Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.43
no.4
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pp.69-78
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2001
In this study optimal analysis of pipe network was performed using linear and non linear analysis method for complex real pipe network system of Mungyeong water purification field system which consists of 70 nodes and 86 elements. From the examination result of total flow which is distributed to each pipe, it is found that KYPIPE2 Model supplies less amount than NLAM. It is known that dynamic water level and pressure head of KYPIPE2 Model and NLAM are nearly in accordance with each other from each method of the pipe network analyses, and appeared that both methods of analysis shows high reliable result since the distribution of dynamic water level for every node is the short range of EL. 205.0m~EL. 210.0m besides the pressed dynamic water level. The analysis results of pressure in the methods of pipe network analysis for KYPIPE2 Model and NLAM are similar and it is satisfactory result that the pressure distributions of the tab water design criterion of 5.0kgf/cm$^2$ besides the small part of highland.
Kim, Eung Seok;Kim, Joong Hoon;Baek, Chun Woo;Lee, Jung Ho
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.23
no.1
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pp.103-110
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2007
An efficient operational strategy using expert system for metro water supply systems in case of emergency situations is developed in this study. The emergency situations of the water supply systems are classified into three categories : pipeline system accident, machinery and electric facility accident and water quality accident. A PC-based expert system is developed using CLIPS for Seoul metro water supply system, Phase 1 & 2 system and Phase 3 & 4 system. Broad professional knowledges and experiences from the experts in the water supply systems have been collected systematically to construct the knowledge base. Decision-making in case of an emergency is based upon the professional knowledge so that a rational and efficient operational management can be available even in the absence of experienced expert. Especially the expert model developed in this study also provides a guide for pumping operation in case of pipeline accident to confirm that the proper pressure to all nodes in the system is supplied. The pipe network simulator KYPIPE has been consecutively executed by trial and error fashion for each pipeline in the system. The results from KYPIPE were included in the knowledge base to supplement the knowledge of the field engineers.
In this paper, the evaluation of diameter, global velocity, global roughness coefficients of the water distribution pipes are examined by using pressure and flowrate measurements in selected points of the network. The selected pipe network parameters are determined through reformulation of the continuity and energy equation. Additional energy equation is considered to analyze the coefficient matrix. The resulting nonlinear equations are solved by using Newton Raphson method. Three computer models with complex pipe system are used to demonstrate these procedures. The computed results of hydraulic parameters show good agreements with KYPIPE2 flow analysis model.
Flow carrying capacity of water distribution systems is getting reduced by deterioration of pipes in the systems. The objective of this study is to develop a managerial decision-making model for the rehabilitation of water distribution systems with a minimum cost. The decisions made by the model also satisfy the requirements for the discharge and pressure at demanding nodes in the system. The replacement cost, pipe break repair cost, and pumping cost are considered in the economic evaluation of the decision along with the break ratio and interest ratio to determine the optimal replacement time for each pipe. Then, the hydraulic integrity of the water distribution system is checked for the decision by a pipe network simulator, KYPIPE, if the discharge and pressure requirements, the decision made for the optimal replacement time is revised until the requirements are satisfied. The model is applied to an existing water distribution system, the Metropolita Water Supply Project (1st Phase). The result shows that the decisions for the replacement time determined by the economix analysis are accepted as optimal and the hydraulic integrity of the system is in good condition.
Park, Yeong-Su;Kim, Jong-U;Kim, Tae-Gyun;Kim, Jung-Hun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.32
no.1
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pp.71-81
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1999
The objective of this study is to develop a model which can design an optimal pipe network system of least cost while satisfying all the design constraints including hydraulic constraints using a genetic algorithm technique. Hydraulic constraints interfaced with the simulation program(KYPIPE) checked feasible solution region. Genetic algorithm(GA) technique is a relatively new optimization technique. The GA is known as a very powerful search and optimization technique especially when solving nonlinear programming problems. The model developed in this study selects optimal pipe diameters in the form of commercial discrete sizes using the pipe diameters and the pumping powers as decision variables. The model not only determines the optimal diameters and pumping powers of pipe network system but also satisfies the discharge and pressure requirements at demanding nodes. The model has been applied to an imaginary and an existing pipe network systems. One system is adopted from journal papers which has been used as an example network by many other researchers. Comparison of the results shows compatibility of the model developed in this study. The model is also applied to a system in Goyang city in order to check the model applicability to finding of optimal pumping powers. It has been found that the developed model can be successfully applied to optimal design of pipe network systems in a relatively simple manner.
