네트워크 특징에 따른 수질-수리 제약조건 기반 상수도관망 다목적 최적 설계 기술개발|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Water distribution systems (WDSs) are a representative infrastructure injecting chlorine to disinfect the pathogenic microorganisms and supplying water from sources to consumers. Also, WDSs prescribe to maintain the usual standard (0.1-4.0 mg/L) of residual chlorine. However, the user’s usage pattern, water age, network shape, and type affect the hydraulic features (i.e. nodal pressure, pipe velocity) and water quality features (i.e., the residual chlorine concentration). Therefore, this study developed an optimization approach for optimizing WDSs considering water quality-hydraulic factors using Multi-objective Harmony Search (MOHS). The design cost and the system resilience were applied as the design objective functions, and the nodal pressure and the concentration of residual chlorine are used as constraints. The derived optimal designs through this approach were analyzed according to network characteristics such as the network shapes and type. These optimal designs can meet the safety of economic and water quality aspects to increase user acceptance.

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국문 초록 (Abstract)

상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0 mg/L)을 유지하도록 규정하고 있으나, 사용자의 사용 패턴, 수령, 상수도관망의 형식 및 특징은 수리학적(i.e., 절점의 압력, 관로의 유속) 및 수질적(i.e., 잔류염소 농도) 특징에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 Multi-objective Harmony Search (MOHS)를 사용하여 수질-수리 인자를 고려한 상수도관망 최적 설계 기법을 개발하였다. 설계인자로는 설계비용과 시스템 탄력성을 고려하였으며, 절점의 압력과 잔류염소 농도를 제약조건으로 적용하였다. 도출된 최적설계안은 상수도관망의 형식 및 특징에 따라 분석하였다. 이러한 최적설계안은 경제적인 측면과 수질 측면의 안전성을 충족할 수 있으며, 사용자의 사용성을 증가시킬 수 있다.

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상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0...

참고문헌 (Reference)

1 노유래 ; 박준홍, "온도 변화에 따른 수돗물 저장 저수조 내 잔류염소에 관한 수학적 모형 시뮬레이션" 한국물환경학회 33 (33): 187-196, 2017

2 김기범 ; 형진석 ; 서지원 ; 신휘수 ; 구자용, "송･배수시스템의 최적 잔류염소농도 관리 모델 개발" 대한상하수도학회 31 (31): 587-597, 2017

3 안재찬 ; 이수원 ; 노방식 ; 최영준 ; 최재호 ; 김효일 ; 박태준 ; 박창민 ; 박현 ; 구자용, "배급수계통에서 잔류염소 및 THMs 분포 예측에 관한 연구" 대한환경공학회 29 (29): 706-714, 2007

4 김기범 ; 서지원 ; 형진석 ; 김태현 ; 최태호 ; 구자용, "다목적 최적화기법을 활용한 상수도 공급계통 잔류염소농도 최적운영 모델 개발" 대한상하수도학회 34 (34): 311-321, 2020

5 Cembrowicz, R. G., "Water supply systems optimization for developing countries" Springer 59-57, 1992

6 Shokoohi, M., "Water quality based multi-objective optimal design of water distribution systems" 31 (31): 93-108, 2017

7 Hwang, H., "Water distribution system classification using system characteristics and graph-theory metrics" 143 (143): 04017071-, 2017

8 Yates, D., "The computational complexity of the problem of determining least capital cost designs for water supply networks" 7 (7): 143-155, 1984

9 Hwang, H., "Sustainable, robust, and resilient water resources planning and management" University of Arizona 2018

10 Choi, J., "Simulation of hydraulics and water quality for water distribution system in model city using EPANET" 19 (19): 915-928, 1997