 있다.

(3) 스탠드 내 최고수두에 0.5∼1.0m의 여유고를 고려한다.

공기밸브

(1) 공기밸브는 관 내 공기를 배제하거나 흡입하기 위하여 설치한다.

(2) 관로 종단 상에서 상향 돌출부에 설치하여 관내의 공기 배제와 관 내부로 공기 공급을 위하여 사용한다.

유말시설 및 급수전의 이용

(1) 유말시설 또는 급수전이 다수 설치되는 구간의 관로에서는 급수전이 통기시설의 기능을 겸비할 수 있으므로 일반적으로 통기시설을 생략할 수 있다.

(2) 배기하기 어려운 장소에 관로가 있어 통기가 곤란할 때는 통기시설의 설치를 검토하여야 한다.

(3) 관로의 관경이 급수전의 관경에 비하여 매우 클 때는 공기주머니가 발생할 수 있으므로 주의하여야 한다.

안전시설

(1) 관수로 시설을 안전하게 관리하기 위해 설치하는 역류 방지를 위한 역지변, 수격작용 방지를 위한 서지 탱크(Surge Tank)나 공기 챔버(Air Chamber) 등의 환충장치, 그리고 안전 밸브 등을 안전시설이라고 한다.

안전시설의 기능

(1) 관수로에 발생하는 압력변화를 경감·배제하고 역류, 수격작용 등으로 관로에 영향을 미칠 우려가 있는 경우에 이를 경감시키기 위해 설치한다.

역류방지 밸브

(1) 펌프의 배출 측에 설치하여 펌프 정지 시 역류를 방지하는 밸브로 유압장치를 사용한 완폐쇄형, 스프링을 내장한 강제 급폐쇄형 등이 사용되고 있다.

(2) 바이패스 밸브를 이용한 펌프 배출 측의 역류방지 밸브는 바이패스 밸브를 항시 열어두면 관로는 언제나 만수 상태를 유지할 수 있는 이점이 있으나, 바이패스 밸브를 전부 열어두면 펌프 정지 시 역류에 의한 수격압이 후드밸브까지 미쳐 밸브를 파괴시킬 위험이 있기 때문에 바이패스 밸브의 개방 정도는 충분히 주의하여 너무 많이 열리지 않도록 한다. 개방 정도는 설계 시 결정되기 때문에 이를 참고로 한다.

안전밸브

(1) 안전밸브는 일정한 하중 또는 스프링의 힘으로 눌려져 있기 때문에 평소에는 닫혀 있지만 펌프의 급격한 시동, 정지나 관수로 속에 설치한 제수밸브 등의 급폐쇄 시 발생하는 이상 압력에 의하여 밸브가 열려 물이 배출되고 수압이 내려가면 다시 밸브가 닫히는 구조로 되어 있다.

(2) 안전밸브는 펌프 토출측의 송수관이나 압력수조에 달려 있으며 감압밸브와 병행하여 설치한다.

(3) 수격압 완충장치로 펌프 송수관이 돌출형 배관인 곳은 펌프 급정지 시 발생하는 부압에 의한 펌프의 파괴를 막는 장치로 서지탱크 등을 설치하고 있다.

수격압 완충장치

조압수조(Surge Tank)

(1) 송수 중의 펌프가 갑자기 구동력을 잃을 경우 펌프의 회전속도가 저하되어 양수능력을 잃게 되고 송수관 내압이 급히 저하된다.

(2) 이때 부압(-)이 절대진공 가까이(약 10m)까지 내려가면, 관내의 물이 그 점에서 증발하여 공동부가 발생하고 수주가 분리되어 관로가 찌그러질 수 있다.

(3) 물줄기 분리 후 어느 정도 시간이 경과하면 상류측의 물과 하류측의 물이 부딪쳐서 수주가 재결합할 때 높은 충격압이 생겨 관로가 파손될 수 있다.

(4) 자연압력식 관로에서는 하류측 밸브의 제어와 관련해서 수격압이 발생하기도 한다.

(5) 이러한 피해를 방지하기 위해 조압수조를 설치한다.

보통 조압수조

(1) 조압수조를 관로의 상향 돌출부에 설치할 때에는 주의하여야 한다.

(2) 펌프의 시동이나 정지 시에 관내의 유량변동에 따른 수조의 수면 변동이 최소화되도록 한다.

