농업용 관수로 수리 설계

그림입니다. 원본 그림의 이름: 워터마크_국토부.jpg 원본 그림의 크기: 가로 787pixel, 세로 787pixel 사진 찍은 날짜: 2016년 08월 05일 오후 2:03

건설기준 코드 제・개정 연혁

∙이 기준은 농업용 관수로의 설계에 필요한 수리 설계에 대한 기술사항을 정한 것으로 제·개정 연혁은 다음과 같다.

∙농림축산식품부장관은 ｢훈령․예규 등의 발령 및 관리에 관한 규정｣에 따라 고시일을 기준으로 매 3년이 되는 시점마다 그 타당성을 검토하여 개선 등의 조치를 하여야 한다.

일반사항선입니다.농업용 관수로 수리 설계 KDS 67 25 25 : 2026KDS 67 00 00 농업생산기반시설 설계기준

목적

이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 신설 또는 개보수하는 농업용 관수로의 수리설계 시 준수하여야 하는 사항을 규정함을 목적으로 한다.

이 기준은 농업용 관수로 수리 설계에 있어 준수해야 할 기술사항을 규정하여 농업용 관수로 설계의 기술수준 향상과 체계화에 기여함을 목적으로 한다.

적용범위

이 기준은 농어촌용수 공급을 목적으로 하는 관수로 수리 설계에 적용한다.

이 기준에서 제시되지 않은 사항은 국가건설기준으로 제정된 타 설계기준을 적용할 수 있다.

참고 기준

관련법규

·KDS 67 25 05(1.3.1)에 따른다.

관련기준

·KDS 67 25 05(1.3.2)에 따른다.

용어의 정의

·KDS 67 25 05(1.4)에 따른다.

기호의 정의

·내용 없음

조사 및 계획

·내용 없음

재료

·내용 없음

설계

일반사항

관수로 수리 설계는 계획 최대유량을 안전하고 확실하게 통수할 수 있도록 관수로의 통수단면, 부대시설의 규모 및 제어방식을 검토하여 관수로의 용수공급 기능 및 수압에 대한 안전성을 확보해야 한다.

관수로 설계에 사용하는 유량은 계획최대유량을 설계유량으로 하지만 설계유량보다 적은 유량이 통수될 때의 유량 및 수압에도 주의해야 한다.

관수로 시설이 필요수량을 충분히 공급할 수 있도록 계획하고 관의 누수에 대한 대책을 검토한다.

관경결정에 사용하는 설계수위의 시점은 관리의 최저수위를 이용하고, 종점 또는 분수점 등은 관리의 최고수위를 이용한다.

유속은 관 재질이나 관경에 따라 허용최대유속과 허용최소유속을 검토한다.

관경 결정, 밸브구경 산정, 펌프양정 결정 등 시설규모 결정 및 밸브 조작 방법을 검토하기 위해 필요시 수격압을 산정한다.

유량조절 밸브 및 조압 시설, 수위조절 밸브, 펌프설비 등 부대시설의 운전조건을 검토하여 필요시 관수로 시설의 운전제어 계획을 수립한다.

설계순서

관수로 시설 설계는 기본설계 단계에서 개략 선정된 관수로 조직과 부대시설에 대해서 상세한 수리 및 구조 설계를 하는 것으로, 그 결과가 관수로 시스템의 설계에 적합한지를 그림 4.2-1의 수리계산 흐름도에 따라 검토한다.

설계유속

(1) 관수로의 설계유속은 송배수 방식, 노선 조건, 사용 관종, 관경 및 관수로 형식 등을 고려하여 경제적인 유속으로 결정한다.

설계평균유속

자연압식 관수로의 설계 평균유속 범위

(1) 관경 결정 시 시종점간의 낙차를 최대한도로 이용하여 유속을 가능한 한 크게 설계하는 것이 관경이 최소가 되어 경제적이다.

(2) 자연압식 관수로의 관경은 부여된 개개의 수리조건에 의하여 결정되기 때문에 허용최대유속 이내로 설계한다.

(3) 설계 평균유속이 빠르면 경사부의 관성력, 곡선부의 축방향력 등이 증가하므로 신중하게 검토해야 한다.

(4) 하류단에서 밸브조작을 하는 경우는 비정상류를 충분히 검토하여 시설의 안전성과 밸브조작에 의한 수격현상을 검토한다.

펌프압송식 관수로의 설계평균유속 범위

(1) 펌프압송식 관수로의 경우 일반적으로 펌프 흡입수조의 낮은 수위와 토출수조의 높은 수위로 양정을 설정하여 설계한다.

