기 본 계 획

[안영숙(홍보팀장)]

1편 3장 . 상수도의 기본계획

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        기 본 계 획

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1) 기본계획의 목표

상수도의 기본계획은 장래에 그 도시에서의 상수도가 충분히 그 기능을 발휘하고 정산적인 발전을 이루게 할 목적으로 급수의 범위와 시설 능력의 결정에 있다.

2) 기초자료

(1) 급수량의 현황과 추정 : 필요한 관련자료 수집, 관련계획 등에 대한 조사

(2) 상수원에 대한 조사 : 수질 및 수질의 현황, 물이용 현황과 장래계획

(3) 주변의 자연조건 조사 : 지형 및 지질에 관한 조사,강우, 기온등의 기상조건

(4) 환경조건 : 도로의 교통 현황, 지하매설물, 주민의식 조사

(5) 관련된 각종 조사 : 가로 및 도로 계획, 하천 계획, 및 지하 매설 계획

3) 계획년차

장래의 어느 연차를 선정해서 그 연차에서 처음으로 시설의 공급능력이 충만되도록 미리 괴대한 능력을 시설해 주는 경우의 연차를 계획년차라 한다. 상수도 시설의 신설이나 확장은 장래 5~15년간의 경제성 등을 고려하여 아래 표와 같이 계획년차를 결정한다. 그리고 정수시설, 배수시러 등은 확장이 용이하므로 10~15년, 수원지 시설, 송수관, 배수 본관 및 펌프 설비등은 확장이 어려우므로 20~30년을 기준으로 한다.

상수도 시설물의 계획년도

항목	내용	계획기간(년)
큰 댐 및 대구경 관로	확장이 어렵고 비싸다	25~30
정호, 배수관로 및 여과지	확장이 쉬우나 (1) 이자율이 3% 이하인 경우 (2) 이자율이 3% 이상인 경우	20~25 10~15
직경 30cm 이상인 관	장기적으로 볼 때 대체 비율이 비싸다.	20~25
직경 30cm 이하인 관	장기적으로 필요한 크기로 시설한다.

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        계획 급수 구역

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계획 급수 구역은 계획년도에 급수가 되는 급수지역으로 지형, 거리 등에 따라 결정되며, 도시계획상 장래 발전 가능성을 고려하여 경저제거, 기술적으로 결정된다.

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        계획 급수 인구

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계획 급수 인구는 상수도의 물을 공급받는 인구로서 계획기간 내 추정된 인구수에 보급륡을 곱하여 결정한다. 계획급수 인구는 계획급수량의 결정에 필수적인 사항으로 인구 추정시에는 장래 인구 추정방법에 의하여 결정한다. 일반적으로 계획급수 인구는 계획년한을 크게 잡으면 시설 규모가 커지고 건설비도 많이 들며, 계획년한을 작게 하며 재차 확장해야 하는 등 비경제적이므로 대체적으로 15~20년을 표준으로 한다.

계획급수 인구별 1인 1일당 최대 급수량

항목	계획 1인 1일당 최대 급수량
10,000명 이하 50,000명 이하 500,000명 이하 500,000명 이상	100 ~ 150 ℓ 150 ~ 250 ℓ 250 ~ 350 ℓ 350 ℓ 이상

1) 급수 보급률

급수구역 내의 총인구에 대한 급수인구의 비율을 급수 보급률이라 한다. 신설수도의 경우 10~15년 후에 70~80%정도이다. 급수 보급률은 일반적으로 대도시는 소도시에 비하여 보급률이 크고, 항만도시와 공업도시 또는 지하수의 수질이 불량한 도시는 보통 도시보다 크다.

 

      (A : 급수인구, B : 급수구역 내 총인구)

급수 보급률은 과거의 통계수치를 이용하거나 Goodrich공식을 사용하여 추정한다.

 

     (P : 연평균 소비율에 대한 비율, t : 시간)

(1) 계획 급수 인구 : 급수구역 내 총인구 × 보급률(%)

(2) 급수구역 내 총인구 : 급수구역 내 상주인구 (유동인구 제외)

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        장래 인구의 추정

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산업발전에 따르는 인구의 중가나 기타 사회적 조건에 따르는 인구의 증감을 고려하여 결정하여야 한다. 장래 인구 추정 방법은 과거 약 20년간 시간을 고려하여 결정하여야 한다. 따라서, 인구 추정의 신뢰도는 다음과 같다.

(1) 추정년도가 커질수록 적어진다.

(2) 인구가 감소되는 경우가 많을수록 적어진다.

(3) 인구증가율이 높아질수록 적어진다.

1) 등차급수 방법(Arithmetical progression)

연평균 인구증가수 일정하다고 보고 계산하는 방법으로, 추정인구가 과소평가될 우려가 있기 때문에 발전이 느린 도시 또는 발전중에 있는 비교적 큰 도시에 적용하는 것이 적합하다.

