CAPACITY EXPANSION MODELING OF WATER SUPPLY IN A PLANNING SUPPORT SYSTEM FOR URBAN GROWTH MANAGEMENT

도시성장관리를 위한 계획지원체계에서 상수도의 시설확장 모델링

A planning support system enhances our ability to use water capacity expansion as an urban growth management strategy. This paper reports the development of capacity expansion modeling of water supply as part of the continuing development of such a planning support system (PEGASUS: Planning Environment for Generation and Analysis of Spatial Urban Systems) to incorporate water supply, This system is designed from the understanding that land use and development drive the demand for infrastructure and infrastructure can have a significant influence on the ways in which land is developed and used. Capacity expansion Problems of water supply can be solved in two ways: 1) optimal control theory, and 2) mixed integer nonlinear programming (MINLP). Each method has its strengths and weaknesses. In this study the MINLP approach is used because of its strength of determining expansion sizing and timing simultaneously. A dynamic network optimization model and a water-distribution network analysis model can address the dynamic interdependence between water planning and land use planning. While the water-distribution network analysis model evaluates the performance of generated networks over time, the dynamic optimization model chooses alternatives to meet expanding water needs. In addition, the user and capacity expansion modeling-to-generate-alternatives (MGA) can generate alternatives. A cost benefit analysis module using a normalization technique helps in choosing the most economical among those alternatives. GIS provide a tool for estimating the volume of demanded water and showing results of the capacity expansion model.

계획지원체계는 도시성장관리수단으로 간선시설 시설확장을 이용하는 우리의 능력을 증진시킨다. 이연구는 그러한 계획지원체계 (PEGASUS: 공간도시체계의 생성 및 분석을 위한 계획환경)의 개발계획의 일환으로서 상수도 시설확장모델의 개발에 관한 연구이다. 이 연구는 토지이용과 개발은 간선시설의 수요를 유발하고 간선시설은 토지가 이용되고 개발되는 방향에 영향을 미친다는 전제하에서 시작된다. 상수도 시설 확장은 2 방법으로 해결될 수 있다: 1) 최적통제이론, 2) MINLP 방법. 이 방법들은 각각장단점을 가지고 있다. 이 연구에서는 동적 시설 확장 크기 및 시기를 동시에 결정할 수 있는 MINLP방법이 채택이 되었다. 상수도 관망해석모델과 동적 상수도 시설 최적화 모델이 상수도계획과 토지이용계획의 동적 연관관계를 해결할 수 있다. 상수도 관망해석모델은 생성된 관경의 적정성을 분석하며 동적 상수도 시설 최적화모델은 변화하는 상수도 수요량을 충족할 수 있는 대안을 작성한다. 표준화기법에 의한 비용편익분석은 가장 경제적인 대안을 선정한다. GIS는 필요 상수도 수요량을 산정하고 시설확장모델의 결과를 이용자에게 보여주는데 훌륭한 역활을 할 수 있다.