수자원 확보, 경영의 건전성 및 상수도 공급의 안전성을 목표로 지속적인 상수도관망 최적관리를 위한 노력의 결과로 최근 우리나라의 유수율은 83.5%로 가파른 상승세를 보이고 있다. 하지만 이와 같은 양적 효과에도 불구하고 상수도 민원관련 통계를 수집하기 시작한 2007년 이후의 민원건수는 549,432건에서 2011년도에는 1,397,942건으로 급격하게 증가하여 질적관리에 대한 요구가 증가되는 추세이다. 이러한 결과는 공급자 위주의 상수도 관리를 아무리 잘 하더라도 수요자 입장에서 요구하는 서비스수준을 달성하지 못한다면 그 노력의 의미는 퇴색된다는 사실을 단적으로 표현된 것으로 판단된다. 따라서, 상수도 서비스 만족도를 향상시키기 위해서는 상수도 관리시 수요자 입장을 고려하여야 하며, 이를 위해서는 공급자 측면에서의 상수도 관리의 지표인 유수율과 같이 수요자 측면에서의 상수도 관리를 위한 지표가 요구되어 진다. 따라서 본 장에서는 물공급 리스크 개념을 도입하여 상수도 관리시 공급자 위주의 관리가 아니라 수요자 입장도 고려할 수 있는 평가지표와 모델을 개발하고, 물공급 리스크 평가모델을 기반으로한, 신설 배수관망의 최적 설계모델과 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 첫째, 본 연구에서는 배수관망 물공급 리스크 평가모델을 개발하였으며, 개발된 모델은 연구대상지역(S시 A2블록)에 적용하여 관 파손확률과 관 파손에 의한 영향도를 산정하고, 이 두 가지 값의 곱을 이용하여 관로별 물공급 리스크를 산정할 수 있었다. 관 파손에 의한 영향도는 단수 또는 감수가 발생하는 누수지속시간과 복구공사시간으로 구분하여 산정하였다. 그 결과 연구대상지역의 관로별 물공급 리스크의 평균을 의미하는 블록 물공급 리스크는 1.507㎥/year으로 산정되었고, 본 연구에서 제시한 물공급 리스크 개념을 현장에서 활용할 수 있는가의 타당성을 검토하기 위하여 상수도 공급자 측면의 관리지표인 관 파손확률과 상수도 수요자 측면의 관리지표인 관 파손에 의한 영향도, 그리고 이 둘을 모두 고려하는 물공급 리스크를 기준으로 하여 관로 교체를 수행하고 각각에 대한 물공급 리스크 저감 효과를 분석하였다. 제한조건인 ...
수자원 확보, 경영의 건전성 및 상수도 공급의 안전성을 목표로 지속적인 상수도관망 최적관리를 위한 노력의 결과로 최근 우리나라의 유수율은 83.5%로 가파른 상승세를 보이고 있다. 하지만 이와 같은 양적 효과에도 불구하고 상수도 민원관련 통계를 수집하기 시작한 2007년 이후의 민원건수는 549,432건에서 2011년도에는 1,397,942건으로 급격하게 증가하여 질적관리에 대한 요구가 증가되는 추세이다. 이러한 결과는 공급자 위주의 상수도 관리를 아무리 잘 하더라도 수요자 입장에서 요구하는 서비스수준을 달성하지 못한다면 그 노력의 의미는 퇴색된다는 사실을 단적으로 표현된 것으로 판단된다. 따라서, 상수도 서비스 만족도를 향상시키기 위해서는 상수도 관리시 수요자 입장을 고려하여야 하며, 이를 위해서는 공급자 측면에서의 상수도 관리의 지표인 유수율과 같이 수요자 측면에서의 상수도 관리를 위한 지표가 요구되어 진다. 따라서 본 장에서는 물공급 리스크 개념을 도입하여 상수도 관리시 공급자 위주의 관리가 아니라 수요자 입장도 고려할 수 있는 평가지표와 모델을 개발하고, 물공급 리스크 평가모델을 기반으로한, 신설 배수관망의 최적 설계모델과 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 첫째, 본 연구에서는 배수관망 물공급 리스크 평가모델을 개발하였으며, 개발된 모델은 연구대상지역(S시 A2블록)에 적용하여 관 파손확률과 관 파손에 의한 영향도를 산정하고, 이 두 가지 값의 곱을 이용하여 관로별 물공급 리스크를 산정할 수 있었다. 관 파손에 의한 영향도는 단수 또는 감수가 발생하는 누수지속시간과 복구공사시간으로 구분하여 산정하였다. 그 결과 연구대상지역의 관로별 물공급 리스크의 평균을 의미하는 블록 물공급 리스크는 1.507㎥/year으로 산정되었고, 본 연구에서 제시한 물공급 리스크 개념을 현장에서 활용할 수 있는가의 타당성을 검토하기 위하여 상수도 공급자 측면의 관리지표인 관 파손확률과 상수도 수요자 측면의 관리지표인 관 파손에 의한 영향도, 그리고 이 둘을 모두 고려하는 물공급 리스크를 기준으로 하여 관로 교체를 수행하고 각각에 대한 물공급 리스크 저감 효과를 분석하였다. 