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내배수시스템 실시간 운영 모형을 이용한 배수펌프장 운영기법 개발
Development of a Pump Operation Rule in a Drainage Pump Station using a Real Time Control Model for Urban Drainage System 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.40 no.11 = no.184, 2007년, pp.877 - 886  

이정호 (고려대학교 공과대학 건축.사회환경공학과) ,  이양재 (서울시정개발연구원 디지털도시부) ,  김중훈 (고려대학교 공과대학 건축.사회환경공학과) ,  전환돈 (한밭대학교 토목공학과)

초록
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일반적인 도시 내배수시스템은 시설물과 운영방법으로 구분된다. 시설물은 관거, 수문, 배수펌프장 등으로 구성되며 운영방법은 펌프 및 수문운영으로 구성된다. 이러한 내배수시스템에서 유역의 유출 및 펌프 운영을 실시간으로 모의하고 배수효과를 고려할 수 있는 운영 모형은 펌프를 효과적으로 운영하기 위하여 필요하며, 이러한 실시간 운영 모형을 통하여 도시유역의 침수 위험을 감소시키기 위한 효율적인 펌프 운영 기법의 개발이 가능하다. 본 연구에서는 SWMM 5.0 DLL과 Excel을 포함한 Visual Basic 6.0을 연계하여 실시간 운영 모형을 개발하였다. 또한, 효율적인 펌프 운영을 위한 두 개의 펌프 운영 기법을 제안하였다. 첫째는 각 맨홀의 수위를 통하여 현재 상황을 고려한 펌프의 운영이며, 둘째는 실시간으로 운영되는 각 시간단위별 유입량 전량을 배제하는 기법이다. 제안된 두 개의 기법은 현재의 펌프장 운영 기법인 유수지 수위에 따른 펌프 운영을 모의한 결과와 비교하였으며 개발된 모형은 중곡배수분구에 적용되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An urban drainage system consists of two major systems : flood drainage facilities and operating practices. The facilities are composed of sewer networks, gates, and pumping stations and the operating practice consists of pump or gate operation. Then, a real time simulation system which is able to s...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 수문 분석이 이루어져야 하는데 기존의 도시유출모형들은 기 관측된 강우 자료를 바탕으로 결과의 검증 차원에서 이용되어지고있는 반면 운영 기법의 마련을 위해서는 실시간으로 관측되는 강우에 대한 실시간의 유출 분석이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 도시유출모형을 이용하여내 배수 시스템의 실시간 유출 분석 및 펌프의 실시간 자동 운영이 가능한 내배수시스템 실시간 운영 모형을 개발하였다. 또한 개발된 모형을 이용하여 유수지 및 빗물펌프장의 실시간 강우-수위-유출 관계 해석을 통하여 호우 발생 시 내수침수를 최대한 억제할 수 있는 펌프 운영 기법을 개발하였다.
  • 그러나 유수지로의 유입량은 유수지와 연계된 배수문과 배수펌프장의 운영조건에 따라 변하는 유수지의 수위에 영향을 받는다. 따라서 본 연구에서는 실시간으로 변하는 유수지의 수위를 고려하여 산정된 유입량을 바탕으로 유수지 및 배수펌프장을 운영하는 실시간 운영 모형을 개발하였다.
  • 0 의 DLL(Dynamic Link Library)을 연계하여 실시간으로 변화하는 강우에 대하여 유출 분석이 가능하도록 구성되었다. 또한, 유수지 유입구에서의 배수효과 (Backwater effect)를 고려하여 주어진 가동 조건하에펌프의 자동 운영이 가능하도록 구성되었다. 또한, 개발된 모형을 이용하여 펌프의 운영에 있어서 유수지 수위에 따른 운영, 내배수시스템 상황을 고려한 운영 및 시점별 유입량을 고려한 운영 등 세 가지 모의 운영을 실시함으로써 내수침수에 가장 효과적인 펌프 운영 기법을 제안하였다.
  • 특히, 상류지역의 침수 발생을확대시키는 유수지 내 배수효과에 대한 고려가 없는 고정된 펌프 가동 기준은 다양한 호우 사상의 발생 및 유역 상황에 능동적으로 대처하기에 무리가 있다. 연구에서는 개발된 실시간 운영모형을 이용한 효율적인 펌프 운영 기법 마련을 위하여 현행 일반적인 펌프 운영 기법에 대하여 우선적으로 모의하였다.
  • 본 연구에서는 기존의 연구에서 사용되지 않았던 SWMM 5.0 DLL을 이용하여 visual basic과 연계한 실시간 운영모형을 개발하였으며, 유수지의 수위에 따른 배수효과의 영향을 고려하여 실시간으로 변하는 유수지의 상황을 갱신함으로써 펌프 운영조건에 따룬 자동 제어가 가능하도록 구성되었다. 펌프의 운영 조건으로는 현행 일반적인 배수펌프장 운영 조건인 유수지 수위에 따른 운영 조건(Rule 1)과 본 연구에서 제안된 내 배수 시스템의 상황을 종합적으로 고려하여 상류 절 점에서 의과 부화 발생 여부에 따른 운영 (Rule 2) 및 유수지 초기가동 수위 이상 시 발생하는 유입량을 전량 배제하는 운영 조건(Rule 3)을 모의하여 비교 검토하였다.
  • 본 연구에서는 실시간으로 변화하는 강우에 대하여 유수지 및 배수펌프장에서의 강우-수위—유출 관계를 배수효과를 고려하여 실시간으로 모의하고 펌프 운영조건들에 따른 자동 운영을 모의하였다.
  • 본 연구에서는 실시간으로 변화하는 강우에 대하여 유수지 및 배수펌프장으로 유입되는 유입량을 실시간으로 모의하기 위하여 USEPA의 SWMM 5.0 모형을 이용하였으며, SWMM 5.0의 DLL을 연계하여 배수펌프장의 펌프 제어가 실시간으로 가능한 운영모형을 개발하였다.
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참고문헌 (13)

  1. 길경익, 한종옥, 김구현 (2005). '도시 소유역 배수펌프장 운영개선 방안 연구(1)-GIS 기반 수문모형에 의한 홍수유출수문곡선의 재현.' 한국물환경학회지, 한국물환경학회, 제21권, 제6호, pp. 682-686 

  2. 심재현, 조원철, 이원환 (1992). '자기 조정력을 가진 퍼지제어기법에 의한 우수배제펌프의 적응제어' 한국수자원학회 수공학연구발표회논문집, pp. 291-299 

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  13. Zacharof, A. I., Schiltze, M. and Butler, D. (2003). 'A methodology for assessing the operational potential of the urban wastewater system using integrated modelling' Water Science and Technology : Water Supply, Vol. 3, No. 1, pp. 271-277 

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