Sensitivity analysis of pump and tank sizes on water network operation and water age

국문 초록 (Abstract)

최근 송 ․ 배수시스템의 최적 펌프운영과 펌프 및 배수지의 적정용량 산정을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 시설물의 적정 용량을 선정하기에 앞서 송수펌프 용량 및 배수지규모에 따른 시스템 비용(건설 및 운영비용)과 시스템 내 수질 변화를 분석하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 민감도 분석을 통해 송수펌프 용량과 배수지의 크기가 실제 시스템의 건설 및 운영비용, 그리고 시스템 전반의 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 국내 대규모 지방상수도 시스템을 대상으로 분석을 실시하여 시설물 규모가 비용 및 수질에 미치는 영향을 명확히 파악하였다. 적용 네트워크의 경우, 시설물의 용량이 증가할수록 운영비용은 감소하지만, 설계비용은 증가하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 비용최소화와 수질안정화를 동시에 만족하는 시설물의 적정용량 범위를 파악할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, various studies have been conducted to optimize the pump operation scheduling and/or the pump/tank size minimizing the system cost of water distribution network. Prior to that, it is important to understand the sensitivity of pump/tank size on the system cost and overall water quality. Here, we have performed the sensitivity analysis to investigate the effect of pump/tank size on the economic cost (construction and operation) and water quality (water age). The analysis was applied on a real, large-scale water transmission network currently operating in South Korea. The results revealed that the pump/tank size has a strong influence on system construction/ operation costs. Especially, the tank size has a significant effect on the system-wide water quality. In the case of applied networks, the operating cost decreases as the capacity of the facility increases, but the design cost increases. Using a sensitivity analysis, a suitable range of pump/tank size could be suggested to minimize costs and stabilize the water quality at the same time prior to a system design.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요 지
• 1. 서 론
• 2. 방법론
• 2.1 펌프운영 최적화 모형
• 2.1.1 모형의 개요
• 2.1.2 목적함수 및 제약조건
• 2.2 네트워크 간략화
• 2.3 민감도 분석
• 2.3.1 펌프장 건설비용 및 운영비용
• 2.3.2 배수지 건설비용
• 3. 적용 네트워크
• 4. 적용 결과
• 4.1 네트워크 간략화 결과
• 4.2 민감도분석 1 - 송수펌프용량에 따른 비용 분석
• 4.3 민감도분석 2 - 배수지용량에 따른 비용 분석
• 4.4 민감도분석 3 - 송수펌프 및 배수지용량에 따른체류시간 분석
• 5. 결 론
• 용어설명
• 감사의 글
• References