제한조건인 관로 교체비용은 연구대상지역 전체관로에 대한 교체비용인 53억원의 5%가 되도록 하였으며, 관 파손확률, 관 파손에 의한 영향도, 물공급 리스크 각각의 기준으로 관로 교체를 수행한 결과 블록 물공급 리스크 저감 효율은 관 파손확률만을 기준으로 관로 교체한 경우 0.524㎥/year/billion won, 관 파손에 의한 영향도만을 기준으로 관로 교체한 경우는 2.163㎥/year/billion won, 그리고 물공급 리스크의 개념을 도입하여 두가지 요인을 동시에 고려한 경우는 2.173㎥/year/billion won으로 산정되어 물공급 리스크를 기준으로 관로 교체를 수행하였을 때 가장 효율적인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과에서 알 수 있듯이 제안된 물공급 리스크 평가모델은 상수도 관리의 공급자 측면과 수요자 측면을 동시에 고려할 수 있었으며, 비용/효과를 고려할 때도 가장 우수한 효과를 얻을 수 있다는 측면에서 연구목적에 맞게 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 둘째, 본 연구에서는 NSGAⅡ를 이용하여 최소 설계 비용하에 신설 배수관망의 물공급 리스크 최소화를 위한 설계모델을 개발하였다. 개발된 최적 설계모델은 관경과 제수밸브의 위치를 결정하는 모델로써 관로 및 제수밸브 설치비용과 물공급 리스크를 목적함수로 하고, 관로의 유속, 절점의 수압, 제수밸브의 설치예산을 제약조건으로 하는 다목적 유전알고리즘을 이용한 모델이다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 적용한 결과, 기존관망설계방법에 비해 구축비용은 59.7% 감소된 5.63억원으로 나타났고, 블록 물공급 리스크의 경우에는 기존관망설계방법에 비해 10.1% 감소된 0.275㎥/year으로 나타났다. 신설 배수관망의 최적 설계모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 8.8명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 8.8명에 대하여 1년에 하루동안의 단수를 방지할 수 있다는 의미이다. 한편, 최적설계에 의해 비용이 절감되었음에도 불구하고 기존관망설계방법과 최적관망설계방법의 관로별 물공급 리스크를 등급별로 비교한 결과, Excellent 등급은 1352.97m에서 1429.40m로, Good 등급은 2039.22m에서 2572.04m로, Average 등급은 1890.91m에서 1186.57m로, Bad 등급은 0m에서 44.37m로, Serious 등급은 424.23m에서 474.95m로 총연장이 각각 변화됨을 알 수 있었다. 최적설계관망의 경우 Bad 등급과 Serious 등급이 각각 44.37m, 50.72m 증가하였음에도 불구하고, Excellent 등급, Good등급은 각각 76.43m, 532.82m 증가하였고, Average 등급은 704.34m 크게 감소하였기 때문에 물공급 리스크 관리 측면에서 최적설계관망은 의미가 있는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발한 신설 배수관망 최적 설계 모델은 구축비용과 블록 물공급 리스크 최소화라는 목적함수를 동시에 해결할 수 있는 것으로 판단되며, 본 연구에서 개발된 모델이 목적에 부합한 결과를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 마지막으로 배수관망의 재구축모델 개발을 위하여 물공급 리스크를 고려하였으며, 이를 위해 관 파손에 의한 영향도 저감을 위한 제수밸브 추가와 인접블록에 대한 비상연결관 추가 방법을 수행하고, 관 파손확률 저감을 위해서는 관로 교체 방법을 수행하였다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 최대 재구축 비용의 4.5%인 1억 4천만원을 투입가능한 예산으로 설정한 경우 재구축 관망의 블록 물공급 리스크는 0.471㎥/year으로 기존관망에 비해 68.7%의 블록 물공급 리스크를 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 기존 배수관망의 재구축모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 195명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 1억 4천만원을 투입하여 기존 배수관망을 재구축할 경우 195명이 1년에 하루동안의 단수를 줄일 수 있음을 의미한다. 