하수관거의 최소 설계유속 개선 연구

Improving the Minimum Design Velocity of Sewage Pipes

계획수량을 기준으로 하수관로의 최소 설계유속이 설정되어 있으나 단일기준만으로는 합리적인 설계안 도출에는 한계가 있다. 현행 최저유속과 같은 일관된 기준이 관로 내부로 유입되는 입자들을 원활한 이송이 가능한지에 대해서 검토가 필요하다. 하수관로시스템 내부로 유입되어 이송되는 침전물의 농도, 비중, 입경 그리고 관 재질의 특성에 따라 최소 설계유속과 경사를 결정할 수 있는 설계안의 개선이 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 관로 내부 수리학적 특성 검토과정에 필요한 유체-고체 다상유동을 모사한 결과를 기반으로 입경별 최소 설계유속에 대해 검토하였다. 국내⋅외 하수관거의 최소 설계유속 기준을 조사하고 연구결과와 비교하였으며 퇴적물을 고려한 최소 설계유속 예측식을 제안하였다. 해당식은 토립자의 크기와 관 직경의 관계를 포함하며 실무에서도 손쉽게 추정이 가능하다.

The minimum design velocity for sewage pipes is set based on the planned quantity; however, deriving a reasonable design with only a single standard is limited. Thus, it is necessary to review whether consistent standards, such as the current minimum flow velocity, can efficiently transport the particles flowing in pipes. Improving the design that can determine the minimum design velocity rate and slope according to the concentration, specific gravity, particle size, and characteristics of the pipe material of the sediment flowing into the sewer system is necessary. In this study, the minimum design velocity for each particle size was examined based on the results of the simulation of fluid-solid multiphase flow required for the review process of hydraulic properties inside the pipe. The minimum design velocity standards for domestic and international sewage systems were investigated and compared, and a minimum design flow rate prediction equation was proposed considering the sedimentation. The equation includes the relationship between the particle size and pipe diameter and can be easily estimated.