KDS 설계기준 농업용 관수로 밸브 설계

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농업용 관수로 밸브 설계 시방서

1. 일반사항

1.1 목적

• 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 신설 또는 개수하는 농업용 관수로의 밸브 설계에 대한 일반적인 사항을 규정합니다.

1.2 적용범위

• 본 시방서는 농업용 관수로의 밸브 설계에 적용됩니다.
• 기술수준 향상 또는 필요에 따라 개정될 수 있으며, 적용이 적합하지 않은 경우에는 기준이 손상되지 않는 범위 내에서 기술심의 및 자문 등으로 실무지침을 정하여 운용할 수 있습니다.

1.3 참고 기준

• 농업생산기반정비사업계획 설계기준 (2004, 수로편)
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준 (2009, 관수로편)
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 용배수로편 용배수로 일반사항 (KDS 67 20 05 : 2017)

4. 설계

4.1 밸브 설계의 개념

• 관수로의 분기점 등 주요 지점에 밸브를 적절히 배치하여 사용량 변화에 대응하는 용수 공급이 가능하도록 설계해야 합니다.
• 밸브 선택은 관수로 운영에 중요한 요소이며, 유량, 사용 목적 등을 고려하여 적절한 밸브를 선택해야 합니다.
• 농업용수의 합리적인 이용을 위해 집중 물 관리시스템 도입에 의한 시설 현대화가 추진되고 있습니다.

4.2 밸브의 분류

• 관수로에 사용되는 밸브는 용도에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

4.2.1 방류용 밸브

• 저수지의 방수로에 설치되는 밸브로 상류 수두와 방류량과의 관계에 의하여 유량 제어 기능을 충분히 발휘할 수 있어야 합니다.
• 고압에서도 임의의 개도로 방류량을 조절할 수 있어야 합니다.
• 높은 수두, 빠른 유속 조건에서 장시간 계속적으로 방류하는 곳에 사용되며 비교적 대용량이 요구됩니다.
• 작은 개도 상태에서 장시간 방류를 고려하여 캐비테이션 특성이 우수하며, 소음 진동이 적은 콘밸브, 슬리브밸브 등을 사용합니다.
• 하류 수로의 손상을 방지하기 위해 방류부에 감세수조를 설치합니다.

4.2.2 제어용 밸브

• 관로의 입구, 말단, 중간부에 설치하여 밸브 개도로 관내의 압력, 유량을 임의로 조절하기 위해 설치합니다.
• 빈번하게 작동되고 작동에 따른 유량 변화의 균일성이 요구되기 때문에 개폐 조작이 용이하고 안정적으로 사용할 수 있는 밸브가 적절합니다.
• 전기, 유압 등의 외력에 의하여 구동하는 방식과 플로트 또는 관내의 압력 밸런스로 작동하는 방식이 있습니다.
• 플로트밸브에 의한 제어방식은 배수관로 중간수조의 수위를 일정 범위로 유지하기 위해 설치됩니다.
• 유량제어는 최소에서 최대까지의 계획량 전역이 제어 대상이지만 현실적으로 전개에서 전폐까지의 전개도를 균등하게 조절할 수 있는 밸브는 거의 없습니다.
• 제어용 밸브 선정 시 구조와 특성을 충분히 검토하여 고도의 제어가 요구되는 경우에는 제어부의 배관을 2~3개로 분할하여 제어 범위를 분담시키거나 직렬로 복수의 밸브를 설치하는 등의 대책이 필요합니다.

4.2.2.1 유량제어용 밸브

• 배수지나 조절지의 유출입량, 펌프의 토출량, 관로의 유량 제어에는 제어 특성이 비교적 좋은 버터플라이밸브, 콘밸브, 볼밸브 등이 적합합니다.
• 적은 개도 상태에서 캐비테이션 특성이 우수한 밸브를 사용하는 것이 적합합니다.

4.2.2.2 압력제어용 밸브

• 제어 범위와 밸브 형식에 따라 사용이 구분됩니다.
• 관로 내 압력이 낮고 감압량이 적을 때는 버터플라이밸브나 오토밸브를 사용하고, 중고압으로 감압량이 중간 정도인 경우는 콘밸브, 볼밸브, 오토밸브가 적합하며, 감압량이 큰 경우는 슬리브밸브나 니들밸브가 적합합니다.

4.2.2.3 수위제어용 밸브

• 조절지, 배수지 등의 수위 조절용 밸브에는 무동력식인 플로트밸브와 오토밸브가 있으며, 전동식에는 버터플라이밸브, 콘밸브, 슬리브밸브, 니들밸브 등을 사용합니다.