   

(  여기서 P_n ; n년 후의 추정인구,  P_o ; 현재의 인구,  n ; 계획년수, q ; 년 평균 인구증가수,  P_t ; 현재로부터 t년 전의 인구 )

2) 등비급수 방법(Geometrical progression)

연평균 인구증가율이 일정하다고 보고 연평균 인구증가율을 기준으로 하는 방법이다. 따라서 상당히 긴 기간동안 같은 인구증가율을 가진 발전적인 도시에 적용하며, 발전이 둔화하여 인구증가율이 감소되는 도시에는 과대한 추정이 되는 단점이 있다.

   

(  여기서 r ; 년 평균 인구증가율 )

(  대도시 : r = 2 ∼ 3%, 중소도시 :  0.5∼ 1% ,  읍면 : 0 ∼0.3% )

3) 감소 증가율법(decreasing rate of growth method)

인구가 매년 감소하는 율로 증가한다는 가정에 기초를 두고 인구를 추정하는 방법이다. 먼저 포화 인구를 추정한 다음 구하고자 하는 장래인구를 다음과 같이 구한다.

   

( 여기서,  k : 포화인구, b : 상수로 감수 증가율이다.   , : 각각 계획년도의 인구와 현재의 인구, n : 현재부터 n년 후의 인구를 추정할 때 사용되는 지수 )

4) 최소자승법에 의한 방법

   

( 여기서,  Y : 증가인구, x : 경과년수, n : 과거의 인구자료수)

   

   

5) 지수 곡선식에 의한 방법(베키함수법, 정지수법)

등차급수법이나 등비급수법으로 인구를 추정할 경우 과다 또는 과소 평가되는 경향이 있을 수 있기 때문에, 이러한 단점을 보완하기 위한 방법으로 아래식과 같이 인구를 추정하는 것이다.

   

( 여기서 Pn ; 계획년도에 있어서 인구의 지수,  Po ; 현재인구를 100으로 한 경우의 실적 초년도의 지수,  n ; 실적 초년도에서 계획년도까지의 경과년수,  A, a ; 상수이며 최소자승법으로 구할 수 있다. )

   

등식의 좌변과 우변을 다음과 같이 놓으면 선형함수가 된다.     

   

등식들을 앞의 식에 대입하면 아래와 같이 된다.

   

X, Y에 대한 과거의 자료에 의해 최소자승법을 이용하면

   

   

6) Logistic curve 방법 (로지스틱 S 방법)

1838년 P. F. Verlust (벨기에 수학자)는 도시 인구의 증가가 변곡점을 가지고 있는 일종의 지수함수식과 잘 일치한다고 발표하고 이식을 Logistic Curve라 명명했다.  "도시의 일정구역 내의 인구는 0으로부터 세월의 경과와 함께 증가      하고 중간에 증가율이 가장 크며 증가율이 점차 감소하여 무한년 후에는 일정의 포화치에 도달한다"

       

(여기서 y ; 추정인구,  x ; 경과년수,  K ; 포화인구,  a, b ; 상수이고 산정에는 최소자승법, 3점법이 사용됨,  e ; 자연대수저(=2.7182.....)

   

   

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        급수량의 종류

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1) 가정용수

가정에서 사용되는 음료, 췻, 세탁, 목욕, 청소, 수세식 화장실, 살수되는 물을 가정용수라 한다. 보통 생활 정도의 표준 사용량은 80~100ℓ, 수세식 화장실을 사용할 경우는 대체로 1인당 30~50ℓ/day 증가된다.

2) 영업용수

대체로 음식점, 여관, 호텔, 유흥장, 오락장, 백화점, 이발관, 미용원 등 영업용에 사용되는 물을 영업용수라 한다.

3) 공업용수

수돗물을 공업용에 사용하는 곳은 비교적 소규모 공장이며, 대규모 공장은 공업용수를 별개의 전용 수도로 한다. 공업용의 사용수량은공업의 종류, 공장의 규모, 지하수 및 공업용수 사용의 유무 등에 따라 크게 다르다.

4) 공공용수

관공서나 일반 사무소, 학교, 병원, 군대의 급수, 도로의 살수, 하수관의 세척용, 소화용수 등에 사용되는 물을 공공용수라 한다. 일반적으로 1인 1일당 사용수량은 20~30ℓ로 복 있다.

5) 불명수량

불명 수량이란 배수관이나 급수관의 접합부분에서의 누수, 시곤의 불량, 유지관리의 불완전, 관내 수압 상승으로 인한 누수 및 소화전 누수와 그 밖의 공공시설에서의 누수 등으로 인한 수량을 말한다. 사용수량이라고는 말할 수 없으나 총급수량의 1-~30% 비유를 차지하고 있다.