In this study, a long-term unsteady simulation model has been developed using rigid water column theory which is more accurate than Extended-period model and more efficient comparing with water-hammer simulation model. The developed model is applied to 24-hours unsteady simulation considering daily water-demand and water-hammer analysis caused by closing a valve. For the case of 24-hours daily simulation, the pressure of each node decreases as the water demand increase, and when the water demand decrease, the pressure increases. During the simulation, the amplitudes of flow and pressure variation are different in each node and the pattern of flow variation as well as water demand is quite different than that of KYPIPE2. Such discrepancy necessitates the development of unsteady flow analysis model in water distribution network system. When the model is applied to water-hammer analysis, the pressure and flow variation occurred simultaneously through the entire network system by neglecting the compressibility of water. Although water-hammer model shows the lag of travel time due to fluid elasticity, in the aspect of pressure and flow fluctuation, the trend of overall variation and quantity of the result are similar to that of water-hammer model. This model is expected for the analysis of gradual long-term unsteady flow variations providing computational accuracy and efficiency as well as identifying pollutant dispersion, pressure control, leakage reduction corresponding to flow-demand pattern, and management of long-term pipeline net work systems related with flowrate and pressure variation in pipeline network systems
Kim, Joong-Hoon;Geem, Zong-Woo;Lee, Hyun-dong;Kim, Seong-Han
Korean Journal of Hydrosciences
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v.8
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pp.31-40
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1997
Flow carrying capacity of water distribution systems is getting reduced by deterioration of pipes in the systems. The objective of this paper is to present a managerial decision-making model for the rehabilitation of water distribution systems with a mininum cost. The decisions made by the model also satisfy the requirements for discharge and pressure at demanding nodes in the systems. Replacement cost, pipe break repair cost, and pumping cost are considered in the economic evaluation of the decision along with the break rate and the interest rate to determine the optimal replacement time for each pipe. Then, the hydraulic integrity of the water distribution system is checked for the decision by a pipe network simulator, KYPIPE, if discharge and pressure requirements are satisfied. In case the system does not satisfy the hydraulic requirements, the decision made for the optimal replacement time is revised until the requirments are satisfied. The model is well applied to an existing water distribution system, the Seoul Metropolitan Water Supply System (1st Phase). The results show that the decisions for the replacement time determined by the economic analysis are accepted as optimal and hydraulic integrity of the system is in good condition.
In this study, the optimal analysis for pipe network is performed for the combined ideal pipe network system(CASE 1, CASE 2 and CASE 3) which is composed of 25 nodes, 41 elements, and 1 fixed nodal head with evaluating pressure variation distribution of main and branch in grid composed drainage pipe network. The linear analysis technique used as the analysis method in this study, the KYPIPE being used extensively as the linear technique to design and analysis of pipe network is applied. Firstly, in the analysis of pipe network, the CASE 2 and CASE 3 supply same thing(value) in the result of considering the total flow provided each pipeline, but in the general intension in the case of CASE 2, relative width of supply is more large than CASE 1 and CASE 3. Secondly, in the analysis technique of pipe network, CASE 3 is analysed largest as a result of comparing with same heads, and in the order of their size CASE 2 and CASE 1 were determined but the difference doesn't appear to be obvious. Thirdly, as the result of determining main factor, pressure in the design and analysis of net work. CASE 3 is from Node 3 to 25 than CASE 1 and CASE 2 and it is determined in the order of their size, CASE 2 and CASE 1. Finally, in this study, discharge flow distribution is evaluated in the same condition with 3-type CASE in the case of branch position for designing optimal composed drainage pipe network. As the result of that, branch pipe perform. Therefore, it is thought that the efficient and reasonable management of water supply and sewerage design will be possible if it give all our energies to study at the pipe system design in and out of country in the future.
In this research, it is proposed that optimization method is introduced and applied to the design of pipeline system in multi-regional water supply project, which has been constructed to settle the regional unbalance problems of available water resources. For the purpose, interface programs are developed to integrate linear programming model and KYPIPE model which is used for optimization and hydraulic analysis, respectively. The developed program is applied to the pipeline system design of multi-regional water supply project. The optimal diameters from the application of linear programming technique are compared with those from conventional method that is time-consuming and tedious trail and error process. Since the conventional design largely depends upon the experience of designers and the results of general hydraulic analysis, it can not be reasonable and consistent. The application of linear programming technique can make it possible to design pipeline system optimally by using same design factors of general hydraulic models. The model can select commercial discrete pipe diameter as optimal size by using pipe length as decision variables. The developed model is applied to Pohang multi-regional water supply system design with two different objective functions, which are initial construction cost and annual cost including electric cost. As results, it is calculated that the initial construction cost of 1,449,740 thousand won is saved and annual cost of 128,951 thousand won is saved for a year within study year. Also, the optimal site of pump station is selected on 5th pipe, which is located between the diverging junction to Kangdong(2) province and the diverging junction to Cheonbuk province. It is explained that pump cost is less than pipe cost in this application case study due to little pump station scale. In the case of water supply with large pump capacity, it is reasonal that the increase of pipe size is more efficient instead the increase of pump station capacity to save annual cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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