The Optimal Control Systems of Dilution Water and Point Sources for Water Quality Management in Stream

하천 수질관리를 위한 희석수량 및 점오염원의 최적 제어시스템

The purpose of this study is to investigate the theoretical methodology for development of an water quality management system with the optimal control of dilution water and point sources in streams. For the development of objective function and constraints, the control vectors are defined with stream inflows and concentrations of effluents at water treatment plant, and the state vectors are defined with water quality parameters such as DO, $BOD_5$, COD and SS concentrations. The applied system solution technique is augmented Lagrangian technique. The developed water quality optimal management methodology was applied to a case study at the Musim stream in Cheong-ju city. The results of the application show that the methodology is suitable for the comprehensive analysis of polluted water systems, and will be utilized to more useful operation of limited water resources in Korean streams.

본 연구의 목적은 오염 심화된 하천 수질개선을 위한 희석수량 및 점오염원을 최적 제어할 수 있는 수질관리 시스템개발에 대한 이론적 방법론을 연구하는데 있다. 시스템 제어변수로는 하천 유하량과 처리장 방출수의 농도수준을, 상태변수로는 DO, BOD, COD, SS를 선택하였고, 시스템 해법으로는 비선형기법인 augmented Lagrangian 기법을 활용하였다. 개발된 시스템을 검증하기 위한 적용대상 하천으로는 오염 심화된 도시하천인 무심천을 선정하였다. 검증과정으로 부터, 개발된 방법론은 도시하천 뿐만아니라 수계 전반에 걸친 폭넓은 분석에도 적합할 것으로 사료되었으며, 제한된 수자원의 효율적 운영을 위한 방안을 제시하는데도 유용한 도구가 될 수 있을 것으로 판단되었다.