Optimal Design of Branched Water Supply System with GIS

GIS를 이용한 분기형 관로의 최적설계

The objective of this paper is to show an optimal design model for branched water supply system which also can find the optimal location of pumping stations using linear programming. GIS is utilized in this model to better handle the data and the results front the optimization. The developed model considers hydraulic influences of some appurtenances such as supply tunnels and a filtration plant The model also considers tunnel construction cost which should be treated differently from pipe construction cost Different from other models presently available, the model guarantees a nonnegative pressure at every junction node in the system. The objective function includes annual operation cost (electricity rate) ill addition to initial construction cost, thus producing a more reasonable decision. The model selects the optimal diameter not in the form of continuous number but in the form of commercial discrete diameter (pipe size) using the pipe lengths as decision variables instead of pipe diameters. The model not only determines the optimal pumping head for each pumping station but also finds the optimal location and number of pumping stations. GIS is used to handle hydraulic and budgetary data automatically and to visualize the results for the of optimal design of the system. The model has been applied to an existing water supply system. 'The results show that the optimization model with the aid of GIS is helpful in the decision-nulling process for the design of more economical systems, and can be dot into practice successfully.

본 논문의 목적은 분기형 관로에 대해 선형계획법을 이용하여 최적의 선계를 하는데 있다. 그리고 자료의 획득과 계산결과를 표시하는 측면에서 GIS의 도움을 받아 전체작업을 좀 더 신속하고 용이하게끔 하였다. 개발된 모형은 송수터널이나 정수장 같은 수리부속물의 영향도 고려해 주었으며 특히 송수터널같이 관로와는 다른 체계를 갖는 비용을 목적함수에서 고려해줄 수 있었다. 목적함수는 초기건설비측면뿐 아니라 연간유지비측면의 비용까지도 고려해주어 보다 합리적인 걸과를 제시해주었으며 계산된 수리결과도 보다 실무적으로 제시되었다. 예를 들어 결정변수로 관경대신 관길이를 잡음으로 해서 이산적인 형태의 관경을 고려해줄 수 있었다. 그리고 최적 양정고는 물론이고 양수장의 위치와 갯수까지도 구해 낼 수 있었다. GIS는 수리학적 자료나 비용자료를 자동으로 다루거나 계산된 최적의 결과를 가시화 하는데 이용되었다. 특히 실제하는 관로시스템에 적용되었으며 GIS의 도움으로 보다 경제적인 설계를 학 수 있도록 의사결정과정상에 도움이 되었고 이로써 실무에도 훌륭히 적용될 수 있는 모형이라 생각되었다.