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불확실성을 고려한 상수관망 누수탐지 모형 개발 및 적용
유도근,윤정수,이호민,강두선,김중훈,Yoo. Do Guen,Yoon. Jung Soo,Lee. Ho Min,Kang. Doosun,Kim. Joong Hoon 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.3
상수관망 시스템에서의 누수관리는 효율적이고 안정적인 물공급 측면에서 상당히 중요하다. 본 연구에서는 기존 누수탐지 모델의 문제점을 보완하여, 절점의 수요량과 관 마찰계수의 불확실성 분석을 포함하는 수리해석 시뮬레이션을 통해 개선된 누수탐지모형을 개발하였다. 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2의 에미터 (Emitter) 기능을 활용한 모형을 구축하였으며, 상수관망의 수리해석 시 불확실성이 큰 매개변수인 수요량과 관 마찰계수의 불확실성 분석을 통해 보다 합리적인 누수탐지를 기법을 제안하였다. 개발된 방법을 검 보정이 완료된 국내 실제 소블럭 관망에 적용하였으며, 불확실성을 고려한 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하여 그 결과를 서로 비교하였다. 적용 결과, 현장의 누수탐지를 실시하기 전 전처리 과정으로 본 연구에서 제안된 누수탐지모형을 적용하고 그 결과로 도출된 누수의심 지점을 바탕으로 탐지를 실행할 경우 경제적, 시간적으로 많은 효율을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 또한 제안된 방법은 누수지점 탐지를 위한 방법론 뿐 만 아니라, 효율적인 누수탐지를 위한 관측 자료의 수 및 관측 지점의 선택에 관한 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. The leakage management of water distribution networks is one of the significant work for supply water with efficiency and stability. This study suggests the improved leakage detection model, which includes hydraulic analysis simulator considering the uncertainties of nodal demand and pipe roughness coefficient. The nodal demand and pipe roughness coefficient are important element that contains a high degree of uncertainty when modeling networks. Here, the Emitter function of EPANET2 is used to simulate the leakage in water distribution networks. The developed model is applied to the P city network in Korea which is calibrated, and the results show the proposed model is superior to other reported models. The suggested model is proved to be efficient in detecting the location of the leakage and it can supports to leakage detection operations in real fields. Furthermore, the model also can be used to estimate the position and the number of monitoring points.
비구조적 운영을 고려한 대림3 유역의 한계월류지점 산정기법 제안
유도근(Yoo Do Guen),심규범(Sim Kyu Bum),김응석(Kim Eung Seok) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.2
도시 및 산업지역의 침수를 방어하기 위해 수공구조물 설치와 운영을 통해 내수침수를 저감하고 있으나 내수침수를 방어하는데 한계적인 지역이 발생하고 있다. 본 연구에서는 도시유역에서 발생하는 내수침수를 방어하기 위한 빗물펌프장 및 빗물저류조의 운영을 변경함에 따라 발생되는 월류의 특성을 SWMM모형을 이용하여 분석하고, 비구조적 대책인 수공구조물의 운영만으로 내수침수를 방어할 수 없는 지역 분석하여 한계월류발생지점을 선정하였다. 분석을 위해 빗물펌프장 운영, 빗물저류조운영, 빗물펌프장 및 빗물저류조의 조합적인 운영으로 총 3가지 시나리오로 구분하였다. 분석결과 빗물펌프장은 낮은 운영수위로 운영하고 빗물저류조는 높은 운영수위로 운영했을 경우가 가장 적은 월류량 및 월류발생지점을 보였으며, 최소 4.12%에서 최대 36.77%의 면적이 비구조적으로 방어할 수 없는 지역으로 나타났다. 내수침수 저감을 위해 선행적으로 한계발생지점 지역을 선정함에 따라 우선적 내수침수 방어 필요지역으로 선정할 수 있으며, 내수침수 저감 분석에 도움을 주리라 판단된다. In order to defend flooding in urban and industrial areas, structural and non-structural flood control measures can be performed through the installation and operation of hydraulic structures. In this study, operation of urban drainage pumping station and detention storage were utilized to protect the flooding as non-structural measures. To quantify flooding characteristics of non-structural operations, the new terminology, critical flooding node is introduced using EPA-SWMM model. The critical flooding nodes can be defined as locations that cannot defend inland flood by operation of non-structural measures. For the analysis, three scenarios were considered as rainwater pump station operation, detention storage operation, combine operation of rainwater pump station and detention storage. As a result of analysis, rainwater pump station operated at low operating water level and detention storage showed the least amount of flooding occurred when operated at high operating water level. And, non-structural operations can not be defended area of Minimum 4.12% to Maximum 36.77%. The determined locations can be selected as the priority inland flood defended area.