(3) 부압 발생 방지를 위해서는 부압 발생 예상 위치에 설치한다.

(4) 월류가 발생하지 않도록 충분한 높이로 설치하고 월류를 대비하여 방수로를 설치한다.

(5) 용수공급 중에 수조에 공간이 생기거나 관로 내에 공기가 들어가지 않도록 충분한 용량으로 설치한다.

(6) 자연유하에 의한 수격압에도 효과가 있도록 한다.

일방향 조압수조

(1) 일방향 조압수조는 펌프 운전 시 관로에서의 역류를 방지하기 위하여 관수로와 수조 사이에 연결관으로 체크밸브를 설치한다.

(2) 보통 조압수조에 비하여 수조 높이를 낮추는 것이 경제적이지만 효과가 없는 경우도 있으므로 주의하여야 한다.

(3) 조압수조에 대한 보충수는 자동급수가 되도록 급수관을 설치하고 플로트밸브에 의해 수조 내의 수위를 유지할 수 있도록 한다.

압력수조

(1) 압력수조는 펌프의 급정지 시에 압력수조 내의 물을 관로로 급수하여 관내의 압력강하를 방지하는 시설이다.

(2) 압력상승에 대해서도 효과가 있으므로 펌프를 자동 운전하고자 하는 경우에는 압력수조에 의한 압력상승 방지 효과를 검토하는 것이 효과적이다.

(3) 자연유하에 의한 수격압에도 효과가 있다.

(4) 압력수조에는 공기압축기, 배기전자밸브, 수위검출기, 수위계, 안전밸브 등이 필요하다.

공기탱크

(1) 금속제 용기 중에 들어 있는 고무제 에어백의 팽창수축에 의해 배관 내의 압력변화를 흡수한다.

(2) 연결 관경의 범위는 13∼300㎜ 정도이다.

(3) 설치위치는 관재의 탄성계수와 공기탱크의 흡수계수를 고려하여 수격압의 완화효과를 얻을 수 있는 장소로 한다.

안전밸브

(1) 제수밸브의 급개폐, 말단 관수로에 있어서 사용수량의 급격한 증감, 펌프운전의 급격한 시동과 정지 등으로 이상한 압력상승이 생기는 경우, 일정의 하중까지는 스프링의 힘으로 늘려져서 열려지지 않던 안전밸브가 고압에 의해 자동적으로 열려 방류하게 되고 수압이 내려가면 다시 닫히게 된다.

(2) 펌프계나 관로계 모두 펌프의 배출구 부근에 안전밸브를 설치한다. 단, 관로가 짧고, 압력변동의 주기가 짧은 때는 작동이 지체되어 큰 기능을 할 수 없다.

관리시설

(1) 관수로 조직을 운영하고 관리하기 위해서는 다양한 부대시설이 필요하다.

(2) 오니 배출, 폐기물 제거, 유량 측정 등 관수로의 기능이 제대로 발휘되도록 관리하기 위하여 설치한다.

관리시설의 기능

(1) 관수로를 안전하고 효율적으로 조작·운용하고 관수로의 기능이 원활하게 발휘될 수 있도록 관리하기 위하여 설치한다.

(2) 제수밸브, 배니시설, 제진시설, 맨홀 및 점검구(이물질배출장치 등), 감시수조, 양수시설, 수로, 여수로 등이 있으며, 이와 같은 관리시설은 목적에 맞도록 적절하게 배치해야 한다.

제수밸브

(1) 제수밸브는 유수 정지 및 유량조절을 위하여 설치하며, 사고의 복구나 시설보수, 관내의 점검, 배니, 배수조작, 충수조작 등에 활용하는 시설이다.

(2) 제수밸브는 설계상의 최대수두에 견딜 수 있는 견고한 구조를 갖고 조작이 용이하며 내구성 있는 것으로 한다.

배니시설 및 유말시설

(1) 관로 매설 후나 보수 시 세정수의 배수, 유지관리 및 관개기 이후 관내의 물을 배수하기 위해 설치한다.

(2) 급수를 시작할 때 관내의 공기를 배제하거나, 급수가 끝날 때 관에 침적된 이토를 배제하는 기능이 있다.

