배수 시스템

Water distribution system
배수 시스템의 예: 펌프장, 급수탑, 급수관, 소화전 및 서비스[1][2] 라인

물 분배 시스템은 주거,[3][4] 상업, 산업 및 소방 요건을 충족하기 위해 중앙 처리 시설 또는 유정에서 소비자에게 음용수를 운반하는 구성 요소를 갖춘 급수 네트워크의 일부입니다.

정의들

배수망은 다수의 소비자가 함께 [5]모여 있는 벌크 워터 소비자 또는 수요 노드의 서비스 지점까지의 배수 시스템의 부분을 일컫는 용어이다.세계보건기구(WHO)는 수처리장에서 저수지로 물을 운반하는 데 사용되는 일반적으로 나무와 같은 구조의 파이프 네트워크에 물 전송 시스템이라는 용어를 사용하고, 일반적으로 서비에서 물을 공급하기 위해 루프 구조를 가진 파이프 네트워크에 물 분배 시스템이라는 용어를 사용합니다.탱크와 탱크의 균형을 전기 [6]소비 장치에 맞춥니다.

구성 요소들

수도꼭지

배수 시스템은 파이프라인, 저장 시설, 펌프 및 기타 [7]부속품으로 구성됩니다.

수도 본관이라고 불리는 공공 우선권 내에 설치된 파이프라인은 배수 시스템 내에서 물을 운반하는 데 사용됩니다.1차 급수 장치라고 불리는 큰 직경의 수도관은 정수장과 서비스 구역을 연결하는 데 사용됩니다.세컨더리 피더는 프라이머리 피더와 디스트리뷰터 사이에 접속되어 있습니다.분배기는 수도 사용자 근처에 위치한 수도 본관으로, 개별 소화전에도 [8]물을 공급합니다.서비스 라인은 작은 수도꼭지를 통해 수도 본관에서 사용자의 위치에 있는 수도 계량기로 연결하는 데 사용되는 작은 직경의 파이프입니다.도로 연석 근처에 있는 서비스 라인에는 사용자 [9]위치로의 물을 차단하기 위한 서비스 밸브(연석 중지라고도 함)가 있습니다.

저장 시설 또는 분배 저장소는 변화하는 수요(서비스 저장소)에 대응하여 시스템이 충분한 양의 물을 공급할 수 있도록 하기 위해 깨끗한 식수 저장소(필수 처리 프로세스 후)를 제공하거나 작동 압력(밸런싱 저장소)을 균등하게 합니다.또, 정전시의 화재 진압 요구에 일시적으로 대응할 수도 있습니다.다음은 분배 탱크의 유형입니다.

  • 지하 저장 탱크 또는 덮인 완수 탱크:지하 저장 시설 또는 완전히 덮인 대규모 지반 배출 저수지.이러한 저장소의 벽과 바닥에는 지하수 [10]침입을 방지하기 위해 불투과성 재료를 사용할 수 있습니다.
  • 덮개를 벗긴 완성수 탱크:지표수 유출 및 지하수 침입을 방지하기 위한 적절한 조치 또는 라이닝이 있지만 상부 커버가 없는 대규모 지반 제거 저수지.이런 유형의 저수지는 물을 유통하기 전에 더 이상 처리하지 않고 조류 배설물, 동물과 인간의 활동, 녹조, 공기 중 [10]퇴적물과 같은 오염물질에 취약하기 때문에 바람직하지 않다.
  • 표면 저장 탱크(접지 저장 탱크 및 접지 저장 탱크라고도 함):콘크리트, 숏콘크리트, 아스팔트 또는 막으로 벽을 쌓고 지상에 건설된 저장시설.표면 수조는 일반적으로 오염을 방지하기 위해 덮여 있습니다.일반적으로 유압 헤드가 분배하기에 충분한 고지대에 위치합니다.지상 레벨의 표면 탱크가 분배 시스템에 충분한 유압 헤드를 제공할 수 없는 경우 부스터 펌프가 필요합니다.[4][11]
  • 워터 타워(높은 표면 저장소로도 알려져 있음):높은 물탱크.몇 가지 일반적인 유형은 구형 고가 저장 탱크, 소경 강철 기둥 위에 있는 강철 구형 저장 탱크, 복합 고가 저장 탱크, 대경 콘크리트 기둥 위에 있는 강철 탱크 및 대경 강철 기둥 위에 있는 강철 탱크인 수경 고가 저장 탱크입니다.물탱크 아래 큰 기둥 안의 공간은 다층 사무실 공간, 수납 공간 등 다른 용도로도 사용할 수 있습니다.급수 시스템에 급수탑을 사용하는 데 있어 가장 큰 관심사는 [11][12]이 지역의 미관이다.
  • 스탠드파이프:지상 저장 탱크와 워터 타워를 조합한 수조입니다.스탠드 파이프가 지면에서 탱크 꼭대기까지 물을 저장할 수 있다는 점에서 높은 급수탑과는 약간 다릅니다.저수지는 지지창고라고 하며, 높은 급수탑과 비슷한 높이에 있는 상부를 [4]유용창고라고 한다.
  • 섬프: 물을 직접 분배하기 위해 사용되지 않는 임시 저수 시설입니다.그것은 일반적으로 땅 위에 돔이 있는 원형으로 지어진다.섬프의 물은 [12]필요할 때 서비스 탱크로 펌핑됩니다.