이와 같이 본 연구에서는 배수관망에서의 리스크 관리 측면에서 물공급 리스크 모델을 제안하였고, 물공급 리스크와 구축비용 최소화의 목적으로 신설 배수관망의 최적설계모델을 개발하고, 관로의 노후도와 관 파손에 의한 영향도 및 재구축 비용 최소화를 목적으로 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실제 배수관망에 적용하여 설계, 평가, 유지관리 등에서의 활용가능성을 검증할 수 있었다.
수자원 확보, 경영의 건전성 및 상수도 공급의 안전성을 목표로 지속적인 상수도관망 최적관리를 위한 노력의 결과로 최근 우리나라의 유수율은 83.5%로 가파른 상승세를 보이고 있다. 하지만 이와 같은 양적 효과에도 불구하고 상수도 민원관련 통계를 수집하기 시작한 2007년 이후의 민원건수는 549,432건에서 2011년도에는 1,397,942건으로 급격하게 증가하여 질적관리에 대한 요구가 증가되는 추세이다. 이러한 결과는 공급자 위주의 상수도 관리를 아무리 잘 하더라도 수요자 입장에서 요구하는 서비스수준을 달성하지 못한다면 그 노력의 의미는 퇴색된다는 사실을 단적으로 표현된 것으로 판단된다. 따라서, 상수도 서비스 만족도를 향상시키기 위해서는 상수도 관리시 수요자 입장을 고려하여야 하며, 이를 위해서는 공급자 측면에서의 상수도 관리의 지표인 유수율과 같이 수요자 측면에서의 상수도 관리를 위한 지표가 요구되어 진다. 따라서 본 장에서는 물공급 리스크 개념을 도입하여 상수도 관리시 공급자 위주의 관리가 아니라 수요자 입장도 고려할 수 있는 평가지표와 모델을 개발하고, 물공급 리스크 평가모델을 기반으로한, 신설 배수관망의 최적 설계모델과 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 첫째, 본 연구에서는 배수관망 물공급 리스크 평가모델을 개발하였으며, 개발된 모델은 연구대상지역(S시 A2블록)에 적용하여 관 파손확률과 관 파손에 의한 영향도를 산정하고, 이 두 가지 값의 곱을 이용하여 관로별 물공급 리스크를 산정할 수 있었다. 관 파손에 의한 영향도는 단수 또는 감수가 발생하는 누수지속시간과 복구공사시간으로 구분하여 산정하였다. 그 결과 연구대상지역의 관로별 물공급 리스크의 평균을 의미하는 블록 물공급 리스크는 1.507㎥/year으로 산정되었고, 본 연구에서 제시한 물공급 리스크 개념을 현장에서 활용할 수 있는가의 타당성을 검토하기 위하여 상수도 공급자 측면의 관리지표인 관 파손확률과 상수도 수요자 측면의 관리지표인 관 파손에 의한 영향도, 그리고 이 둘을 모두 고려하는 물공급 리스크를 기준으로 하여 관로 교체를 수행하고 각각에 대한 물공급 리스크 저감 효과를 분석하였다. 제한조건인 관로 교체비용은 연구대상지역 전체관로에 대한 교체비용인 53억원의 5%가 되도록 하였으며, 관 파손확률, 관 파손에 의한 영향도, 물공급 리스크 각각의 기준으로 관로 교체를 수행한 결과 블록 물공급 리스크 저감 효율은 관 파손확률만을 기준으로 관로 교체한 경우 0.524㎥/year/billion won, 관 파손에 의한 영향도만을 기준으로 관로 교체한 경우는 2.163㎥/year/billion won, 그리고 물공급 리스크의 개념을 도입하여 두가지 요인을 동시에 고려한 경우는 2.173㎥/year/billion won으로 산정되어 물공급 리스크를 기준으로 관로 교체를 수행하였을 때 가장 효율적인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과에서 알 수 있듯이 제안된 물공급 리스크 평가모델은 상수도 관리의 공급자 측면과 수요자 측면을 동시에 고려할 수 있었으며, 비용/효과를 고려할 때도 가장 우수한 효과를 얻을 수 있다는 측면에서 연구목적에 맞게 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 둘째, 본 연구에서는 NSGAⅡ를 이용하여 최소 설계 비용하에 신설 배수관망의 물공급 리스크 최소화를 위한 설계모델을 개발하였다. 