(3) 배수관은 정T관을 사용하고 배수용 지관과 본관을 연결시켜 배수관에 제수밸브를 달아 방류 장소까지 유도한다.

(4) 배수관 말단에는 배수구를 설치하며 일반적으로 철근콘크리트로 제작한다.

(5) 배수구는 배수관에서 분출수를 벽에 부딪혀 감세시키는 구조로 한다.

계량시설

(1) 용수량 관리를 위하여 유량을 측정할 수 있도록 분수공 등에 설치한다.

(2) 유량계는 사용목적 및 설치장소 등의 조건에 따라서 종류가 다양하며 차압식(오리피스 또는 벤츄리), 면적식, 초음파식, 날개바퀴식(수도미터)등이 있다.

방류구

(1) 저수조, 배수조, 분수공 등 자유수면을 갖는 시설에 설치한다.

(2) 방류구는 수조 구조물 측벽의 일정구간을 다른 부분보다 낮게 여수로를 설치하여 잉여수를 월류시켜 배제한다.

(3) 여수로를 통해 월류된 잉여수는 하천 혹은 배수로로 안전하게 방류할 수 있도록 한다.

(4) 여수로는 계획 최대유량을 방류할 수 있는 규모로 설치하고, 계획 최대유량을 방류할 수 없는 경우에는 상시분수량을 방류할 수 있는 규모로 설치한다.

(5) 여수로와 배니시설을 겸해서 설치하는 경우도 있다.

맨홀 및 점검구

(1) 관내의 점검, 청소, 보수 등을 위해 사람이 관내로 들어갈 수 있도록 호칭지름 800㎜ 이상의 관수로에는 원칙적으로 맨홀을 설치한다.

(2) 호칭지름 800㎜ 이하 관로에는 점검구(이물질배출장치)를 설치하여 하천, 도로횡단 등 향후 유지관리 시 관의 내부상태를 파악하여 관의 보수나 세척·갱생 등을 할 수 있다.

(3) 굴착 등이 어려운 구간 또한 시·종점부에 설치한다.

(4) 맨홀 및 점검구(이물질배출장치)는 직경 600㎜ ∼ 648㎜을 표준으로 수관교, 제수밸브 및 지형·지질이 변화하는 장소 등에 설치한다.

(5) 맨홀은 보통 상향으로 설치하고 맨홀 내의 공기를 배제하기 위해 공기밸브를 설치한다.

(6) 맨홀 뚜껑을 만들고 측면 벽에는 사다리를 설치한다. 철판 뚜껑은 관리자가 드나들 수 있도록 직경 500∼720㎜ 정도가 적절하다.

(7) 설치지점에서의 최고수위가 지상 1.0m 이내의 경우에는 감시수조를 설치한다.

수관교

(1) 하천, 계곡을 횡단하는 경우에 관로를 매설하는 것이 경제적·기술적으로 부적당한 경우에는 수관교를 계획한다.

(2) 수관교 형식에는 플레이트거더 또는 트러스 등의 구조물을 가설하고 그 위에 관체를 올려놓는 수관교 형식이 채택되어 왔으나 최근에 관 자체를 구조물로 하여 수관교를 설치하고 있다.

(3) 상부구조는 관 자체를 보로 하는 파이프빔·파이프아치 수관교, 관과 보강부재와의 조합을 보로 하는 보강 수관교 등이 있다.

(4) 하부구조는 상부하중, 적재하중 등을 충분히 고려해서 철근콘크리트 구조로 견고하게 설치한다.

(5) 수관교는 신축조인트로 본관과 접합시키며 중앙부에는 공기밸브를 설치한다.

(6) 유지관리를 위해서 상부는 통행이 가능한 구조로 설치하고, 수관교 부근에는 배수시설, 여수로 등을 설치하는 경우도 있다.

(7) 도로교 등에 첨가하여 사용하는 교량첨가관은 강관을 일반적으로 사용하고 소규모의 경우에는 연성관 사용을 고려한다.

제진시설

(1) 관수로 내에 부유물이나 토사가 유입되면 제수밸브, 유량계, 관수장치 등이 작동이 곤란하게 되므로 유입부, 조절시설, 관로에 제진시설을 설치한다.

(2) 관수로의 부대시설 중 제수밸브, 유량계, 공기밸브 등은 통수 중에 토사가 고장의 원인이 되고, 말단의 소구경 관로에서는 곡관부에 토사가 쌓여 통수를 방해할 수 있다.