스토리지 시설은 일반적으로 서비스 위치의 중심에 위치합니다.중앙 위치에 있으면 급수 본관의 서비스 위치까지의 길이가 줄어듭니다.이렇게 하면 물이 [4]수도관을 통해 운반될 때 마찰 손실을 줄일 수 있습니다.

  • 보관 시설
  • Underground storage reservoir

    지하 저장고

  • Uncovered finished water reservoir

    뚜껑이 없는 완성수 저장고

  • Ground storage tank

    지상 저장 탱크

  • Spheroid elevated storage tank

    구형 고가 저장 탱크

  • Composite elevated storage tank

    복합 고가 저장 탱크

  • Hydropillar elevated storage tank

    수경식 고가 저장 탱크

  • Standpipe

    스탠드파이프

토폴로지

일반적으로 배수 시스템은 그리드,[13] 링, 레이디얼 또는 막다른 골목 레이아웃을 가진 것으로 분류할 수 있다.

그리드 시스템은 도로 그리드의 일반적인 레이아웃을 따르며, 수도 본관과 분기는 직사각형으로 연결됩니다.이 토폴로지를 사용하면 여러 방향에서 물을 공급할 수 있기 때문에 네트워크의 일부가 고장났을 경우 물의 순환과 용장성이 양호합니다.이 토폴로지의 결점은 시스템 사이징이 어렵다는 것입니다.

링 시스템은 도로마다 수도 본관을 가지며, 이 본선에서 분기하여 고객에게 순환을 제공하는 서브 본관을 가진다.이 토폴로지는 그리드 시스템의 몇 가지 장점이 있지만 크기를 결정하는 것이 더 쉽습니다.

방사형 시스템은 물을 여러 구역으로 전달합니다.각 구역의 중심에서는 물을 방사상으로 고객에게 전달한다.

막다른 골목 시스템은 직사각형 무늬가 없는 도로를 따라 수도관을 가지고 있다.도로망이 규칙적이지 않은 커뮤니티에 사용됩니다.본관 사이에 상호 접속이 없기 때문에 물의 순환이 적어 막힘이 문제가 될 수 있습니다.

시스템의 무결성

시스템의 무결성은 물리적,[3] 유압 및 물의 질로 구분됩니다.

물리적 무결성에는 외부 선원으로부터의 오염이 물 분배 시스템으로 유입되는 것을 방지하기 위한 장벽의 능력에 대한 우려가 포함된다.열화는 물리적 또는 화학적 요인에 의해 발생할 수 있습니다.

유압 건전성은 분배 시스템 전체에 걸쳐 파이프 내부의 적절한 수압을 유지하는 능력입니다.또한 물이 분배 시스템 내에서 이동하면서 소독제의 효과에 영향을 미치는 순환 및 시간도 포함됩니다.