개발된 최적 설계모델은 관경과 제수밸브의 위치를 결정하는 모델로써 관로 및 제수밸브 설치비용과 물공급 리스크를 목적함수로 하고, 관로의 유속, 절점의 수압, 제수밸브의 설치예산을 제약조건으로 하는 다목적 유전알고리즘을 이용한 모델이다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 적용한 결과, 기존관망설계방법에 비해 구축비용은 59.7% 감소된 5.63억원으로 나타났고, 블록 물공급 리스크의 경우에는 기존관망설계방법에 비해 10.1% 감소된 0.275㎥/year으로 나타났다. 신설 배수관망의 최적 설계모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 8.8명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 8.8명에 대하여 1년에 하루동안의 단수를 방지할 수 있다는 의미이다. 한편, 최적설계에 의해 비용이 절감되었음에도 불구하고 기존관망설계방법과 최적관망설계방법의 관로별 물공급 리스크를 등급별로 비교한 결과, Excellent 등급은 1352.97m에서 1429.40m로, Good 등급은 2039.22m에서 2572.04m로, Average 등급은 1890.91m에서 1186.57m로, Bad 등급은 0m에서 44.37m로, Serious 등급은 424.23m에서 474.95m로 총연장이 각각 변화됨을 알 수 있었다. 최적설계관망의 경우 Bad 등급과 Serious 등급이 각각 44.37m, 50.72m 증가하였음에도 불구하고, Excellent 등급, Good등급은 각각 76.43m, 532.82m 증가하였고, Average 등급은 704.34m 크게 감소하였기 때문에 물공급 리스크 관리 측면에서 최적설계관망은 의미가 있는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발한 신설 배수관망 최적 설계 모델은 구축비용과 블록 물공급 리스크 최소화라는 목적함수를 동시에 해결할 수 있는 것으로 판단되며, 본 연구에서 개발된 모델이 목적에 부합한 결과를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 마지막으로 배수관망의 재구축모델 개발을 위하여 물공급 리스크를 고려하였으며, 이를 위해 관 파손에 의한 영향도 저감을 위한 제수밸브 추가와 인접블록에 대한 비상연결관 추가 방법을 수행하고, 관 파손확률 저감을 위해서는 관로 교체 방법을 수행하였다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 최대 재구축 비용의 4.5%인 1억 4천만원을 투입가능한 예산으로 설정한 경우 재구축 관망의 블록 물공급 리스크는 0.471㎥/year으로 기존관망에 비해 68.7%의 블록 물공급 리스크를 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 기존 배수관망의 재구축모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 195명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 1억 4천만원을 투입하여 기존 배수관망을 재구축할 경우 195명이 1년에 하루동안의 단수를 줄일 수 있음을 의미한다. 이와 같이 본 연구에서는 배수관망에서의 리스크 관리 측면에서 물공급 리스크 모델을 제안하였고, 물공급 리스크와 구축비용 최소화의 목적으로 신설 배수관망의 최적설계모델을 개발하고, 관로의 노후도와 관 파손에 의한 영향도 및 재구축 비용 최소화를 목적으로 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실제 배수관망에 적용하여 설계, 평가, 유지관리 등에서의 활용가능성을 검증할 수 있었다.