(3) 관수로를 계획 시 제진에 대해 검토해야 하며, 통수단면이 작은 기기의 사용을 피하고, 관수로에 설치할 제진장치의 형식과 위치를 검토한다.

(4) 제진방법은 그물눈이나 스폰지 형태의 작은 공극으로 분리하는 방법과 소용돌이에 의해 발생하는 원심력을 이용하는 방법이 있다.

(5) 말단관수로에서 사용되는 관경은 밭에서는 30㎜, 논에서는 50㎜까지 쓰이는 경우가 있으므로 허용치를 관경의 1/3로 하면 10~20㎜ 정도의 제진기능이 필요하게 된다.

(6) 제진시설의 설계 시 사전에 입자의 크기나 양, 관로계획을 충분히 조사하여 이에 적합한 제진시설 위치나 형식, 용량을 결정한다.

(7) 제진은 일반적으로 큰 부유물을 먼저 제거하고 작은 부유물을 제거하도록 한다.

(8) 제진시설의 설치 위치는 하천 등에서의 취수구, 양수장의 흡수조, 팜폰드에서의 취수구, 개수로에서 분기되는 관수로 시점, 관로의 중간지점에 설치한다.

보호공

보호공의 크기

(1) 보호공의 크기는 밸브류 설치작업 등을 고려하여 필요한 작업 폭을 확보한다.

보호공의 치수 결정

(1) 보호공 내공치수(폭, 길이, 높이)는 관경, 여유폭, 사용하는 밸브류의 크기 등을 고려하여 각 관경마다 내공치수를 결정한다.

보호공의 설계방법

(1) 보호공에 작용하는 하중은 자중, 활하중, 토압, 지반반력 등을 고려한다.

관보호블록

(1) 관보호블록에는 수평방향, 연직상방향, 연직하방향의 3가지 형태가 있다.

(2) 관체 휨각과 시공성을 고려하여 관보호블록의 형상을 결정한다.

조립식 방수밀폐형 밸브 보호공

(1) 조립식 방수밀폐형 밸브 보호공의 특징은 ① 관로, 밸브실, 통로관이 일체형으로 근본적 누수 및 외수 차단, ② 공장 제작하므로 공사기간 단축, ③ 배관 라인만 연결하면 되므로 시공 간편, ④ 내부부재의 수리, 점검, 교체 등이 용이하다.

신축이음

일반사항

(1) 신축이음관은 관로의 온도변화에 의한 신축 및 부등침하에 의한 응력을 흡수하기 위해 설치한다.

(2) 연약지반이나 구조물과의 접합부 등 부등침하의 우려가 있는 장소에는 휨성이 큰 신축이음관을 설치한다.

신축이음의 종류

(1) 신축이음은 접동형, 파형, 고무형, 빅톨릭형 등이 있다.

도복장 강관

(1) 노출되는 관로부는 온도변화에 따라 관의 신축량이 크게 발생하므로 용접이음을 사용하는 도복장강관 관로에서는 관경에 따라 신축량을 고려하여 신축이음관을 설치한다.

(2) 신축이음관의 신축량, 온도변화량, 관로 고정방법 등을 고려한다.

(3) 매설되는 관로부는 신축이음관이 필요하지 않으나 제수밸브, 펌프 등 관로의 중간에 자유단이 발생하는 경우에는 밸브실 내에 신축이음관 또는 밸브접합관을 설치하고 밸브실 통과부에는 관이 축방향으로 변위될 수 있게 하고 수팽창성 지수재료, 수밀장치 등을 사용하여 외부지하수 등이 침입할 수 없는 구조로 한다.

(4) 관의 변위나 지반의 부등침하량이 작은 경우에는 메카니컬 이음, 텔레스코프형 이음, 빅톨릭크로스형 이음 등을 사용하면 효과적이나 지반의 부등침하량이 큰 경우에는 고무링 이음이나 벨로우즈형 이음 등을 사용한다.

덕타일주철관

(1) KP메카니컬 접합방식은 접합부가 가요성 이음으로 허용굴곡각까지 관의 굽힘이 발생하더라도 충분하게 수밀이 보장되므로 신축이음관의 설치가 불필요하다.