(2) 펌프압송식 관수로의 유속은 계획된 유량에 대하여 최소가 되도록 경제성을 고려하여 결정한다. 이때의 설계유속의 범위는 관의 안전성 등 관리상의 필요조건 등을 검토하여 결정한다.

(3) 관수로 관경은 간·지선 관로 전 구간에 대해 경제성을 고려하여 결정한다.

(4) 펌프 주변의 흡입관 및 토출관, 유량조절을 하지 않는 배니관 및 배수관에 대해서는 별도로 검토한다.

허용최대평균유속

(1) 관내의 허용최대평균유속은 관 내면의 상태 및 연결관의 수밀성 등에 따라 다르며, 관종별 허용최대평균유속은 관의 안전성 등 관리상의 필요조건을 검토하여 결정한다.

(2) 수리단위 내의 평균유속이 큰 경우에는 일반적으로 밸브조작 등으로 인한 이상 압력 변동이 발생하는 등의 문제가 발생하므로 충분히 주의하여 설계한다.

(3) 방수로, 여수로 등에서는 허용최대설계유속의 1.5배 이내로 설계한다.

허용최소설계유속

(1) 관내의 허용최소설계유속은 관내 부유토사 침전방지, 방제, 시비 등 다목적 활용을 고려하여 설계한다.

동수압

(1) 동수경사는 설계유속 범위 내에서 시점부터 말단까지 필요한 압력을 충분히 확보할 수 있도록 한다.

(2) 계산된 말단압력이 소요압력을 초과할 때는 적절한 감압시설을 설치하여 압력을 조절한다.

(3) 동수경사선은 관의 정부보다 높아야 하며, 동수경사선이 관의 정부보다 낮으면 관내수압이 대기압보다 낮아지게 되며 수중 공기가 분리되어 통수를 방해할 수 있으므로 노선 변경 또는 조압용(접속) 수조 설치 등을 검토한다.

(4) 설계유속 범위 내에서 시점부터 말단까지 필요한 압력을 충분히 확보할 수 있도록 관의 정부에서 동수경사선까지의 여유수두를 고려한다.

손실수두

(1) 관수로 내에서의 흐름은 내부마찰이나 유입, 유출, 단면변화, 형상변화, 기타 각종 관로구조물 등에 의해 에너지 손실이 발생하며, 이에 따라 수두가 감소하므로 관수로의 손실수두를 검토한다.

(2) 손실수두 계산시 마찰손실 및 부차손실의 합으로 산정하고, 관체 설계 압력 산정에 반영 등 KDS 및 국내 설계기준을 반영한다.

정상류 해석

(1) 관수로 설계시 계획된 시설에 대하여 정상류 해석기법을 적용한 관망해석을 실시하여 계획 설계 유량이 충분히 공급되었는지를 검토한다.

(2) 관수로 관경, 양정 등의 시설규모가 결정된 후에 용수이용 형태, 물관리 방법 등을 고려하여 관망해석을 하고 관수로의 통수단면 및 유량배분 능력을 검토한다.

(3) 검토 대상에는 수원이 복수인 경우, 관수로 조직이 관망인 경우, 지형변화가 심한 관수로 조직인 경우 등이 있다.

다점주입 관수로

(1) 수리적으로 일체가 되어 있는 송배수 관수로 조직에 있어 2개소 이상의 수원에서 동시에 용수를 공급하는 다점주입 관수로(Network with Multiple Sources)에 대해서 검토한다.

(2) 다점주입 관수로의 수리 검토 시에는 하천에서 자연취수, 유지 등에서 정수위 취수, 펌프에 의한 압력방식 취수, 펌프에 의한 배수조 방식 취수 등 수원의 종류에 따라 주의하여 검토한다.

비정상류 해석

(1) 비정상류 해석은 펌프나 밸브 등의 조작으로 인한 수격압 발생, 조정수조에 발생하는 수면진동(Surge 현상), 송배수 기능 이상 등의 문제가 우려되는 경우 검토한다.

(2) 비정상류 현상은 물과 관로의 탄성 및 압력파에서 기인하므로 운동방정식과 탄성에너지 변환을 나타내는 연속방정식으로 해석하며, 설정된 경계조건은 실제의 수리시설과 적합한지 충분히 검토한다.

