WORKSHOP PROBLEM  No.4

Simple Pipe Networks Using EPAnet

한  밭  대  학  교

토  목  공  학  과

상하수도전산해석

개  요

workshp #3번을 통해 학습한 EPANET의 EPS기능을 보다 확장하여 본 과제에서는 관망에서의 펌프 운영을 함께 수행할 수 있는 기능에 대해 학습하고자 하였다. EPANET기능 중에서 simple control 기능은 절점에서 압력 등의 변화에 따른 펌프, 탱크 등을 조절하여 원하는 펌프의 가동(on-off) 및 탱크에서 수위(elevation) 등을 규칙(rule)을 이용하여 제약조건으로 입력하여 수행할 수 있다.

본 과제에서는 절점에서의 유량의 패턴에 따른 변화를 반영하고, 펌프의 가동을 통해 탱크로의 유량을 저장하여 2곳의 유량 공급원을 갖는 관망에서의 수리 해석을 통해 탱크의 수위에 따른 펌프의 가동여부 및 그에 따른 각 절점에서의 압력과 각 관에서의 유량을 알아본다. 또한 탱크의 수위에 따른 펌프의 가동 여부를 설정하여 J-17(highest elevation customer) 지점에서의 압력을 알아본다. 본 과제에서 대상 관망은 아래의 그림과 같다.

Pipe Network System

◆ 절점의 수요 및 패턴 입력자료

Node Label	Elevation(ft)	Demand(gpm)	Pattern
J-3	25.00	100	Residental (주택지)
J-4	20.00	20	Residental
J-5	30.00	20	Commercial (상업지)
J-6	35.00	18	Residental
J-7	10.00	20	Residental
J-8	20.00	15	Residental
J-9	20.00	15	Commercial
J-10	40.00	15	Commercial
J-11	60.00	25	Commercial
J-12	55.00	10	Commercial
J-13	65.00	18	Commercial
J-14	53.00	25	Commercial
J-15	75.00	55	Residental
J-16	80.00	15	Residental
J-17	90.00	80	Commercial
R-1(reservoir)	20

◆ 관별 입력자료 (조도계수 C=120으로 가정)

Pipe Label	Length(ft)	Diameter(in)
p-1 (Suction)	38	12
p-2 (Discharge)	33	12
p-3	1185	4
p-4	1145	12
p-5	360	6
p-6	370	6
p-7	1215	4
p-8	560	6
p-9	540	6
p-10	320	6
p-11	400	6
p-12	1195	12
p-13	570	6
p-14	870	6
p-15	630	6
p-16	956	12
p-17	585	6
p-18	1023	8
p-19	645	6
p-20	1080	6
p-21	905	6
p-22	850	12
p-23	570	6
p-24	955	12
p-25	970	12

◆ 펌프특성 곡선 입력자료

Label	Shutoff Head(ft)	Design Head(ft)	Design Discharge(gpm)	Maximum Operating Head(ft)	Maximum Operating Discharge(gpm)
Pump1	210	160	600	100	900

◆ Control for Pump (simple control option) (펌프의 초기 가동 조건)

Initial Setting : ON

T-1 elevation below 175.0ft : ON

T-1 elevation above 179.5ft : OFF

◆ Tank 입력 자료

Tank Label	Base Elevation(ft)	Maximum Elevation(ft)	Initial Elevation(ft)	Minimum Elevation(ft)	Tank Diameter(ft)
T-1	150	180	176	150	40

◆ Demand Pattern (1시간 간격)

(a) 주택지역 (12시간을 주기로 반복)

시간(hours)	가중치	시간(hours)	가중치
00:00-01:00	1.0	06:00-07:00	1.1
01:00-02:00	1.1	07:00-08:00	0.9
02:00-03:00	1.2	08:00-09:00	0.7
03:00-04:00	1.3	09:00-10:00	0.5
04:00-05:00	1.4	10:00-11:00	0.7
05:00-06:00	1.2	11:00-12:00	0.9

(a) 상업지역 (8시간을 주기로 반복)

시간(hours)	가중치	시간(hours)	가중치
00:00-01:00	1.0	04:00-05:00	1.1
01:00-02:00	1.2	05:00-06:00	0.9
02:00-03:00	1.4	06:00-07:00	0.5
03:00-04:00	1.2	07:00-08:00	0.7

Problem 1.

탱크 수위 15, 20, 25ft 각각에 따른 펌프의 가동 여부에 따라서 J-17에서의 압력의 변화 결과를 분석하고 최대·최소 수압을 분석하시오. 또한 시간에 따른 펌프 토출(가동) 유량을 분석하시오.

Problem 2.

본 관망에서는 펌프와 탱크를 이용하여 급수지역의 수압을 만족시켜주고 있다. 펌프와 탱크가 없는 경우에 대하여 분석해보도록 하겠다.

(a) 펌프가 없는 경우 배수관망에서 발생하는 현상에 대하여 분석하시오.

(b) 펌프와 탱크가 없는 경우 배수관망에서 발생하는 현상에 대하여 분석하시오.

(c) 탱크가 없는 경우 배수관망에서 발생하는 현상에 대하여 분석하시오.

Problem 3.

탱크의 Base Elevation을 10m 단위로 변화시켜 J-17에서의 압력변화에 기준하여 탱크의 최소 Base Elevation을 설정하고, 펌프의 가동 기준 수위를 결정하시오.

Tank Label	Base Elevation(ft)	Maximum Level(ft)	Initial Level(ft)	Minimum Level(ft)	Tank Diameter(ft)
T-1	?	30	26	0	40

Initial Setting : ON

T-1 level below ? ft : ON

T-1 level above 29.5ft : OFF