4.2.3 차단용 밸브

• 흐름의 On-Off 제어를 위해 사용됩니다.
• 전개 또는 전폐 상태에서 주로 사용되기 때문에 폐쇄 시는 완전 차단이 가능해야 하고 개방 시에는 수두 손실이 적어야 합니다.
• 관로의 종점, 분기점, 배니시설, 하상 횡단부, 사고 발생 가능성이 높은 구간 전후에 설치하여 사고에 따른 영향을 최소화합니다.
• 타 구간에도 유수를 차단할 수 있도록 1~3㎞마다 설치해야 합니다.
• 방류용 및 제어용 밸브에 대해서도 중요한 곳에는 상류 측에 차단밸브를 병행 설치하여 점검, 수리에 대처해야 합니다.
• 일반적으로 슬루스밸브가 가장 많이 사용되고 있으며, 대구경 대용량 또는 압력 조정을 위하여 자주 조작할 필요가 있는 경우에는 버터플라이밸브를 사용합니다.
• 밸브 상하의 압력차가 큰 경우에는 마찰 저항 때문에 개폐 조작이 곤란하므로 수두 40m 정도 이상 관경 400㎜ 이상의 차단밸브에는 부밸브를 설치하여 주밸브 개폐전에 부밸브를 조작하여 상하류의 수압을 조절할 수 있는 구조가 적절합니다.
• 개폐 빈도가 적고 지수가 장기간 유지될 필요가 있을 때에는 제수밸브가 사용됩니다.
• 개수로에서는 수문이나 나팔형 원형수문을 사용하는 것이 좋습니다.
• 고압에서의 차단용으로는 글로브밸브가 적절합니다.
• 지진이나 재해시 관로에 이상이 생길 우려가 있는 곳에는 배수지 등에서의 유출 방지 또는 2차 재해 방지용으로서 특별한 구동 장치를 갖는 긴급 차단용 밸브를 사용합니다.

4.2.4 감압용 밸브

• 감압용 밸브로는 버터플라이밸브, 콘밸브, 볼밸브 등이 있으나 구동용 전원 또는 제어 장치가 필요하기 때문에 배수관로에서는 오토밸브를 사용합니다.
• 오토밸브는 관로 내 압력에 의해 무동력으로 작동되므로 전원이 없어도 사용할 수 있습니다.
• 전원 사용이 가능한 곳에는 전자밸브와 타이머를 조합하여 2차 측 압력을 제어하여 감압하는 경우를 고려합니다.
• 다공 가변형 오리피스밸브를 컴퓨터를 이용한 제어 장치와 조합하여 감압용으로 사용할 수 있습니다.

4.2.5 안전을 위한 밸브

• 관수로의 비정상적인 유황의 발생을 방지 혹은 경감하여 관수로의 안전을 유지하기 위하여 각종 밸브를 사용합니다.

4.2.5.1 역지밸브 (KWWA B 200)

• 관로의 역류를 방지하기 위하여 토출 밸브 측에 설치하여 역류에 의한 장해를 방지합니다.
• 고양정 펌프에서 급정지에 의한 수격압을 완화시키기 위해서는 특수한 역지밸브 및 자동 제어가 가능한 밸브를 사용합니다.

4.2.5.2 공기밸브

• 관내부의 공기 배제와 관내로의 공기 공급 등의 목적으로 사용합니다.
• 관내에 연행되는 공기 또는 수중에 용해되어 있는 공기가 집적되어 관내에 공기 덩어리가 발생되면 통수 능력을 저하시키며, 이상압을 발생시키기 때문에 신속하게 공기를 배제해야 합니다.
• 관내의 물을 배제할 때는 부분적으로 관내 압력이 저하되어 외압에 의하여 파이프가 손상되는 경우가 있습니다.
• 공기밸브는 지형과 용수로의 특성을 충분히 고려하여 배치해야 합니다.

4.2.5.3 안전밸브

• 이상압이 발생할 때 작동하여 일시적으로 밸브가 열려서 방수되고 수압이 올라가면 다시 밸브가 닫히는 구조의 밸브입니다.
• 스프링을 내장한 방식, 파이럿 회로에 의한 수압 밸런스 방식 등이 있습니다.
• 설정 압력에서 확실하게 작동할 수 있어야 합니다.
• 평상시에 유황 변동이 완만하게 이루어지도록 간선에서 말단까지의 제어 밸브 등의 조작 조건을 규정하고 서지탱크 및 조절지 등을 설치하여 압력 및 유량 변화를 감쇄, 둔화시킬 수 있는 계획이 필요합니다.

