Dekalb County | 비로 인한 유입 및 침투에 대한 모델 기반 접근 방식

요약

디캘브 카운티는 강우 관리 접근 방식을 중요하게 생각하고 있으며, 그들의 성공은 InfoWorks ICM의 GIM(지하수 침투 모델)을 사용하는 고유한 접근 방식 덕분이라고 생각하고 있습니다. 이 프로젝트를 위해 디캘브 유역관리부는 디캘브 카운티 수집 시스템 모델의 우기 흐름을 보정하기 위해 Jacobs Engineering과 협력했습니다.

Water gushing from storm sewer following very heavy rainfall of the road after heavy rain.

경우에 따라 비는 저주이기도 하고 축복이기도 합니다

미국 인구는 지난 50년 동안 두 배로 증가했으며, 국가의 물 공급 시스템은 이러한 인구 증가를 따라잡는 데 어려움을 겪는 경우가 때때로 있었고 이러한 인구 증가 추세는 앞으로도 계속될 것입니다. 미국 대부분의 주에서 매년 물 부족 문제를 겪지만, 디캘브 카운티는 다른 지역보다 40% 많은 강우량으로 축복을 받았습니다.

이는 가뭄에 시달리는 지역에는 횡재로 보일지 모르지만 디캘브 유역관리부에게는 양날의 검입니다. 강우 관리에 역량을 집중해야 한다는 뜻이기 때문입니다.

디캘브 유역관리부는 눈에 보이지 않는 잠재적 누수와 이것이 시스템에 미치는 영향 등 강우에 대해 완벽히 파악하기 위해서 Jacobs Engineering에 협조를 요청했고 Jacobs Engineering은 InfoWorks ICM(통합 유역 모델링)을 사용해 종합적인 GIM(지하수 침투 모델)을 작성하고 디캘브 카운티 수집 시스템의 우기 흐름을 보정했습니다.

A top view of a mud and groundwater with the reflection of the trees and foliage

RTK vs GIM : 겨울의 우기를 정확하게 고려

디캘브 카운티는 모델에서 정확한 우기 흐름을 구현하고 RDII(비로 인한 유입 및 침투)를 보다 정확하게 평가할 수 있는 개선된 시스템을 원했습니다. 특히 겨울철 우기에 지하수의 변화를 파악하는 데 어려움이 있었습니다.

디캘브 카운티 유역관리부 수석 엔지니어인 Linda Li는 "운이 좋다면 지하수가 일 년 내내 일정하게 유지되겠죠. 하지만 디캘브에서는 대부분의 유량계에서 측정하는 지하수가 계절과 기상 상태에 따라 달라집니다. 겨울에는 기저유량이 건기보다 두 배 가까이 높아집니다."라고 말했습니다.

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"GIM은 선행 함수 상태 또는 강우에 대한 고도로 감쇠된 반응으로 인한 영향을 시뮬레이션하는 데 최상의 결과를 보여줍니다."

—Linda Li, 디캘브 카운티 유역관리부 수석 엔지니어

Winter stream in forest morning sunrise spring time

눈으로 덮힌 숲의 샛강

이로 인해 RDII를 정확하게 파악하기가 더 어려워집니다. 이에 대한 한 가지 접근 방법은 RTK(실시간 이동측량) 방법을 사용하는 것이지만, 이 방법은 상당한 양의 강우, 강설, 융설을 추가할 경우 정확도가 떨어집니다. 디캘브와 Jacobs는 강우 상황에 대한 RDII의 반응을 이해하기 위해 보다 일반적인 RTK 방법을 이용하기보다는 우기 흐름 모델링의 유연성과 정확도를 향상하기 위해 InfoWorks ICM의 GIM(지하수 침투 모델)을 활용하기로 결정했습니다.

"RDII 모델은 I/I 감소 및 개선 프로그램의 의사 결정 프로세스에서 매우 효과적인 도구가 될 수 있습니다."라며 Li는 다음과 같이 말을 덧붙였습니다. "하지만 이 역시 매우 복잡한 프로세스의 내재적 가정과 개념 표현으로 인해 제한이 있습니다. GIM은 선행 함수 상태 또는 강우에 대한 고도로 감쇠된 반응으로 인한 영향을 시뮬레이션하는 데 최상의 결과를 보여줍니다."

문제에 접근한 두 가지 방법

RDII 모델보다 GIM 모델을 추구하기로 결정한 후, 이들은 GIM에서 토양 저장수 및 지상 저장수를 얼마나 포괄적으로 보정하기를 원하는지 파악해야 했습니다. "지하수 변화가 상당히 심한 경우에는 토양 저장수 층인 부분 지하수의 첫 번째 층을 추가하는 것만으로는 지표 유출 모델을 활용하기가 어렵습니다."라고 Li는 설명하며 다음을 덧붙였습니다. "최대 흐름을 보정하려면 신속 반응 최대 흐름을 과도하게 부풀려야 합니다."

이러한 복잡성을 처리하고 까다로운 프로젝트 일정을 극복하기 위해 GIM에서 토양 저장수와 지상 저장수를 보정하기 위한 두 가지 접근 방식을 취했습니다.

접근 방식 1: GIM에서 토양 저장수 매개변수를 보정하고 월별 승수 효과를 사용하여 계절별 변동을 파악하는 부분적 규모의 보정입니다.
접근 방식 2: 계절별 변동을 적용해 I/I를 보다 정확하게 모델링하기 위해 지상 저장수 보정을 포함하는 전체적 규모의 교정입니다.

보다 동적이고 정확한 솔루션

InfoWorks ICM을 통해 디캘브와 Jacobs는 가장 최악의 I/I 문제가 어디서 발생했는지 명확하게 파악할 수 있었습니다. 뿐만 아니라 해당 지역의 주택 소유자들이 만든 불법 수도 연결도 더욱 확실하게 식별할 수 있었습니다. "GIM을 구축함으로써 우기 동안 월별 예측 방식에 의존하는 대신 지하수 증가량 변화를 파악할 수 있었습니다."라고 Jacobs Engineering의 유지보수 기술 관리자인 Javier Garcia는 설명했으며, 는 그 결과로 다음과 같이 말했습니다. "더 나은 결과를 제공했습니다. 이제 우리의 모델은 지하수 증가에 대응할 수 있게 되었습니다." 이제 I/I 감소 및 복원 프로그램에 집중하고 SSO(위생 하수 범람)를 더 효과적으로 예방할 수 있게 되었습니다.

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