EPANET 기반의 Pressure Driven Analysis 모형 개발 및 적용

Abstract

상수도관망의 수리학적 해석 방법에는 주로 정상상태의 시스템 해석에 사용되는 Demand Driven Analysis (DDA)와 비정상상태 시스템 해석에 사용되는 Pressure Driven Analysis (PDA)가 있다. DDA는 각 절점의 수요량은 모두 공급된다는 가정하에 절점의 압력수두를 계산하는 기법으로, 관망시스템이 정상상태일 경우에는 해석에 무리가 없다. 하지만 비정상상태, 즉 어떠한 원인으로 관망의 수리학적 상태가 변화했을 때에는 DDA로 해석을 할 경우 부압이 발생하는 등 비현실적인 결과를 발생시킬 수 있으며, 따라서 PDA 수리해석의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 EPANET의 DDA 수리해석 모형에 포함된 Gradient Algorithm을 분석 및 개량하여 Global Gradient Algorithm을 적용한 PDA 수리해석모형을 개발하였다. 또한 개발모형의 적용성 평가를 위해 탑재된 PDA 기능을 이용하여 영월군 대블럭 시스템의 배수지에 문제가 발생한 시나리오에 대하여 비상급수계획 분석을 시행하였고, 그 결과 각 배수지의 문제 발생시 66~100%의 비상급수가 가능한 것으로 나타났다. 기존 DDA 해석 모형에서 발생한 부압 등의 문제를 해결할 수 있었고, 공급가능 유량을 정량적으로 산정하여 보다 신뢰도 높은 비상급수계획 분석이 가능한 것으로 나타났다. Hydraulic analysis of water distribution systems (WDS) is divided into two types, one is Demand Driven Analysis (DDA) which applies to a steady state condition and other is Pressure Driven Analysis (PDA) which applies to an abnormal condition. In DDA, it is assumed that available discharge in demand nodes is always equal to the required discharge, and the assumption is suitable for a steady state condition. However, in abnormal conditions such as pipe failure or excess of demand, DDA model may produce unrealistic outputs such as negative pressure, so application of PDA model is required. The Gradient Algorithm used for DDA in EPANET was improved to develop a PDA model based on the Global Gradient Algorithm. Additionally, the developed model was applied to evaluate the emergency water supply plan of a large block system in Yeong Wol. The results showed to 66~100% of the total network demand was available in the emergency scenarios of failure in each reservoir. The developed PDA model is capable to solve negative pressure problem shown in existing DDA model and to analyse evaluation of emergency water supply plan with high reliability.