4.3 밸브 선정 요령

• 밸브의 고유 특성과 관로의 수리 특성을 고려하여 선정해야 합니다.
• 차단, 제어 등 각각의 용도에 필요한 조건을 만족할 수 있는 특성을 가진 밸브를 선정해야 합니다.
• 유지 관리, 가격 등의 조건도 검토해야 합니다.
• 시설 간의 수위 관계, 종단 등의 조건을 충분히 조사하고, 필요에 따라 현지 조사를 실시하여 사용 용도에 필요한 형식의 밸브를 선정해야 합니다.

4.3.1 기본 사항

• 밸브는 종류에 따라 고유 특성을 가지고 있으므로, 밸브 선정 시는 밸브의 고유 특성과 관로의 수리 특성을 고려하여 선정해야 합니다.
• 밸브를 선정할 때는 시설 간의 수위 관계, 종단 등의 조건을 충분히 조사하고, 필요에 따라 현지 조사를 실시하여 사용 용도에 필요한 형식의 밸브를 적정한 위치에 선정 배치해야 합니다.
• 현장 여건, 동력 확보의 용이성, 유지 관리 등에 대해서도 충분히 검토해야 합니다.

4.3.2 밸브 선정 시 검토 항목

• 밸브 형식을 선정할 경우에는 차단밸브와 같이 수리 조건만을 검토하여 선정하는 경우와 제어밸브와 같이 관련되는 조건 전부에 대하여 면밀하게 검토해야 합니다.
• 밸브 선정 때 검토해야 하는 공통되는 항목은 다음과 같습니다.

4.3.2.1 용수 계획

• 유량 또는 압력 제어 등의 밸브를 설치하는 경우에는 용수 계획을 검토하여 최대 또는 최소 유량과 최고 또는 최저 압력을 파악한 후에 한계 유속, 한계 개도, 밸브 종류별 특징을 검토합니다.

4.3.2.2 수리 조건

• 밸브에 작용하는 최고 압력, 밸브를 통과하는 최대 유량 등으로 밸브에 작용하는 압력, 밸브 구경을 검토하고, 제어용 밸브는 제어 특성, 캐비테이션 특성 등을 검토합니다.

4.3.2.3 환경 조건

• 관로의 매설 심도에 따라서 입형, 횡형 등 형식을 검토합니다.
• 제어밸브, 방류밸브 등은 소음, 진동이 주위에 미치는 영향을 조사해야 하는 경우도 발생하며, 환경 조건에 따라서 방한, 방습 등의 설비도 검토합니다.

4.3.2.4 캐비테이션

• 제어, 방류, 감압용의 각 밸브의 캐비테이션을 검토합니다.

4.3.2.5 수격 현상

• 펌프의 토출 밸브는 수격 현상과 관련이 깊기 때문에 개폐 시간이 중요합니다.
• 역류 방지 밸브도 정전에 의하여 펌프가 급정지하며 관로의 조건에 따라서 수격 작용이 발생합니다.
• 고양정 펌프의 경우에는 수격압이 발생하기 쉬우므로 역지밸브 외에 플라이휠, 서어지탱크 등 수격 현상에 대한 종합적인 대책이 필요합니다.
• 자연 유하식 송수관로에 대해서도 차단밸브를 단시간에 차단하며 수격압이 발생하기 쉽기 때문에 적정한 밸브의 개폐 시간을 검토합니다.

4.3.2.6 밸브의 구동 방식 및 구동 장치

• 밸브의 구동 방식 및 구동 장치는 밸브의 용도, 개폐 빈도, 개폐 시간, 동력원 설비 설치의 난이성, 유지 관리 체제, 경제성 등에 대하여 종합적으로 검토하여 결정합니다.

4.3.2.7 경제성 비교

• 밸브 본체 외에 토목 구조물 등의 공사비, 설치 후의 유지 관리비 등을 포함하여 종합적으로 경제성을 검토하여 밸브 형식을 검토합니다.

4.4 밸브실 방수 공법

• 관수로 밸브실 내부의 밸브, 유량계 등 장비를 보호하기 위하여 콘크리트 벽체에 관이 통과하는 부분에 현장 여건을 감안하여 방수 공법을 적용합니다.
• 방수 공사의 세부 사항은 “”상수도공사 표준 시방서 (2007, 환경부)””를 참조합니다.

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