수질 건전성은 물이 분배 시스템을 통해 이동함에 따라 저하를 제어하는 것입니다.수질 영향은 물리적 또는 유압적 무결성 요인에 의해 발생할 수 있습니다.수질 열화는 미생물 성장, 질화, 배관의 내부 부식 등과 같은 분배 시스템 내에서 발생할 수 있습니다.

네트워크 분석 및 최적화

물 분배 시스템의 설계, 운영, 유지보수 및 최적화를 지원하기 위해 분석이 수행된다.분석에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 수압 및 수질이 물 분배 [14]시스템을 통과할 때의 수질 거동입니다.배수망의 설계를 최적화하는 것은 복잡한 작업이다.그러나 메타휴리스틱을 [15]중심으로 많은 방법이 이미 제안되었다.수학적 최적화 기술을 사용하면 이러한 종류의 [16]인프라에서 상당한 건설 비용을 절감할 수 있습니다.

위험 요소

물 분배 시스템의 위험은 미생물, 화학 및 물리적 형태로 나타날 수 있습니다.

대부분의 미생물은 물 분배 시스템 내에서 무해하다.그러나 감염성 미생물이 체내에 들어오면 생체막을 형성하여 사용자에게 미생물의 위해성을 발생시킨다.생물막은 보통 수분 순환이 낮은 분포 끝 부근에서 형성된다.이는 이들의 성장을 지원하고 소독제의 효과를 떨어뜨립니다.유통 시스템의 일반적인 미생물 위험은 교차 연결, 절단, 수도 주 작업 및 개방형 저장 탱크를 통해 시스템에 유입되는 인간 분변 병원체와 기생충의 오염에서 비롯된다.

화학적 위험은 소독 부산물, 배관 재료 및 부속품의 침출 및 수처리 화학물질의 위험입니다.

물리적 위험에는 물의 탁도, 냄새, 색상, 부식으로부터 파이프 내부의 물질이 축적된 비늘, 침전물 재부착 등이 포함됩니다.

전 세계에는 배급 시스템의 위험을 제한하기 위한 표준을 제정하는 여러 기관이 있다. 북미 NSF International, 유럽 표준화 위원회, 영국 표준 협회 및 유럽 Umweltbundesamt, 아시아 일본 표준 협회, 호주 표준 및 브라질 국립 표준 기구이다.rds Organization in Brazil.[6]

리드 서비스 라인

주요 기사: 리드 서비스 라인

음용수의 납 오염은 오래된 수도 본관, 서비스 라인, 파이프 이음매, 배관 피팅 및 고정 장치에 사용된 납 용출로 인해 발생할 수 있습니다.WHO에 따르면, 많은 국가에서 물 속의 납이 가장 크게 기여하는 것은 납 서비스 [6]라인입니다.

유지

내부 부식 제어

금속 파이프 표면의 부식 및 분배 시스템의 연결부로 인해 수질이 악화됩니다.파이프 부식은 물속에서 색상, 맛 및 냄새로 나타나며, 이 중 어느 것이든 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다.

건강상의 문제는 납, 구리 또는 카드뮴과 같은 미량 금속이 물에 방출되는 것과 관련이 있습니다.납 노출은 아동의 신체적, 정신적 발달을 지연시킬 수 있다.구리에 장기간 노출되면 간과 신장이 손상될 수 있습니다.카드뮴의 장기 또는 높은 노출은 다양한 장기에 손상을 줄 수 있습니다.쇠파이프의 부식은 녹슨 물이나 붉은 물을 일으킨다.아연과 철관의 부식은 금속의 [17]맛을 유발할 수 있습니다.

내부 부식을 제어하기 위해 pH 레벨 조정, 파이프 표면 코팅으로서의 탄산칼슘을 생성하기 위한 탄산칼슘 조정, 부식 방지제 도포 등 다양한 기술을 사용할 수 있다.예를 들어 파이프 표면에 막을 형성하는 인산염 제품은 부식 방지제의 한 종류입니다.따라서 파이프 재료에서 미량 금속이 물에 [18]침출될 가능성이 줄어듭니다.