Continuous efforts have been made for optimal management of water pipe network aimed at securing water resource, maintaining management soundness and ensuring water supply safety. As a result, the current revenue water ratio of Korea shows 83.5%, showing a sharp upward trend. Despite this quantitati...
Continuous efforts have been made for optimal management of water pipe network aimed at securing water resource, maintaining management soundness and ensuring water supply safety. As a result, the current revenue water ratio of Korea shows 83.5%, showing a sharp upward trend. Despite this quantitative effect, however, the number of civil complaints rose rapidly to 1,397,942 cases in 2011 from 549,432 cases after 2007 when the statistics on water service complaints started to be collected, making the request for quality control also increase. This result definitely indicates that no matter how well the provider-focused water management may be performed, it means little unless it satisfies the service level required by the consumers. Accordingly, in order to improve the consumer satisfaction in water supply, consumers' situation should be considered in water management. For this, the indicator of water management for the consumers is required like the revenue water ratio which is the indicator of water management for the provider. Thus, this chapter developed the assessment indicators and models that can consider the consumers' position, rather than the provider-focused management by introducing the concept of water supply risk in water management, and also developed the optimal design model of a newly-installed water distribution network and the reconstruction model of the existing water distribution network on the basis of water supply risk assessment model. Firstly, this study developed a water supply risk assessment model for water distribution network, calculating the pipe burst probability and the impact of pipe burst through the application of the developed model to the targeted area(Block A2 in S city ) and the water supply risk by pipes using the multiplication of these two values. The impact of pipe burst was separately calculated for the leakage duration time and the repair work time when water service is cut off or water service is reduced. As a result, water supply risk for the block in the study area was calculated at 1.507㎥/year. In order to check whether the concept of water supply risk presented by this study can be applicable on the site, pipe replacement was performed based on pipe burst probability which is a management indicator on the side of water provider and pipe burst impact which is a management indicator on the side of water consumer, and the water supply risk that considers both of these, analyzing the water supply risk reduction effect for each of these. Pipe replacement cost, which is a restrictive condition, was set at 5% of 5.3 billion Won, the replacement cost for the whole pipes in the targeted area. Pipe replacement was performed based on pipe burst probability, pipe burst impact and water supply risk respectively. As a result, the block water supply risk reduction efficiency was calculated at 0.524㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst probability only, and it was calculated at 2.163㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst impact only. In the case of concurrent consideration of the two factors by introducing the concept of water supply risk, it was calculated at 2.173㎥/year/billion won. This result shows that the reduction efficiency is the highest in the case of pipe replacement based on water supply risk. As shown by this study result, the proposed water supply risk assessment model could concurrently consider the positions of both water provider and water consumer. Besides, it was ascertained that the model could be realized to be suitable for the research purpose from the viewpoint that it can get the best effect also in cost/effect perspective. Secondly, this research developed a design model to minimize a water supply risk of a newly-installed water distribution network with the minimum design cost using NSGAⅡ. The developed optimal design model decides on the diameter and the location of gate valve and it is also a model using a multipurpose genetic algorithm with the pipe and gate valve installation cost and the water supply risk as the objective functions and with the flow velocity in a pipe, the water pressure at a panel point and the budget for a gate valve installation as the restriction conditions. The developed model was applied to the study area. As a result, the design cost was calculated at 0.56 billion Won which was reduced by 69.7% compared with the existing pipe network. In the case of water supply risk for the block, it appeared as 0.275㎥/year which was reduced by 10.1% compared with the existing pipe network. The amount of water supply risk reduction caused by the application of the optimal design model for a newly-installed water distribution network is equivalent to the amount used by 8.8 persons in a day if it is calculated based on 296L of Lpcd(liters per capita per day) in the study area. This means that the water supply cutoff can be prevented for one day for 8.8 persons. As shown above, the optimal design led to the cost