(3) 비정상류 해석은 편미분방정식으로 표기되는 수리모형을 이용하며, 모형과 실측치의 비교 시에는 중요한 요소인 마찰계수와 압력파의 전파속도가 실측치와 최대한 일치되도록 모의한다.

(4) 비정상류 해석을 통하여 그 결과를 평가하고 설계에 이용 또는 안전 여부 등 대책을 검토한다.

수격압 해석

일반사항

(1) 관수로 설계 시 고양정 양수장의 정전시와 배수계 관수로의 밸브조작에 따른 수압변동에 대하여 수격압을 해석하여 경감대책을 수립한다.

(2) 농업용 관수로는 펌프, 분수공 등 배관 구성이 복잡하므로 주요 간선관로 등에 대한 수격압은 수치해법으로 해석한다.

(3) 수격작용의 해석은 수격작용 현상의 기본식에 회전 부분의 운동방정식, 펌프의 특성 및 펌프의 양정과 관로 하류의 압력과의 관계식, 기타 분기점과 합류점 등의 경계조건을 고려하여 해석한다.

(4) 수격압 해석은 경험에 의한 방법과 계산에 의한 방법으로 구분하며, 계산에 의한 방법은 간단한 관수로 해석을 위한 이론해법과 복잡한 관수로 해석을 위한 수치해법을 사용한다.

계산법의 적용범위

(1) 이론해법에 의한 수격압 계산은 계산순서와 취급 대상 수치가 간단하지만 여러 가지 제약이 따르므로 제약조건 이외의 계산결과는 신뢰도가 낮으며, 수격압 값은 최대치만 유효하며 압력파의 시간적 변화를 추적할 수가 없다. 단순한 관로조직(예시: 수조-관로-밸브, 펌프-관로-수조 등)을 대상으로 이론해법을 적용한다.

(2) 다수의 분수 밸브를 갖는 복잡한 수지상의 관수로 또는 수원, 수조 등이 많은 관수로와 같이 이론해법으로 해석하기 어려운 경우는 컴퓨터에 의한 수치해법을 이용한다.

(3) 경험적 방법은 구간을 나누어 설계할 필요가 있는 경우 적용하며, 이 값을 적용하여 설계한 관수로는 수치해법을 적용한 결과와 비교 검토한다.

설계수압

(1) 관수로의 구조설계에서는 관에 작용하는 내압하중으로 설계수압을 사용하며, 설계수압은 정수압(송수방식에 따라 동수압 사용 가능)에 수격압을 합하여 구한다.

이론해석

(1) 자연압력식 이론해법은 압력파의 전파속도, 밸브의 등가폐쇄시간 및 수격압을 고려하고, 펌프압력식 이론해법은 Parmakian의 도표 등을 이용하여 계산한다.

수치해법

(1) 경험법 또는 이론식으로 수격압을 추정하기 어려운 복잡한 관수로 가운데 중요한 관수로 조직 부분에 대해서는 수치해법으로 수격압을 해석하는 것이 바람직하다.

(2) 수치해법으로 분석해야 할 관수로는 폐쇄식 관수로, 펌프압력식 관수로, 복합 조절 시설 관수로(감압시설 및 유량조정시설) 등이 있다.

경험법

(1) 경험적인 방법에 의해서 계산한 수격압은 밸브 특성, 밸브 개폐속도, 관로의 길이, 정수압, 관의 재질 등에 따라 달라진다.

(2) 자연압력식 관수로는 개방식, 폐쇄식 및 반폐쇄식으로 수격압을 결정한다.

(3) 다수의 분기관, 다수의 밸브가 설치된 관수로에 대해서는 분기밸브지점, 분기점 또는 배니밸브 등 밸브류 설치지점의 작용수압을 기준으로 하여 수격압을 결정한다.

(4) 펌프압력식 관수로의 수격압은 송수방식으로 결정되는 정수압을 기준으로 계산한다.

수격압 대책

(1) 관수로에서는 수격작용에 의한 피해를 방지하기 위하여 부압 발생 방지와 압력상승의 경감 등 안전대책을 수립한다.

(2) 자연압력식 수격압 경감 대책은 밸브 형식을 적절히 선정하거나 조작시간을 길게 하는 방법이 있다.

(3) 펌프압력식은 정전사고 등 다양한 원인에 의한 펌프 급정지 문제가 발생할 수 있으므로 관수로의 규모, 노선위치, 발생 수격압의 크기 등 제반 조건을 고려하여 부압 방지, 상승압력 방지 등 수격압 방지 대책을 수립한다.

(분야별 가나다순)