Water Quality Forecasting System by Reliability Analysis in the Nakdong River

낙동강에서의 신뢰도해석에 의한 수질예보시스템의 개발

  • 한건연 (경북대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 김상호 (경북대학교 공과대학 토목공학과)
  • Published : 1997.08.01

Abstract

QUAL2E-AFOSM model is developed to forecast the water quality by reliability analysis in the Nakdong River. A varied-flow analysis is performed for the reach of Waegwan to Mulgeum to estimate hydraulic parameters. An optimization technique by BFGS method is applied to determine the optimum reaction parameters and calibrations and verifications are performed based on these parameters. A reliability analysis for the stochastic analysis in a river is studied using the AFOSM method. The variations of water quality and discharge in the headwater, tributaries, and reaction coefficients are considered. Risks of violating existing water quality standards at several loactions in the Nakdong River are computed by using the QUAL2E-AFOSM method. The computed results computed by QUAL2E-AFOSM model agree with those of the Monte-Carlo method in QUAL2EU model.

낙동강 유역에서 수질예보시스템의 개발을 위해서 신뢰도해석 기법에 기초한 QUAL2E-AFOSM모형을 개발하였다. 왜관∼물금 구간에 대해 수리학적 부등류 해석을 실시하였고, 최적의 반응계수 추정을 위해 BFGS 기법을 사용하여 최적화 해석을 실시하였으며, 이를 기초로 하여 모형의 보정과 검증을 실시하였다. 추계학적 해석을 위하여 AFSOM 기법을 적용한 신뢰도 해석을 수행하였다. 상류단과 주요 지류에서의 수질, 유량과 반응계수에 대한 변동성을 고려하였다. 수질 측정자료를 기초로 하여 낙동강의 수개 지점에 대한 기준 수질을 초과할 확률을 AFOSM 기법을 이용하여 산정하였다. 본 QUAL2E-AFOSM 모형에 의한 해석결과는 Monte-Carlo 기법의 결과와 일치하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. 낙동강 하천정비 기본계획, 보완 Ⅱ, Ⅲ 건설부
  2. 대한토목학회논문집 v.15 no.2 QUAL2E에 의한 한강 하류부에서의 수질해석 백경원;김상호;한건연;송재우
  3. 대한토목학회논문집 v.13 no.4 영향계수를 이용한 QUAL2E모형의 반응계수 추정 전경수;이길성
  4. 한국수자원학회지 v.29 no.3 낙동강 하류부에서의 오니준설에 따른 수질영향분석 조홍제;한건연;김상호
  5. 한국수문학회지 v.26 no.5 낙동강 중류부에서의 확정론적 수질해석 한건연;이정식;김상현;김흥태
  6. 한국수자원학회지 v.28 no.2 하천수질변동의 예측을 위한 추계학적 수질해석모형의 개발 한건연;김상현;박재홍
  7. 한국수자원학회지 v.28 no.4 한강하류부에서의 총질소와 총인에 대한 수질모의 한건연;송재우;김상호;백경원
  8. 환경통계년감 환경부
  9. Probability concepts in engineering planning and design v.Ⅱ Ang,A.H.;Tang,W.H.
  10. EPA/600-3-87/007 Computer program documentation for the enhanced stream water quality model QUAL2E and QUAL2E-UNCAS Brown,R.T.;Barnwell,T.O.
  11. Water Resources Bulletin v.11 no.1 Probabilistic methods in stream quality management Burger,S.J.;Lettenmaier,D.P.
  12. Water Research v.30 no.1 Performance, reliability, and uncertainty of total phosphorous models for lakes-Ⅱ Stochastic analysis Canale,R.P.;Seo,D.I.
  13. HEC-2 User's Guide HEC
  14. J. of Water Pollution Control Federation v.41 no.2 A probabilistic analysis of DO-BOD relationships in stream Kothandaraman,V.;Ewing,B.B.
  15. J. of Water Pollution Control Federation v.60 no.5 Load allocation for toxics using Monte-Carlo techniques Marr,J.K.;Canale,R.P.
  16. Hydro-systems engineering and management Mays,L.W.;Tung,Y.K.
  17. J. of Environmental Engineering Division v.198 no.EE5 Uncertainty analysis of dissolved oxygen model McDonnell,A.J.;Chadderton,R.A.
  18. J. of Environmental Engineering v.118 no.5 Improved first-order uncertainty method for water-quality modeling Melching,C.S.;Anmangandla,S.
  19. J. of Sanitary Engineering Division v.86 no.SA3 Oxygen balance of an estuary O'Connor,D.J.
  20. J. of Sanitary Engineering Division v.96 no.SA2 Photosynthesis and oxygen balance in streams O'Connor,D.J.;Di Toro,D.M.
  21. Bulletin no.112 Practical probabilistic approach to design Rackwitz,R.
  22. SFB 96, Report 29 Nonnormal distributions in structural reliability Rackwitz,R.;Fiessler,B.
  23. Water Resources Research v.17 no.4 Comparison of first-order error analysis and Monte-Carlo simulation of time-dependent lake eutrophication models Scavia,D.;Powers,W.F.;Canale,R.P.;Moody,J.L
  24. Public Health Bulletin no.146 A study on the pollution and natural purification of the Ohio river, Ⅲ. Factors concerning the phenomena of oxidation and reaeration Streeter,H.W.;Phelps,E.B.
  25. J. of Environmental Engineering v.114 no.6 Assessment of probability distribution of dissolved oxygen deficit Tung,Y.K.;Hathhorn,W.E.
  26. Water Resources Bulletin v.18 no.1 A sensitivity and error analysis framework for lake eutrophication modeling Walker,W.W.
  27. Water Resources Bulletin v.25 no.2 Interplay between parameter uncertainty and model aggregation error Warwick,J.J.
  28. J. of Environmental Engineering v.112 no.3 Effect of parameter uncertainty in stream modeling Warwick,J.J.;Canale,W.G.