reduction. The water supply risk by pipes of the existing pipe network and the optimal design pipe network was compared based on each class. According to the result, the total length under Excellent class changed from 1352.97m to 1429.40m, Good class from 2039.22m to 2572.04m, Average class from 1890.91m to 1186.57m, Bad class from 0m to 44.37m and Serious class from 424.23m to 474.95m. In the case of the optimal design pipe network, Excellent class and Good class increased by 76.43m and 532.82m respectively, but Average class decreased by 704.34m. Accordingly, it is considered that the optimal design model for a newly-installed water distribution network developed by this study can concurrently solve the objective functions of the minimization of the design cost and the water supply risk for the block, and it could be ascertained that the model developed by this study could produce the outcome suitable for the purpose. Lastly, a water supply risk was considered to develop a water distribution network reconstruction model, for which the additional gate valves and additional emergency pipes were installed to adjacency block to reduce the pipe burst impact, and pipe replacement was performed to reduce pipe burst probability. The developed model was applied to the study area. When 140 million won, equivalent to 4.5% of the maximum reconstruction cost, was set as the available budget, the block water supply risk for the reconstructed pipe network was 0.471㎥/year, which shows that the water supply risk for the block could be reduced by 68.7% compared with the existing pipe network. In other words, the amount of water supply risk reduction caused by the application of the reconstruction model of the existing water distribution network corresponds to the amount used by 195 persons in a day based on 296L of Lpcd in the study area. This means that water service cutoff period can be reduced by one day for 195 persons when the existing water distribution network is reconstructed with the budget of 140 million won. As shown above, this study proposed the water supply risk model in the perspective of risk management in water distribution networks, and developed the optimal design model for a newly-installed water distribution network aimed at minimizing the water supply risk and the design cost. Furthermore, this study also developed the model for the existing water distribution network reconstruction aimed at minimizing the pipe deterioration, pipe burst impact and reconstruction cost. The applicability of the developed model in design, assessment, maintenance, etc, could be verified by actually applying it to water distribution network.
Continuous efforts have been made for optimal management of water pipe network aimed at securing water resource, maintaining management soundness and ensuring water supply safety. As a result, the current revenue water ratio of Korea shows 83.5%, showing a sharp upward trend. Despite this quantitative effect, however, the number of civil complaints rose rapidly to 1,397,942 cases in 2011 from 549,432 cases after 2007 when the statistics on water service complaints started to be collected, making the request for quality control also increase. This result definitely indicates that no matter how well the provider-focused water management may be performed, it means little unless it satisfies the service level required by the consumers. Accordingly, in order to improve the consumer satisfaction in water supply, consumers' situation should be considered in water management. For this, the indicator of water management for the consumers is required like the revenue water ratio which is the indicator of water management for the provider. Thus, this chapter developed the assessment indicators and models that can consider the consumers' position, rather than the provider-focused management by introducing the concept of water supply risk in water management, and also developed the optimal design model of a newly-installed water distribution network and the reconstruction model of the existing water distribution network on the basis of water supply risk assessment model. Firstly, this study developed a water supply risk assessment model for water distribution network, calculating the pipe burst probability and the impact of pipe burst through the application of the developed model to the targeted area(Block A2 in S city ) and the water supply risk by pipes using the multiplication of these two values. The impact of pipe burst was separately calculated for the leakage duration time and the repair work time when water service is cut off or water service is reduced. As a result, water supply risk for the block in the study area was calculated at 1.507㎥/year. In order to check whether the concept of water supply risk presented by this study can be applicable on the site, pipe replacement was performed based on pipe burst probability which is a management indicator on the side of water provider and pipe burst impact which is a management indicator on the side of water consumer, and the water supply risk that considers both of these, analyzing the water supply risk reduction effect for each of these. Pipe replacement cost, which is a restrictive condition, was set at 5% of 5.3 billion Won, the replacement cost