상수관망 시스템의 위상구조특성에 따른 지진재해신뢰성 비교 연구
유도근(Yoo Do Guen),이정호(Lee Jung Ho) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.2
상수관망 시스템은 절점과 연결선으로 구성되는 대표적인 네트워크 중 하나이다. 이와 같은 네트워크 구조의 사회기반 시설물은 절점과 연결선 사이의 연결성에 따라 구조적 및 수리학적 성능이 다르게 나타난다. 본 연구에서는 상수관망의 위상구조특성과 지진재해에 의한 시스템 신뢰성 사이의 연관성을 규명하기 위한 기초연구를 수행하였다. 이를 위해, 상수관망의 8가지 구조적 특성인자를 선정하고, 이를 정량화하여 지진재해신뢰성 결과와 비교분석하였다. 지진재해신뢰성은 물공급시스템 전체에 대한 지진재해에 의한 수리학적, 구조적 신뢰성을 산정하는 모형인 REVAS.NET(Reliability EVAluation model of Seismic hazard for water supply NETwork)을 활용하였다. 제안된 평가인자와 지진재해신뢰성 정량화를 연결구조가 다른 동일 면적의 가상관망과 비슷한 규모의 공급면적을 가지는 실제관망지역을 설정하여 적용하였다. 그 결과, 지진 발생에 의한 신뢰도가 상수관망 시스템의 위상특성에 의해 경향성을 갖는 것을 확인하였다. 제안된 방법론은 설계, 시설개량, 복선화 등과 같이 지진재해 신뢰성을 재해 이전에 사전적으로 강화하기 위한 의사결정기준으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. A water network system is one of the representative networks composed of nodes and links. The social infrastructure of such a network structure has different structural and hydraulic performance depending on the connection between the node and the links. In this study, a basic study was carried out to clarify the relationship between the topological structure characteristics of the water network and the system reliability by earthquake disaster. For this purpose, eight structural characteristics of the water network were selected, quantified and compared with the results of earthquake disaster reliability. The reliability of the earthquake disaster was measured using REVAS.NET (Reliability EVAluation model of Seismic hazard for water supply NETwork), which is a model for estimating the hydraulic and structural reliability. The proposed model was applied to the actual and hypothetical networks with the same area. As a result, it was confirmed that the reliability due to the earthquake occurrence has a tendency due to the topological characteristics. The proposed methodology can be used as a decision criterion for strengthening the reliability of earthquake disaster in advance such as design, improvement of facility, duplication lines.
상수관망 공급능 향상을 위한 제수밸브의 차폐구역을 고려한 다목적 최적설계
유도근(Yoo Do Guen),김경필(Kim Kyoung Pil),박무종(Park Moo Jong),주진걸(Joo Jin Gul) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.2
상수관망 시스템은 충분한 양의 용수를 적절한 수질과 수압으로 안정적으로 소비자에게 공급해야한다. 이를 만족하기 위해서는, 관로 사고 등과 같은 비정상상황에서도 신뢰도 인자 중 하나인 공급성을 충분히 발휘하기 위한 설계가 필요하다. 본 연구에서는 용수공급 안정화를 위한 연계관로 설계문제를 대상으로 관로 공사비를 최소화하는 동시에 관로 사고시에도 공급능이 최대화 될 수 있는 다목적 최적설계 모형을 개발하였다. 이를 위하여 공급능을 정량적으로 산정할 수 있는 신뢰도 인자중 하나인 부족량 기대치를 활용하였으며, 개별 관로의 파손을 해석할 시 실제 밸브 차단에 의해 발생되는 차폐구역인 세그먼트를 고려하여 보다 현실적인 결과를 도출하고자 하였다. 개발된 방법론을 두 개의 상수관망에 적용하여 그 결과를 분석하였다. 개발된 모형은 정상상황시의 최소수압 조건만을 고려하는 현재의 설계기법에 비하여, 비정상상황을 고려함에 따라 미래의 불확실성을 고려할 수 있다는 장점을 가지므로, 향후 다양한 설계인자의 도입시 기초방법론으로 고려할 수 있을 것으로 기대된다. The water supply system should provide a sufficient amount of water to the consumers with adequate water quality and pressure. In order to satisfy this requirement, it is necessary to design the hydraulic system to exhibit sufficient serviceability, which is one of the reliability, even in an abnormal situation such as a pipe accident. In this study, we developed a multi-objective optimal design model that minimizes pipeline construction cost and maximizes supply capacity in case of pipeline accident. To do this, we used the expected water shortage, which is one of the reliability factors that can quantitatively measure the supply serviceability. In analyzing process, segment and unintended isolation were considered to obtain more realistic results under abnormal conditions. The developed methodology was applied to two water networks and the results were analyzed. The developed model has the advantage of considering the uncertainty of the future in abnormal situation compared with the current design method considering only the minimum hydraulic pressure condition in normal situation.