Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
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Modeling of the Failure Rates and Estimation of the Economical Replacement Time of Water Mains Based on an Individual Pipe Identification Method

개별관로 정의 방법을 이용한 상수관로 파손율 모형화 및 경제적 교체시기의 산정

  • Park, Su-Wan (Dept. of Civil & Env. Eng., Pusan National Univ.) ;
  • Lee, Hyeong-Seok (Miryang Dam Office, Korea Water Resources Corporation) ;
  • Bae, Cheol-Ho (K-water Institute, Korea Water Resources Corporation) ;
  • Kim, Kyu-Lee (Dept. of Civil & Env. Eng., Pusan National Univ.)
  • 박수완 (부산대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 이형석 (한국수자원공사 밀양댐관리단) ;
  • 배철호 (K-water 수자원연구원) ;
  • 김규리 (부산대학교 사회환경시스템공학과)
  • Published : 2009.07.31
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Abstract

In this paper a heuristic method for identifying individual pipes in water pipe networks to determine specific sections of the pipes that need to be replaced due to deterioration. An appropriate minimum pipe length is determined by selecting the pipe length that has the greatest variance of the average cumulative break number slopes among the various pipe lengths used. As a result, the minimum pipe length for the case study water network is determined as 4 m and a total of 39 individual pipe IDs are obtained. The economically optimal replacement times of the individual pipe IDs are estimated by using the threshold break rate of an individual pipe ID and the pipe break trends models for which the General Pipe Break Prediction Model(Park and Loganathan, 2002) that can incorporate the linear, exponential, and in-between of the linear and exponetial failure trends and the ROCOFs based on the modified time scale(Park et al., 2007) are used. The maximum log-likelihoods of the log-linear ROCOF and Weibull ROCOF estimated for the break data of a pipe are compared and the ROCOF that has a greater likelihood is selected for the pipe of interest. The effects of the social costs of a pipe break on the optimal replacement time are also discussed.

본 연구에서는 상수관망에서 개별적으로 노후도가 심하여 개량이 필요한 구간을 보다 정확하게 구분하기 위해 새로운 개별관로 정의 방법이 개발되었다. 적절한 관로 최소구성성분 길이를 결정하기 위하여 여러 가지 관로 최소구성성분 길이에 대한 평균 누적파손횟수경사선의 분산값을 비교하여 가장 큰 분산값을 나타내는 관로 최소구성성분 길이인 4 m 를 연구대상 지역의 상수관망에 적용하였으며 관로 ID는 39개로 구분되어졌다. 관로의 경제적 최적교체 시기는 한계파손율과 관로의 파손경향모형을 이용하여 결정되었는데, 각 관로 ID에 대하여 관로의 선형적 파손경향, 지수적 파손경향 또는 선형과 지수형 사이에 있는 파손경향 모두에 적용될 수 있는 General Pipe Break Prediction Model(Park and Loganathan, 2002)과 수정된 시간척도를 이용한 ROCOF(Park et al., 2007)를 적용하여 연구대상 상수관망의 최적교체시기를 산정 및 분석하였다. ROCOF 모형화 과정에서 대수-선형과 와이블 ROCOF를 적용 후 최대로그우도 추정값을 비교하여 최대로그우도가 큰 값을 가지는 ROCOF를 각 관로 ID의 ROCOF로 사용하였다. 관로파손으로 인한 사회적 비용이 관로의 최적교체시기에 미치는 영향도 분석되었다.

Keywords

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