for the whole pipes in the targeted area. Pipe replacement was performed based on pipe burst probability, pipe burst impact and water supply risk respectively. As a result, the block water supply risk reduction efficiency was calculated at 0.524㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst probability only, and it was calculated at 2.163㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst impact only. In the case of concurrent consideration of the two factors by introducing the concept of water supply risk, it was calculated at 2.173㎥/year/billion won. This result shows that the reduction efficiency is the highest in the case of pipe replacement based on water supply risk. As shown by this study result, the proposed water supply risk assessment model could concurrently consider the positions of both water provider and water consumer. Besides, it was ascertained that the model could be realized to be suitable for the research purpose from the viewpoint that it can get the best effect also in cost/effect perspective. Secondly, this research developed a design model to minimize a water supply risk of a newly-installed water distribution network with the minimum design cost using NSGAⅡ. The developed optimal design model decides on the diameter and the location of gate valve and it is also a model using a multipurpose genetic algorithm with the pipe and gate valve installation cost and the water supply risk as the objective functions and with the flow velocity in a pipe, the water pressure at a panel point and the budget for a gate valve installation as the restriction conditions. The developed model was applied to the study area. As a result, the design cost was calculated at 0.56 billion Won which was reduced by 69.7% compared with the existing pipe network. In the case of water supply risk for the block, it appeared as 0.275㎥/year which was reduced by 10.1% compared with the existing pipe network. The amount of water supply risk reduction caused by the application of the optimal design model for a newly-installed water distribution network is equivalent to the amount used by 8.8 persons in a day if it is calculated based on 296L of Lpcd(liters per capita per day) in the study area. This means that the water supply cutoff can be prevented for one day for 8.8 persons. As shown above, the optimal design led to the cost reduction. The water supply risk by pipes of the existing pipe network and the optimal design pipe network was compared based on each class. According to the result, the total length under Excellent class changed from 1352.97m to 1429.40m, Good class from 2039.22m to 2572.04m, Average class from 1890.91m to 1186.57m, Bad class from 0m to 44.37m and Serious class from 424.23m to 474.95m. In the case of the optimal design pipe network, Excellent class and Good class increased by 76.43m and 532.82m respectively, but Average class decreased by 704.34m. Accordingly, it is considered that the optimal design model for a newly-installed water distribution network developed by this study can concurrently solve the objective functions of the minimization of the design cost and the water supply risk for the block, and it could be ascertained that the model developed by this study could produce the outcome suitable for the purpose. Lastly, a water supply risk was considered to develop a water distribution network reconstruction model, for which the additional gate valves and additional emergency pipes were installed to adjacency block to reduce the pipe burst impact, and pipe replacement was performed to reduce pipe burst probability. The developed model was applied to the study area. When 140 million won, equivalent to 4.5% of the maximum reconstruction cost, was set as the available budget, the block water supply risk for the reconstructed pipe network was 0.471㎥/year, which shows that the water supply risk for the block could be reduced by 68.7% compared with the existing pipe network. In other words, the amount of water supply risk reduction caused by the application of the reconstruction model of the existing water distribution network corresponds to the amount used by 195 persons in a day based on 296L of Lpcd in the study area. This means that water service cutoff period can be reduced by one day for 195 persons when the existing water distribution network is reconstructed with the budget of 140 million won. As shown above, this study proposed the water supply risk model in the perspective of risk management in water distribution networks, and developed the optimal design model for a newly-installed water distribution network aimed at minimizing the water supply risk and the design cost. Furthermore, this study also developed the model for the existing water distribution network reconstruction aimed at minimizing the pipe deterioration, pipe burst impact and reconstruction cost. The applicability of the developed model in design, assessment, maintenance, etc, could be verified by actually applying it to water distribution network.
주제어
#물공급 리스크 관 파손확률 관 파손에 의한 영향도 로지스틱 회귀분석 배수관망 최적설계 NSGAⅡ ISM
학위논문 정보
저자
최태호
학위수여기관
서울시립대학교 일반대학원
학위구분
국내박사
학과
환경공학과
지도교수
구자용
발행연도
2013
총페이지
xi, 298 p.
키워드
물공급 리스크 관 파손확률 관 파손에 의한 영향도 로지스틱 회귀분석 배수관망 최적설계 NSGAⅡ ISM
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