소화전 플러싱

녹슨 물을 씻어내는 소화전

소화전 플러싱은 소화전 또는 특수 플러싱 소화전에서 예정된 물을 방출하여 수도 본관에서 철 및 기타 미네랄 침전물을 제거하는 것입니다.수도 메인 플러싱에 소화전을 사용하는 또 다른 이점은 소화전에 적절한 압력으로 물이 공급되는지 테스트하는 것이다.소화전 플러싱 중 [19]철분과 미네랄의 침전물이 휘저으면서 물에 녹슨 색을 발견할 수 있습니다.

수도 본관 갱신

수도 본관을 장시간 가동하면 구조, 수질 및 유압 성능이 저하됩니다.구조 악화는 여러 요인에 의해 발생할 수 있습니다.금속 기반 파이프는 내부 및 외부 부식을 일으켜 파이프 벽이 얇아지거나 열화됩니다.결국 누출되거나 터질 수 있습니다.시멘트 기반 배관은 시멘트 매트릭스 및 철근 열화에 노출될 수 있습니다.모든 파이프는 조인트 고장이 발생할 수 있습니다.수질 악화에는 스케일링, 침전 및 바이오막 형성이 포함됩니다.스케일링은 파이프 내벽에 단단한 침전물이 형성되는 것입니다.이것은 물 속의 칼슘과 결합된 파이프 부식의 부산물일 수 있는데, 이를 덩어리라고 한다.침강은 파이프 내에 고형물이 가라앉는 것으로, 일반적으로 축척 축척 사이의 오목한 곳에 있습니다.물의 흐름 속도에 변화가 있을 경우(급작스러운 소화전 사용 등), 침전된 고형물이 교반되어 물이 변색됩니다.바이오필름은 세균이 번식할 수 있는 고스케일의 거친 표면 파이프에서 발생할 수 있으며, 내벽의 거칠기가 높을수록 배관벽 표면의 세균을 살균하는 소독제가 어려워진다.압력과 흐름에 영향을 미치는 유압 열화는 물의 [20]흐름을 방해하는 다른 열화의 결과일 수 있습니다.

수도 본관을 갱신할 때는 갱신 방법을 선택할 때 고려해야 할 점이 많다.이는 오픈트렌치 교체 또는 파이프라인 재생 방법 중 하나가 될 수 있습니다.파이프라인 복구 방법으로는 파이프 파열, 슬라이닝 및 파이프 [20]라이닝이 있습니다.

  • 수도 본관 교체 방법
  • Open-trench water main replacement

    오픈트렌치 냉각수 메인 교체

  • Feed hydrant supplies water to a temporary bypass piping

    급수전은 임시 바이패스 배관에 물을 공급한다.

  • Service connection of a temporary bypass piping

    임시 바이패스 배관의 서비스 연결

  • Temporary fire hydrant

    임시 소화전

현장 복구 공법을 사용할 경우 수도관 전체를 따라 굴착할 필요가 없어 비용 절감도 한 가지 장점이다.기존의 수도 본관에 접근하기 위해 작은 구덩이만 판다.그러나 복구 중에 수도 본관을 사용할 수 없게 되려면 영향을 [21]받는 지역의 수도 본관 역할을 하기 위한 임시 물 우회 시스템을 구축해야 한다.임시 물 우회 시스템(임시 물[22] 우회 배관이라고 함)은 프로젝트 구역의 고객에게 충분한 물을 공급할 수 있도록 신중하게 설계되어야 합니다.급수전에서 임시 배관으로 물을 끌어들인다.파이프가 진입로나 도로를 건널 때는 차가 임시 파이프를 건널 수 있도록 커버나 냉대를 설치해야 한다.임시 파이프에 가정과 임시 서비스를 연결할 수 있습니다.여러 가지 임시 연결 방법 중 가장 일반적인 것은 정원 호스에 임시 서비스 연결을 연결하는 것입니다.임시 배관은 화재 [23]보호를 위해 임시 소화전도 추가해야 합니다.