6) 소화용수

급수량 이외에 화재시를 고려하여 소화용수를 포함시켜 설계하여야 한다. 소화용수량은 시간 최대 급수량과 배수시설의 규모 결정과 밀접한 관계가 있다.

(1) Kuichling공식

     

여기서 Q ; 소화용수량(m3/min),  P ; 인구 (1,000명 단위)

 단, 소화전 1개의 방수량은 600 ℓ/min으로 보고 계산한 것이다.

(2) Freeman공식

      

(3) NBFU(National Board of Fire Underwriters) - 미국국립소방협회

            - P의 단위는 1000

단, 20만명 이상의 경우에는 제2차 화재준비용으로 2000∼8000 gal/min를 가산한다.

(1m3=264.172gal)

 * 건축법규  ;  소화전 100∼150m 이내

                     소화펌프 동시 3개의 jet stream연결 가능, 용량 1100 ℓ/min

                    소화전 수압 양수기 가진 소방차 있는 경우 1.4 kg/cm2

                    양수기 가진 소방차 없는 경우 7.0 kg/cm²

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        계획 급수량

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급수량은 상수 소비량 또는 상수 요구량이라고 하며, 통상 lpcd(liter per capita day)의 단위로 표시한다. 우리나의 1인 1일당 급수량은 200~450 lpcd 정도이다. 취수, 도수, 정수, 송수 시설은 1일 최대 급수량을 수도 설계 기준으로 하며 저수시설과 배수실은 계획 1일 초대 급수량이 발생하는 날의 시간적 변화를 설계 기준으로 한다. 급수량을 결정하는 데 있어서는 기후조건, 생활수준, 하수도 설비 정도, 산업의 발달 정도, 사용목적에 따른 수질관계, 배수관망의 수압 등의 사항이 고려되어야 한다. 급수계획의 안전성을 위한 주의 사항은 다음과 같다.

(1) 갈수기를 대비하여 수원계통은 가급적 2개 이상으로 한다.

(2) 가능한 한 유하방식을 취하고 펌프의 사용을 적게 한다.

(3) 도수 및 송수관은 가능한 한 2개의 병렬 배관망을 형성하여 상호보완 급수가 가능하도록 한다.

(4) 우수, 지하수 등의 침투를 받지 않도록 한다.

(5) 정전에 대비하여 2개 이상의 전원을 연결, 유사시 상호보완적으로 활용할 수 있도록 한다.

1) 계획 1인당 최대급수량

급수시설을 신설하는 경우에는, 계획 1인 1일 최대 급수량은 도시의 성격, 발전사항이 흡사한 다른 도시의 실적을 참고로 하고, 결정할 때에는 과거의 실측자료를 기초로 하여 결정한다.

    계획 1일 최대 급수량 = 계획 1인 1일당 최대 급수량 × 계획 급수 인구

                                       = 계획 1일 평균 급수량 × 도시규모 [ 1.5 (중소도시), 1.3 (대도시, 공업도시) ]

2) 계획 1일 평균 급수량

계획 1일 평균 급수량은 약품, 전력 사용량의 산정이나 유지관리비나 수도요금에 사용되므로 재정계획에 필요한 수량이다. 그리고 계획 1일 최대 급수량의 70~80%를 표준으로 하여야 한다.

    1일 평균 급수량 = 연간 총급수량 / 365

    계획 1일 평균 급수량 = 계획 1일 최대 급수량 × 도시규모 [ 0.7 (중소도시), 0.8 (대도시, 공업도시) ]

    1인 1일 평균 급수량 = 1일 평균 급수량 / 급수인구

    월 최대 급수량 = 월평균 급수량 × (1.2~1.5) × 30일

3) 계획 1인 1일 평균 급수량

1년간에 급수되는 총급수량을 급수인구와 365로 나누어서 얻어진 수량을 계획 1인 1일 평균 급수량이라 한다. 계획 1인 1일 평균 급수량은 가정용수는 물론 각종 목적의 수량이나 누수까지도 포함된다.

    계획 1인 1일 평균 급수량 = 1년간의 총급수량 / (급수인구 x 365)

4) 계획시간 최대 급수량

1일간에서 시간 변동량이 최대로 될 때의 1시간당 급수량을 시간 최대 급수량이라 하며, 계획년차의 계획 1일 최대 급수량이 출현하는 날의 시간 최대 급수량을 상정해서 이것을 계획시간 최대 급수량이라 하여 배수관 계산의 설계에 사용된다.

    계획시간 최대 급수량 = 계획 1일 최대 급수량 / 24 × 도시규모 [ 1.5 (중소도시), 1.3 (대도시, 공업도시), 2.0 (농촌,소도시) ]

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