수도 본관 작업은 납 서비스 라인을 교란시켜 식수의 납 수위가 높아질 수 있으므로 수도 사업자가 수도 본관 갱신 프로젝트를 계획할 때 프로젝트의 [24]일부로 납 서비스 라인을 교체하기 위해 소유자와 협력할 것을 권장합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Drinking Water Distribution Systems". United States Environmental Protection Agency. Retrieved 20 October 2019.
  2. ^ "City, S&WB Host Preview of New Water Towers at Carrollton Water Plant". City of New Orleans. 25 May 2017. Retrieved 20 October 2019.
  3. ^ a b Drinking water distribution systems : assessing and reducing risks. National Academies Press. 2006. ISBN 978-0-309-10306-0. Retrieved 6 October 2019.
  4. ^ a b c d "Water Distribution Networks CE370" (PDF). King Fahd University of Petroleum and Minerals. Retrieved 6 October 2019.
  5. ^ Bhave, Pramod R.; Gupta, Rajesh (2006). Analysis of water distribution networks. Alpha Science International. p. 4. ISBN 9781842653593.
  6. ^ a b c Organization, World Health (2014). Water safety in distribution systems (PDF). ISBN 9789241548892. Retrieved 7 October 2019.
  7. ^ "Water Distribution". Britannica Encyclopedia. Retrieved 6 October 2019.
  8. ^ Rowett, Anthony Jr. "From Hoselines to Hydrants: Understanding Water Supply". Firehouse. Retrieved 7 October 2019.
  9. ^ "Glossary". Mueller Water Products. Retrieved 7 October 2019.
  10. ^ a b Uncovered Finished Water Reservoirs Guidance Manual. DIANE Publishing. 1999. ISBN 9781428903067. Retrieved 29 November 2020.
  11. ^ a b Water Storage Feasibility Study Charter Township of Commerce (PDF). Giffels-Webster Engineers, Inc. 14 June 2011. pp. 6–8. Retrieved 29 November 2020.
  12. ^ a b Module 1 Basics of Water Supply System - Training Module for Local Water and Sanitation Management (PDF). CEPT University. 2012. pp. 8–9. Retrieved 29 November 2020.
  13. ^ Adeosun, O. Oyedele (9 September 2014). "Water Distribution System Challenges And Solutions". Water Online. Retrieved 6 October 2019.
  14. ^ Mala-Jetmarova, Helena; Barton, Andrew; Bagirov, Adil (April 2015). "A history of water distribution systems and their optimisation". Water Science and Technology: Water Supply. 15 (2): 224–235. doi:10.2166/ws.2014.115.
  15. ^ De Corte, Annelies; Sörensen, Kenneth (2013). "Optimisation of gravity-fed water distribution network design: A critical review". European Journal of Operational Research. 228 (1): 1–10. doi:10.1016/j.ejor.2012.11.046. ISSN 0377-2217.
  16. ^ Aragones, David G.; Calvo, Gabriel F.; Galan, Alvaro (2021). "A heuristic algorithm for optimal cost design of gravity-fed water distribution networks. A real case study". Applied Mathematical Modelling. doi:10.1016/j.apm.2021.02.015. ISSN 0307-904X.
  17. ^ Internal Corrosion Control in Water Distribution Systems (M37). American Water Works Association. 12 January 2011. pp. 2–9. ISBN 9781613001172. Retrieved 6 October 2019.
  18. ^ The Use of Phosphates in Water Treatment for Corrosion Control & Sequestration (PDF). Carus Corporation. 13 April 2017. Retrieved 7 October 2019.
  19. ^ "Hydrant Flushing Facts & Frequently Asked Questions". City of St. Charles. Retrieved 6 October 2019.
  20. ^ a b Rehabilitation of water mains (PDF) (Third ed.). American Water Works Association. 2014. ISBN 9781583219706. Retrieved 14 October 2019.
  21. ^ "Local Water System Assistance Program (LWSAP) For Member Communities Massachusetts Water Resources Authority". Massachusetts Water Resources Authority. Retrieved 14 October 2019.
  22. ^ "ITEM C660.5X: Temporary Bypass Piping" (PDF). Monroe County, New York. Retrieved 14 October 2019.
  23. ^ Cement Mortar Water Main Cleaning & Lining (PDF). Terrace Construction.
  24. ^ Communicating About Lead Service Lines: A Guide for Water Systems Addressing Service Line Repair and Replacement (PDF). American Water Works Association. 2014. Retrieved 13 October 2019.